190976. lajstromszámú szabadalom • Villamos átvezető, főként nagynyomású terekhez
1 190 976 2 A találmány villamos átvezetőre vonatkozik, amely főként nagynyomású tereknél alkalmazható. A találmány szerinti villamos átvezető foglalatból, szigetelő része üveganyagból és azon keresztülmenő villamos vezető anyagból készült átvezetőbői áll. A villamos átvezetők szigetelőanyaga nagymértékben befolyásolja azok megbízhatóságát és élettartamát, ezért a megfelelő szigetelés megválasztása rendkívül fontos, különösen nagynyomású tereknél történő alkalmazáskor. Ismeretes volt már olyan üveg, amely magas hőmérsékleten elég nagy ellenállással rendelkezik ahhoz, hogy szigetelőként szóba jöhessen, így az NSZK-beli 1 953 891 ljsz. közzétételi iratból ismeretessé vált egy ún. rövid üveg Al-, B-, Si-, Zn- és adott esetben Cd-oxid bázisra építve és hálózatmódosító ionokkal kiegészítve, melynek mól%-os öszszetétele a következő : Si02 = 9-26, B203 = 9-36, A1203 = 0-16, CaO + SrO + BaO + MgO = 9-56, ZnO + CdO = 9-56, azzal a kikötéssel, hogy a CaO + SrO + BaO + MgO + ZnO + CdO összege azonos, vagy nagyobb, mint 50 mól%. Ezzel az üveggel 1200-1450 °C közt lehet dolgozni, és fém-kerámia vagy kerámia-kerámia közti kötés létrehozására alkalmas. Az üveg 300-700 °C közt megfelelően igénybe vehető. Egy másik megoldást ír le az US. 3 113 878 ljsz. szabadalmi leírás, amely ugyancsak rövid típusú üvegre vonatkozik, ebben az Si-tartalom alacsony, a Zn + B203 + Si02 összege pedig legfeljebb egyenlő 90%-kai. Ez magas ZnO-tartalmat jelent, a hőtágulási együtthatója szűk intervallumba esik. Fenti üvegeié felhasználási lehetőségei korlátozottak, olvasztási hőmérsékletük is magas, 1200-1450 °C köztiek, így a velük való munka nehézkes. Célul tűztük ki alacsonyabb hőmérsékleten üveggé olvasztható és csökkent földalkáli-oxid, így CaO és MgO-tartalmú olyan üveg előállitását, melynek hőtágulási együtthatója szélesebb tartományba esik, s ugyanakkor magas hőmérsékleti ellenállása lehetővé tegye átvezető szigetelőként való kialakítását, és ezáltal nagynyomású tereknél is villamos átvezető-szigetelőkénti alkalmazhatóságát olyan feladat megoldására, mint nagynyomású terekből villamos áramot biztonsággal lehessen kivezetni; ilyen terek pl. a szilikonolajjal töltött 40 MPa (40 at) nagyságrendű üzemi nyomású terek, így tartályok, kőolaj- és földgázkutak csővezetékei. A tereket fémköpeny határolja, mely fémköpenyen keresztül kell megvalósítani a villamos áram vagy jel kivezetését, úgy, hogy pl. az acélköpeny furatán vékony, célszerűen 0,3^0,8 mm átmérőjű egy vagy több vezető huzal beágyazható legyen olyan követelmény kielégítése mellett, hogy a huzal-vezetékek egymáshoz, illetve a köpenyhez, mint házhoz képest legalább 50 Mohm ellenállást mutassanak. További követelmény, hogy a beágyazóanyag átütési szilárdsága legalább 1000 Ve(r, s az átvezető egység a - 50- + 120 °C üzemelési hőfoktartományban alkalmazható legyen. Ebben a hőmérséklet-tartományban az átvezető egységnek 40 MPa nagyságrendű tartós üzemi és 100 MPa rövid idejű próbanyomást (meghibásodás nélkül), teljes tö2 mörséggel állnia kell ; itt a tartós üzemi igénybevétel mintegy 5 éves ciklusidőt, a rövid idő pedig mintegy 10 percet jelent. A tartós terhelés és üzembiztonság elviselése azért fontos követelmény, mert a villamos átvezetőt - foglalatba, célszerűen hüvelybe foglalva - nagynyomású mérőcellába építik be, amely mérőcellában egy elektronikus mérőegység is kap helyet, amely a térben lévő nyomással, illetve a nyomás változásával arányos elektromos jelet továbbít az átvezető hüvelyen keresztül. Ez a jel pl. az olaj-, illetve gázkúttól több ezer kilométer távolságban lévő diszpécser központba továbbítva regisztrálható, figyelemmel kísérhető. Fenti feladatot, célkitűzést szigetelőként olyan üveganyag előállításával és az átvezető(k)höz szigetelőként! beépítésével sikerült megoldanunk, amelyek: összetételéből az alkáliák vagy hiányzanak, vagy jelenlétük minimális, másrészt az általánosan ismert üvegekben lévő oxidok nagy része nem is szerepel. A találmány szerint az üveganyagunk tömeg%ban megadott összetétele a következő: PbO 6(U80, ZnO 3-20, B203 5-20, Si02 0-10, CuO 0-2, CdO 0-5, BaO 1-8, Li20 és Na20 0-5, A1F3 0-2, V-, Co-, Ni-oxid 0-2, Ag-, Sb-oxid 0-3. Előnyösnek találtuk a következő összetételek alkalmazását, ahol a számadatok tömeg %-ot jelentenek: PbO 66-73, ZnO 6-14, B203 7-14, Si02 0-3, CuO O-l, CdO 0-4, BaO 2-5, Li20, Na20 0-2, A1F3 0-1, V-, Co-, Ni-oxid 0-1,3, Ag-, Sb-oxid 0-2. Különösen előnyösek a következő összetételek - tömeg %-ban kifejezve - az előnyös fenti összetételek mellett azok, amikor a BaO 3,5-4,1; Li20, NazO legfeljebb 1, az Ag-, Sb-oxid legfeljebb 0,15. Hasonlóan jól alkalmazható szigetelőt kapunk akkor is, ha adott esetben az üveganyag tömegére számított legfeljebb 25% Ti-, Zr-, Cr-, Al-oxid legalább egyikét kísérőként alkalmazzuk. A találmány értelmében a villamos átvezető főként nagynyomású tereknél való alkalmazásra a következőkből áll: 10 foglalatból, üveganyagú 14 szigetelő részből és a szigetelő részen keresztülmenő villamos vezető anyagú 13 átvezetőbői, ahol a 10 foglalat 12 nyílással kiképzett felületéhez a 14 szigetelő rész anyaga megszilárdult nedvesítő olvadékként a 13 átvezetőt körbefogva kötődik, s a 14 szigetelő egyik adott komponense fémanyagával lényegében azonos anyagú hordozó 10 foglalat 12 nyílásába szilárdult. Célszerű emellett, ha a 13 átvezető az adott komponens fémanyagával, vagy egy másik fémösszetevőt tartalmazó komponens fémanyagával egyező anyagú. A villamos 13 átvezetőanyaga lehet réz, alumínium, ezüst vagy bármely jólvezető fém, előnyös a réz alkalmazása. A hordozó 10 foglalat anyaga vas, acél, ötvözött acél, ahol az ötvözök lehetnek pl. Cr, Ni, Cd, Cu, Co, V, Mn, gyakori a rozsdamentes acél alkalmazása. A 14 szigetelő szerepét betöltő üveganyag komponensei adott esetben mind a hordozó foglalat, mind az átvezető fém anyagának megfelelő fémek oxidjait tartalmazza. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
