Область техники, к которой относится заявленная полезная модель

Полезная модель относится к устройствам для регистрации превышения пороговых температур, а именно к устройствам, представляющим собой эластичные наклейки для регистрации превышения пороговой температуры.

Уровень техники

Повышение температуры - один из первых и самых частых признаков развития дефектов различного оборудования, таких как рост переходного контактного сопротивления в электроэнергетике, нарушения в работе подшипников в механике, межвитковые замыкания в обмотке электродвигателей, выход из строя зарядных устройств или аккумуляторов в бытовых приборах. Своевременное выявление таких перегревов позволяет заблаговременно устранить неисправность и не допустить выхода из строя оборудования, возникновения аварийных ситуаций и связанных с ними пожаров или отключений. В технических и нормативных документах установлены предельно допустимые температуры, нагрев выше которых следует рассматривать как дефект, требующий незамедлительного прекращения эксплуатации и вывода оборудования в ремонт (например, РД 34.45-51.300-97, РД 153-34.0-20.363-99, ГОСТ 8865-93, 8024-90, 10693-81, 2213-79, 10434-82, 16708-84, 2585-81, 32397-2020, 26346-84, 839-2019, ГОСТ Р 51321.1-2007 и др.).

Для выявления дефектов, связанных с превышением предельно допустимых температур, используются различные методы диагностики. К средствам непрерывного контроля перегрева относят химические или механические индикаторы температуры, которые могут быть двух видов: обратимые (изменяющие внешний вид только в нагретом состоянии и возвращающие его при охлаждении) и необратимые (изменяющие внешний вид после превышения заданной температуры и сохраняющие его после охлаждения).

Примером обратимых устройств для контроля перегревов может служить изобретение, описанное в документе US7600912B2 (дата публикации 20.03.2007) и представляющее собой однослойную или двухслойную наклейку, термочувствительный элемент которой содержит лейко-красители и проявитель в связующем веществе. При достижении определенной температуры связующее плавится и проявитель реагирует с красителем, окрашивая этикетку. После снижения температуры краситель кристаллизуется и цвет восстанавливается.

Неорганический обратимый температурный индикатор, основанный на комплексном соединении хрома (III), описан в документе RU2561737C1 (дата публикации 12.09.2014). Предлагаемый термохромный материал обладает способностью обратимо изменять окраску при нагревании выше температуры 120°С. Особенностью подобного рода изобретений является необходимость визуально фиксировать нагрев в момент превышения температуры без возможности детектирования дефектов вне пиковых нагрузок, поэтому данные устройства не получили широкого распространения.

В отличие от обратимых индикаторов необратимые индикаторы позволяют не только выявить, но и зафиксировать факт превышения пороговой температуры. При этом, осмотр таких устройств может проводиться без создания режима максимальной нагрузки и даже на выведенном в ремонт оборудовании.

Как уже говорилось ранее, температурные индикаторы применяются в самых различных областях, однако, пожалуй самые сильные и сложные требования предъявляются температурным индикаторам, используемым в энергетике.

Так, для безопасного использования температурных индикаторов в энергетике устройство должно обладать рядом необходимых характеристик: иметь низкую горючесть и воспламеняемость; иметь высокую электрическую прочность и диэлектрические свойства; необратимо регистрировать превышение пороговых температур с высокой точностью; обладать гибкостью и прочностью; обладать сильными адгезионными свойствами для плотного прилегания к различным поверхностям.

При этом, устройство, обладающее такими характеристиками, может быть с легкостью использовано в любой другой области.

Необратимые индикаторы нагрева можно классифицировать по принципу действия. Известны индикаторы, основанные на механическом разрушении термочувствительного элемента, на химической реакции компонентов состава или на фазовом переходе термочувствительного компонента.

Пример температурного индикатора, основанного на механическом разрушении, описан в источнике [US6176197B1, дата публикации 02.11.1998], согласно которому индикатор температуры представляет собой замкнутую полую прозрачную удлиненную трубку с двумя отличными по цвету составами, изолированными друг от друга полимерной перегородкой, имеющей температуру плавления, близкую к температурам плавления составов. При достижении заданной пороговой температуры происходит разрушение перегородки, плавление составов и их смешение, в результате чего цвет содержимого трубки изменяется. К особенностям изобретения следует отнести невозможность осуществления контроля перегрева всей поверхности, невысокую скорость срабатывания, поскольку для завершения цветового перехода необходимо не только полностью расплавить индикаторный состав и разделяющую их полимерную мембрану, но и время на смешение образующихся жидких фаз, которое ввиду недостаточно быстрых диффузионных процессов вблизи точки плавления может быть затруднено. Кроме того, конструкционные особенности описываемого изобретения не позволяют создавать гибкое устройство, плотно прилегающее ко всей контролируемой поверхности.

Химическая реакция травления металлической подложки активатором, начинающаяся при достижении определенной температуры, описана в патенте [ЕР2288879В1, дата публикации 04.06.2008]. Индикатор меняет цвет с серебристобелого или зеркального до бесцветного и может использоваться для контроля температуры в пищевых и медицинских изделиях, а также в электрооборудовании. Металлический слой и слой активатора при этом могут быть нанесены на тонкую пленку, выполненную в виде наклейки, что обеспечивает гибкость изделия и возможность крепления на различные поверхности. Другим примером температурного индикатора, в основе действия которого лежит химическое взаимодействие, является изобретение, описанное в источнике [US6957623B2, дата публикации 09.03.2004]. Термочувствительный материал в данном случае содержит смесь воды, латекса и льдообразующих активных микроорганизмов и до достижения пороговой температуры является прозрачным. При нагревании до заданного значения латекс и льдообразующие активные микроорганизмы взаимодействуют между собой с образованием непрозрачного материала. Среди коммерчески доступных индикаторов, принцип действия которых основан на протекании химической реакции, можно выделить индикатор модели Ретомарк, поставляемый ООО «Инновационная компания «ЯЛОС» (htps://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-kontr ol-temperatury).

Представленные необратимые термоиндикаторы, принцип действия которых основан на химических реакциях, отличаются невысокой точностью, поскольку в соответствии с уравнением Аррениуса степень протекания химической реакции определяется не только температурой, но и временем. Поэтому длительная выдержка состава при температуре, незначительно меньшей порогового значения, также приведет к срабатыванию изделия. В тоже время, приведенные выше стандарты регламентируют конкретные пороговые значения температур с интервалом не более 5°С, что делает описанные изобретения неподходящими для выявления дефектов. Другой особенностью таких устройств является наличие выраженной зависимости времени срабатывания от температуры: при кратковременном нагреве до порогового значения химическая реакция может не завершиться и изменение окраски индикатора либо не произойдет, либо будет недостаточным для детектирования. Кроме того, за счет обратимости реакций цветового перехода внешний вид некоторых изделий возвращается к исходному состоянию после длительной выдержке при низкой температуре.

Существенным недостатком индикаторов, основанных на механическом разрушении или химической реакции, также является то, что при деформации слоя термочувствительного элемента может происходить преждевременное срабатывание индикатора. Тем самым, они не предназначены для использования на неровных или изогнутых поверхностях, а также на поверхностях, способных изменять свои линейные параметры, где может произойти их деформация, приводящая к потере функциональных свойств.

Наиболее точными являются индикаторы температуры, основанные на фазовом переходе, а именно - на плавлении термочувствительного компонента. Поскольку в отличие от химической реакции температура фазового перехода не зависит от времени воздействия, такие индикаторы имеют наибольшую точность и способны сохранять исходный вид при температуре, незначительно меньшей пороговой. Также, индикаторы, основанные на фазовом переходе, в меньшей степени подвержены преждевременному срабатыванию при их деформации, то есть не теряют свои функциональные свойства и могут использоваться на неровных и изогнутых поверхностях, а также на поверхностях, способных изменять свои линейные параметры, при использовании определенных классов веществ и подходящей основы.

Кроме того, использование термочувствительного материала, основанного на фазовом переходе, позволяет использовать более тонкий и равномерный слой материала, относительно, к примеру, материалов, действие которых основано на химической реакции, что, в том числе, положительно влияет на гибкость индикаторов температуры. Необратимые индикаторы, основанные на принципе фазового перехода термочувствительного компонента, могут быть выполнены в виде специальных индикаторных устройств (таких как наклейки, кембрики, клипсы и т.п.), в которых термоплавкий состав в заводских условиях, равномерно, тонким слоем наносится на основу, обеспечивающую хорошую адгезию к требуемой поверхности, и дополнительно покрывается полимерной пленкой, которая защищает термоплавкий состав от механического или химического воздействия и не позволяет ему стечь при расплавлении после срабатывания.

Температурные индикаторы в виде наклеек получили наиболее широкое использование, в частности из-за простоты монтажа, доступности и удобства использования.

Необратимые индикаторы температуры могут быть выполнены в однотемпературном и многотемпературном вариантах. Моноготемпературные индикаторы, как правило, представляют собой наклейки, среди производителей которых можно выделить: ООО «ТермоЭлектрика»

(htps://www.lesiv.pro/%D0%B A%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D 1 %8F-l-mark-pro), ООО «Инновационная компания «ЯЛОС»

(htps://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-ko ntrol-temperatury), ЗАО «НПФ «Люминофор» (htps://luminophor.ru/catalog/termoindikatomye-materialy/ter moindikatory- plavleniya-marki-tin/) .

Преимуществом необратимых многотемпературных индикаторов является то, что они позволяют определить не только факт превышения заданной температуры, но и определить численное значение максимальной температуры поверхности, до которой нагревался контролируемый элемент в процессе эксплуатации. Тем не менее, поскольку для большинства электротехнических устройств и узлов электроустановок регламентируется только одно значение предельно допустимой температуры, использование многотемпературных индикаторов может приводить к возникновению неопределенности при осмотрах. Тем самым, однотемпературные индикаторы дают однозначное понимание о возникронении дефектов различного оборудования, сопровождающихся превышением пороговой температуры.

Частичное изменение цвета температурного индикатора недостаточно, чтобы принять решение о наличии дефекта: требуется дополнительно узнать предельно допустимое значение температуры для контролируемого элемента, сопоставить его с найденным значением и только после этого принять решение о необходимости незамедлительного вывода оборудования в ремонт. Кроме того, в силу особенности конструкции, каждое температурное окно контролирует свою площадь поверхности, поэтому каждый элемент индикатора будет измерять температуру своего участка поверхности (изоляции) и при точечном нагреве его значения не будут соответствовать максимальной температуре всей поверхности.

В качестве материалов наклейки необходимо использовать материалы, обладающие низкой горючестью и воспламеняемостью; высокой электрической прочностью и диэлектрическими свойствами; достаточной механической прочностью и Т.д.

Высокая электрическая прочность отдельных слоев наклейки и устройства в целом необходима для обеспечения безопасного использования в электроустановках, двигателях или различных электрических механизмах. Отсутствие проводимости и высокое значение напряжения пробоя позволяет не допустить выход из строя электрических схем, возникновения короткого замыкания или зажигания электрической дуги при попадании наклейки на открытые токопроводящие элементы.

Также следует учитывать, что при наличии аварийного дефекта разогрев контакта может достигать температур самовоспламенения наклейки. Воспламенение наклейки, в свою очередь, может привести к пожару в электроустановке или возникновению электрической дуги.

Для использования температурных индикаторов для регистрации превышения температуры поверхности элементов электрооборудования или различных механизмов необходимо учитывать, что зачастую поверхность таких элементов имеет сложную геометрию радиусом кривизны от 2 мм (например, жилы электрических проводов небольшого сечения в изоляции или без нее, сталеалюминиевые провода воздушных линий электропередач, аппаратные зажимы, поверхность катушек, лопатки болтовых контактных соединений, ламели контактов, губки контактных соединений предохранителей и прочее), также это могут быть поверхности металлических токопроводящих элементов, работающих в широком диапазоне температур из-за проходящего электрического тока или внешнего обогрева/охлаждения и, как следствие, изменяющих свои линейные размеры в значительном интервале. Также сложную поверхность имеют и элементы другого оборудования, в частности, электродвигатели, аккумуляторы, подшипники.

Поэтому для достоверной регистрации превышения температуры важно, чтобы устройство (в частности, выполненное в виде наклейки) обладало высокой эластичностью и гибкостью для надежного прилегания к таким поверхностям и даже частично не отклеивалось от них в процессе эксплуатации. В противном случае, если наклейка не обладает достаточной эластичностью и гибкостью, то после снятия давления, с которым ее приклеивали, сила упругости будет превышать адгезию (силу сцепления наклейки с поверхностью), в результате чего наклейка будет стремиться принять первоначальную форму и частично или полностью отслоится от поверхности. Тоже самое может произойти при изменении линейных размеров контролируемой поверхности, в том числе из-за температурного расширения материала поверхности при ее нагревании.

Производители температурных индикаторных наклеек в документации зачастую указывают на необходимость монтажа их продукции на ровные поверхности, что, вероятно, связано с их недостаточной гибкостью и эластичностью, а также с тем, что при деформации может происходить потеря функциональных свойств термочувствительных материалов.

При этом, в случае, если основа наклейки, обладающей свойствами температурных индикаторов, не будет обладать эластичностью и гибкостью и/или термочувствительный состав будет при деформации терять свои функциональные свойства, то при использовании ее для температурного контроля поверхностей, имеющих маленький радиус кривизны, поверхностей сложной формы, а также поверхностей, способных изменять свои линейные параметры, достоверность регистрации превышения температур будет существенно снижена в связи со следующим: в случае использования термочувствительных материалов, основанных на разрушении мембраны, может происходить их преждевременное срабатывание, связанное с физическим нарушением целостности элементов устройства; из-за недостаточной эластичности основы может происходить отслоение термочувствительного материала от основы, а также образование трещин на его поверхности, что приведет к недостаточному прогреву термочувствительного материала в момент превышения пороговой температуры (Т(поверхности) больше Т(термочувствительного материала)), а также к снижению заметности сработавшего устройства; в зоне отслоения наклейки от контролируемой поверхности может образовываться воздушный пузырь, который будет играть роль теплоизоляции, тем самым возможна существенная разница температур между температурой поверхности и температурой термочувствительного материала (Т(поверхности) больше ^термочувствительного материала)), за счет недостаточного прогрева термочувствительного материала; неравномерность прогрева поверхности термочувствительного материала в зоне отслоения наклейки или материала, при котором часть слоя термочувствительного материала изменяет внешний вид (становится прозрачной с проявлением цвета основы), а часть сохраняет исходное (непрозрачное) состояние, что может приводить к недостоверному заключению о месте зарегистрированного перегрева.

Во многих известных из уровня техники наклейках для температурной индикации используется прозрачный защитный слой, покрывающий лицевую поверхность основы с нанесенными участками термочувствительных материалов и защищающий термочувствительный материал от негативных факторов окружающей среды, а также препятствующий растеканию термочувствительного материала при превышении порогового значения температуры.

Не менее важно, чтобы указанный защитный слой наклейки также обладал эластичностью и гибкостью. При использовании неэластичного и негибкого защитного слоя для температурного контроля поверхностей, имеющих маленький радиус кривизны, поверхностей сложной формы, а также поверхностей, способных изменять свои линейные параметры, достоверность регистрации превышения температур будет существенно снижена в связи со следующим: возможен разрыв защитной пленки с потерей ее функциональных свойств, что, как следствие, приведет к ухудшению свойств термочувствительных материалов; при растяжении защитной пленки могут образовываться микротрещины, за счет чего прозрачность пленки будет снижена, что, как следствие, приведет к недостаточной контрастности цветового перехода наклейки при превышении пороговых температур; в случае размещения наклейки на устройствах, имеющий маленький радиус кривизны, защитная пленка будет создавать избыточное давление на термочувствительный материал, тем самым снижая значение пороговой температуры его срабатывания.

Таким образом, для достоверной регистрации перегрева поверхности элементов электрооборудования выше порогового значения температуры, помимо прочего, необходимо плотное прилегание устройства к поверхности, за которой производится температурный контроль, в том числе к поверхностям, имеющим маленький радиус кривизны, поверхностям сложной формы, а также к поверхностям, способным увеличивать свои линейные параметры, а также сохранение функциональных свойств (точности срабатывания) термочувствительного материала при использовании на такого рода поверхностях.

Исходя из детально изученного нами уровня техники следует, что, несмотря на большой выбор температурных индикаторов, различных и по механизму действия, и по количеству регистрируемых пороговых температур, остается потребность в устройствах для регистрации превышения пороговой температуры, обеспечивающих возможность их безопасного и эффективного использования на поверхностях, в том числе сложной геометрии с маленьким радиусом кривизны от 2 мм, а также на поверхностях, линейные размеры которых могут увеличиваться в пределах 10%, в том числе элементов электрооборудования.

Тем самым, существует потребность в создании устройства для регистрации превышения пороговой температуры поверхностей, в том числе элементов электрооборудования, выполненного с возможностью постоянного плотного прилегания к поверхностям сложной геометрии, в том числе к токопроводящим элементам электрооборудования с радиусом кривизны от 2 мм, а также к поверхностям, линейные размеры которых могут увеличиваться в пределах 10%.

Прототипом заявленного устройства являются температурные индикаторные наклейки производства японской компании NiGK Corporation, (https://contents.bownow.ip/files/index/sid_9c257787049ca562 bbda7client id=d867dc3c- ab2f-4a08-ba5a- downloadform%2Fen_data.html, каталог, посвященный температурным индикаторным материалам). В приведенном каталоге раскрыта индикаторная наклейка, имеющая слоистую структуру, состоящую из изолирующей прокладки, клеящего слоя, не меняющей цвет окрашенной основы, адгезива, термоактивируемого состава и защитной полимерной пленки. Клеящий слой, которым покрыта тыльная поверхность температурного индикатора, является термостойким, что позволяет крепить устройство к поверхности с измеряемой температурой сразу после удаления изолирующей прокладки. Защитная полимерная пленка, которой покрыт определяющий температуру элемент, является жаропрочной и защищает его от воды, химических веществ, масел и воздействия окружающей среды. Высокая точность определения температуры достигается за счет использования эффекта изменения цвета очищенного стабильного пигмента при достижении им точки плавления. При этом индикатор является необратимым и не возвращает первоначальную окраску после срабатывания.

Тем не менее производитель на стр. 2 приведенного каталога предупреждает о необходимости крепления данных индикаторных наклеек только к ровной поверхности, поскольку крепление к изогнутым поверхностям или углам может привести к неточному срабатыванию устройства. Это свидетельствует о недостаточной гибкости как основы наклейки, так и слоя термочувствительного материала, крепление которого к поверхностям сложной формы может приводить к образованию трещин и к отслойке слоя состава от основы, а также неравномерному прогреву термочувствительного материала, что также будет уменьшать точность регистрации перегрева. По этой причине такие устройства не могут широко применяться для выявления перегревов поверхности и контроля температуры на элементах оборудования, в том числе электрооборудования, имеющих сложную геометрию, а также маленький радиус кривизны.

Полезная модель направлена на создание устройства для регистрации превышения пороговой температуры, выполненного в виде наклейки, обладающей эластичностью, гибкостью, прочностью, для достоверной регистрации превышения температуры поверхности различной формы, в том числе элементов электрооборудования.

Термины и определения используемые в настоящей полезной модели

Под “наклейкой” понимается элемент произвольной формы, тыльная сторона которого покрыта клеем, защищенным изолирующей пленкой, причем после удаления пленки клеевой слой обеспечивает необходимую адгезию к поверхности. Термин “адгезия” обозначает сцепление поверхностей разнородных тел. Применительно к настоящей полезной модели, в частности, адгезия (FINAT ТМ1, после 24 часов, нержавеющая сталь) может составлять не менее 10Н/25мм, что определено экспериментальным путем.

Термин “эластичная основа” и “эластичная защитная пленка” характеризуют материал основы или защитной пленки, относящийся к материалам, обладающим способностью изменять свою форму без разрыва под внешним воздействием.

Под термином “термочувствительный материал” понимается материал, который становится более прозрачным для по крайней мере части видимого света относительно исходного состояния при нагреве выше пороговой температуры, и не возвращается в исходное состояние после последующего охлаждения. Термочувствительный материал может состоять, например, из индивидуального органического соединения или соли органической кислоты, претерпевающих фазовый переход при достижении пороговой температуры, или из смеси веществ. Кроме того, термочувствительный материал может дополнительно включать связующее, представленное, например, органическими смолами, для лучшей адгезии термочувствительного материала на гибкой основе, и другие добавки.

Термин “пороговая температура” или “пороговое значение температуры” обозначает численное значение температуры, при котором происходит необратимое изменение свойств термочувствительного материала. В заявляемой полезной модели точность регистрации превышения пороговой температуры составляет 5°С.

Под термином “точность регистрации превышения пороговой температуры” понимается следующее:

1. До момента достижения устройством температуры, равной пороговой температуре соответствующего термочувствительного материала за вычетом значения заявленной точности, изменения прозрачности соответствующего термочувствительного материала и внешнего вида устройства не происходит.

2. При температуре, равной или превышающей пороговую температуру соответствующего термочувствительного материала плюс значение заявленной точности, соответствующий термочувствительный материал является прозрачным, а устройство имеет внешний вид, отличный от исходного.

3. Точное значение фазового перехода термочувствительного компонента находится внутри заявленного диапазона и дополнительно не устанавливается. Точность регистрации превышения пороговой температуры, определяемой настоящей полезной моделью, составляет 5°С.

“Фазовый переход” - это переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Применительно к настоящей полезной модели, фазовый переход представляет собой «плавление» и означает переход материала из твердого состояния в жидкое при повышении температуры до или выше температуры плавления состава.

К термочувствительному материалу, который претерпел фазовый переход с увеличением прозрачности, в настоящей полезной модели применен термин “срабатывание”. Устройство, в котором термочувствительный материал изменил прозрачность, обозначается как “сработавшее”.

И “Дефект” - это несоответствие объекта требованиям, установленным документацией хотя бы по одному показателю.

Под “устойчивостью к возгоранию” понимается способность материала противодействовать горению под действием источника зажигания.

Термин “электрическая прочность” определяет свойство данного устройства выдерживать приложенное к нему электрическое напряжение. Другими словами, электрическая прочность - это минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает пробой устройства.

Термин “диэлектрический” означает свойство данного устройства выдерживать приложенное к нему электрическое напряжение, при этом минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает пробой устройства, превышает электрическую прочность воздуха в нормальных условиях с толщиной слоя 1 см, составляющую 3 кВ/мм.

Под термином “поверхность сложной геометрии” понимается любая криволинейная поверхность, содержащая изгибы, изломы и другие нелинейные элементы с минимальным радиусом кривизны от 2 мм. В настоящей полезной модели в качестве модельной поверхности сложной геометрии рассматривается цилиндрическая поверхность с продольными волнами радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм.

Под термином “радиус кривизны” изогнутых и цилиндрических поверхностей понимается максимальный радиус дуги окружности, которая наилучшим образом совмещается с этими поверхностями. Применительно к настоящей полезной модели “маленький радиус кривизны” означает радиус кривизны от 2 мм.

Под термином “цилиндрическая поверхность” понимается развертываемая замкнутая или незамкнутая линейчатая поверхность, образованная параллельным перемещением прямой - образующей по какой-либо криволинейной направляющей.

Термин “эластичность” раскрывает способность материала при изгибе вокруг цилиндрической поверхности повторять ее форму без потери функциональных свойств. Под термином “эластичность на растяжение/сжатие” понимается сохранение функциональных свойств материала при приложении силы, действующей в любом направлении в плоскости, параллельной плоскости расположения материала, а также после снятия этой силы.

Под “удлинением до разрыва” понимается численное значение удлинение изделия или его частей при растяжении, выше которого нарушается его физическая целостность и происходит разрыв. Величина выражается в процентах, обозначающих насколько увеличиваются линейные размеры материала при его растяжении относительно соответствующих исходных размеров.

В настоящей полезной модели используется термин “глазирование”, обозначающий процесс образования равномерного слоя одной термодинамической фазы вокруг частицы другой термодинамической фазы.

Сущность полезной модели

Настоящая полезная модель создана для повышения безопасности эксплуатации оборудования, в том числе энергетического назначения за счет точной и надежной регистрации дефектов, связанных с превышением порогового значения температуры поверхностями и элементами этого оборудования.

Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего возможность достоверной и точной регистрации превышения пороговой температуры при размещении на поверхностях, в том числе сложной геометрии с минимальным радиусом кривизны 2 мм, и выполненных из материалов, линейные размеры которых могут увеличиваться в пределах 10%, и не теряющего свои функциональные свойства, в том числе точность регистрации превышения пороговой температуры, при наклеивании на указанные поверхности.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе электрооборудования, за счет возможности плотного прилегания устройства для регистрации превышения пороговых температур к поверхностям, выполненным из различных материалов, со сложной геометрией с минимальным радиусом кривизны 2 мм, и выполненным из материалов, линейные размеры которых могут увеличиваться в пределах 10%, без потери точности регистрации превышения пороговой температуры, в том числе к токопроводящим элементам электрооборудования.

Технический результат достигается за счет устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющее собой эластичную наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую: клеевой слой; окрашенную эластичную основу, содержащую не менее 5 масс.% атомов галогена, на которую нанесена информация, включающая численное значение регистрируемой пороговой температуры; термочувствительный материал, нанесенный на участок лицевой поверхности основы, выполненный с возможностью визуальной регистрации перегрева за счет необратимого изменения прозрачности относительно исходного состояния при нагревании в интервале ±5°С от указанной на наклейке пороговой температуры, и включающий твердое органическое вещество со структурным фрагментом C _n H(2n+i), где п>5; эластичную прозрачную по крайней мере для части видимого света защитную пленку, покрывающую лицевую поверхность основы и термочувствительный материал, при этом, устройство выполнено с возможностью сохранения функции визуальной регистрации перегрева в диапазоне ±5°С от указанной на наклейке пороговой температуры после его монтажа на цилиндрическую поверхность, минимальный радиус кривизны которой составляет 2 мм, а также после продольного и поперечного растяжения на 10% относительно исходного размера.

Полимерный материал основы и защитной пленки выбирается таким образом, чтобы обеспечить одновременное выполнение следующих критериев: гибкость и эластичность, необходимые для плотного прилегания устройства к поверхностям сложной геометрии с сохранением способности регистрировать перегрев с заявленной точностью; необходимую адгезию как к самой контролируемой поверхности, так и к термочувствительному материалу, обязательную для надежной фиксации устройства, предотвращения его отклеивания при тепловом расширении контролируемой поверхности или вибрации и сохранения способности регистрировать превышение температуры; а также устойчивость к воспламенению.

Наиболее подходящими материалами для этой цели являются галогенсодержащие полимеры, преимущественно поливинилхлорид. Полимерные материалы, в структуре которых присутствуют атомы галогенов, обладают одними из наиболее высоких показателей гибкости и эластичности среди известных полимеров. Введение атомов галогенов в использующиеся в качестве исходного сырья для полимеризации мономеры нарушает их симметрию и создаёт один или более хиральных центров. Полимеризация или поликонденсация таких мономеров как друг с другом, так и с другими галогенсодержащими или не включающими атомы галогенов мономерами, приводит к образованию полимерных цепей с большим количеством стереоцентров. Регулярные полимеры, получаемые из негалогенированных мономеров без хиральных центров, склонны к образованию кристаллических структур, что снижает их эластичность, в то время как большое число диастереомеров, возникающих при галогенировании мономеров, придают галогенсодержащим полимерам стереохимическую неупорядоченность, которая предотвращает кристаллизацию. Таким образом, галогенсодержащие полимерные материалы обладают высокой эластичностью и гибкостью в силу особенностей химического строения, обусловленных наличием атомов галогенов в структуре полимеров. Кроме того, галогенсодержащие материалы обладают хорошей адгезией и низкой горючестью, что служит дополнительным обеспечением безопасности эксплуатации заявленного устройства и оборудования, на котором оно размещено.

При изготовлении индикаторов температуры в виде наклеек необходимо учитывать способность к растяжению некоторых материалов, а также тепловое расширение материалов (их ТКР - тепловой коэффициент расширения), на которые будет приклеиваться наклейка. Повышение температуры поверхности, на которую наклеено устройство, будет сопровождаться тепловым расширением материала поверхности, поэтому, если устройство не будет обладать эластичностью на растяжение, то будет происходить отклеивание и деформация наклейки, что приведет к уменьшению достоверности регистрации превышения температуры. Особенно это актуально в области энергетики, где подавляющее большинство используемых материалов имеют значительные ТКР, а также используются динамические соединения, предотвращающие негативные воздействия теплового расширения материалов. Такого рода соединения также требуют температурного контроля, который может выполняться только с использованием эластичных наклеек, способных легко деформироваться при изменении формы и размеров элементов оборудования, на которых их размещают.

Поэтому необходимо, чтобы устройство (в частности, выполненное в виде наклейки) обладало не только гибкостью и эластичностью на изгиб, но и эластичностью на растяжение, т.е. при растяжении наклейки в любом направлении в плоскости, параллельной основе, происходило соответственное увеличение ее линейных размеров с сохранением необходимых функциональных свойств.

Использование термочувствительного материала, выполненного с возможностью визуальной регистрации перегрева за счет необратимого изменения прозрачности относительно исходного состояния при нагревании в интервале ±5 °C от указанной на наклейке пороговой температуры, и включающего твердое органическое вещество со структурным фрагментом C _n H(2n+i), где п>5, связано со следующим.

Использование соединений, в состав которых входит одна или более длинная алифатическая углеводородная цепь, приводит к тому, что частицы твердого органического вещества формируются в виде волокон, чешуек или плоских или вытянутых кристаллов. При нанесении такого термочувствительного материала на основу плоские частицы ориентируются преимущественно параллельно слою основы и слою защитной пленки, благодаря чему у слоя термочувствительного материала появляется способность к изгибу и растяжению/сжатию без деформации и потери функциональных свойств (фиг. 12а).

Подобная кристаллическая упаковка обуславливает анизотропность твердого органического вещества, в результате которой свойства материала в направлении, параллельном поверхности основы и защитной пленки, отличаются от свойств материала в направлении, перпендикулярном поверхности основы и защитной пленки. Анизотропность свойств термочувствительного материала влияет на прочность материала при изгибе и механических воздействиях: приложение воздействия в направлениях, близких к перпендикулярным относительно поверхности основы, не будет приводить к повреждению материала (А.И.Китайгородский, Органическая кристаллохимия, М., АН СССР, 1955 г.). Поскольку плоские частицы твердого органического вещества ориентированы преимущественно параллельно слою основы и слою защитной пленки, то при продольном растяжении или сжатии устройства будет происходить скольжение слоев частиц относительно друг друга с увеличением или уменьшением размера пустот между ними без разрушения микроструктуры термочувствительного материала и с сохранением целостности его слоя (фиг. 7). По этой причине растяжение слоя термочувствительного материала при размещении как на поверхности с маленьким радиусом кривизны, так и на поверхности, выполненной из материала, способного к растяжению и обладающего высоким ТКР, не будет приводить к деформации слоя термочувствительного материала или его разрушению, а также образованию трещин на нем. Это дополнительно обеспечит безопасность эксплуатации различного оборудования за счет точной и достоверной регистрации перегревов его поверхностей.

Кроме того, при креплении устройства для регистрации превышения пороговой температуры на поверхности сложной геометрии, в том числе, с радиусом кривизны от 2 мм при недостаточной эластичности защитной пленки, ее изгиб будет создавать избыточное давление (F’) на термочувствительный материал. Известно, что твердые вещества начинают плавиться или перекристаллизовываться в более крупные кристаллы с ростом давления, особенно при температурах близких, но не достигающих температуры плавления (фиг. 7). Поэтому при недостаточной эластичности защитной пленки ее давление (F < F’) на термочувствительный материал в местах изгиба может привести к преждевременному срабатыванию устройства и, как следствие, ложной регистрации перегрева. Избежать возникновения ложного срабатывания позволяет не только использование эластичной защитной пленки, при изгибе которой давление на термочувствительный материал будет снижено (F * F’), но и анизотропной микроструктуры термочувствительного материала, в которой сформированные плоские частицы ориентированы преимущественно параллельно слою основы.

Ввиду особенности строения термочувствительного слоя, микроструктура которого содержит большое количество газовой фазы, при превышении пороговой температуры будет происходить разрушение микроструктуры термочувствительного материала и, как следствие, расслаивание газовой и негазовой сред (фиг. 12). Поскольку процесс происходит при нагреве, то за счет теплового расширения общий объем газовой фазы после нагрева будет значительно выше общего объема газовой фазы, содержащейся в микроструктуре термочувствительного материала до нагревания, в результате чего при достижении пороговой температуры под защитной пленкой, герметично покрывающей лицевую поверхность устройства, будет происходить образование воздушного пузыря. При дальнейшем охлаждении устройства объем газовой среды снижается до исходных значений и размер пузыря под поверхностью защитного слоя, как следствие, уменьшается. Описываемые процессы объясняют необходимость использования при изготовлении устройства эластичных защитных пленок, обладающих способностью к растяжению и сжатию, для сохранения целостности этого устройства при эксплуатации в широком диапазоне температур. В противном случае, при недостаточной эластичности и гибкости защитной пленки может произойти ее разрыв при растяжении или сжатии, что нарушит точность регистрации превышения температур.

Точность регистрируемого порога температуры в заявленной полезной модели составляет не менее 5 °C.

Тем самым, совокупность таких признаков формулы как: использование окрашенной эластичной основы, содержащей не менее 5 масс.% атомов галогена; применение термочувствительного материала, основанного на фазовом переходе, включающего твердое органическое вещество со структурным фрагментом CnH(2n+i), где п>5; покрытие лицевой поверхности устройства прозрачной по крайней мере для части видимого света эластичной защитной пленкой; возможность сохранения функции визуальной регистрации перегрева в диапазоне ±5°С от указанной на наклейке пороговой температуры после его монтажа на цилиндрическую поверхность, минимальный радиус кривизны которой составляет 2 мм, а также после продольного и поперечного растяжения на 10% относительно исходного размера, позволяет избежать следующих факторов, негативно влияющих на безопасность эксплуатации оборудования, и, в том числе, на надежность регистрации превышения пороговых температур: преждевременное срабатывание, связанное с деформацией термочувствительного материала; отслоение термочувствительного материала от основы, а также образование трещин на его поверхности; образование воздушного пузыря в зоне отслоения наклейки от контролируемой поверхности; неравномерность прогрева поверхности термочувствительного материала;

- разрыв защитной пленки с потерей ее функциональных свойств; образование микротрещин на поверхности защитной пленки; избыточное давление, создаваемое защитной пленкой на термочувствительный материал. В частных случаях толщина эластичной основы составляет не более 0,7 мм, а ее удлинение до разрыва составляет не менее 10%. Также, толщина эластичной защитной пленки составляет не более 0,5 мм, а ее удлинение до разрыва составляет не менее 33%.

Рассмотрим крайний случай крепления наклейки на цилиндрическую поверхность радиусом R = 2 мм (например, жилы электрических проводов небольшого сечения в изоляции или без нее, сталеалюминиевые провода воздушных линий электропередач, аппаратные зажимы, поверхность катушек, лопатки болтовых контактных соединений, ламели контактов, губки контактных соединений предохранителей и прочее). Длина основы наклейки до крепления на изогнутую поверхность составляла _0С н-, длина слоя термочувствительного материала - L _m.M ., а длина защитной пленки - L _3.n . При размещении на цилиндрической поверхности радиус изгиба основы устройства будет равен Ri= R+hi, где hi - это толщина основы, радиус изгиба термочувствительного материала будет равен R2=R+hi+h2, где 112 - это толщина термочувствительного материала, а максимальный радиус изгиба защитной пленки будет равен R3=R+hi+h2+h3, где Из - это толщина защитной пленки. В большинстве случаев толщина клеевого слоя (ho) настолько мала, что можно принять ее равной нулю. В предпочтительном случае, толщина основы составляет не более 0,2 мм, толщина слоя термочувствительного материала составляет не более 0,3 мм, а толщина защитной пленки составляет не более 0,15 мм. Тогда для плотного прилегания устройства к поверхности с радиусом кривизны 2 мм с сохранением адгезии внешняя поверхность основы должна изгибаться по радиусу (2+0,2) мм, что на 10% больше радиуса цилиндрической поверхности. В этом случае длина внешней поверхности основы после приклеивания L ’ _om . должна увеличиваться также на 10% относительно своей первоначальной длины, т.е. составлять L ’ _O CH. ~ 1 ,1* L _0C n.. Внешняя поверхность слоя термочувствительного материала должна изгибаться по радиусу (2+0, 2+0,3) мм, что на 25% больше радиуса цилиндрической поверхности. В этом случае длина внешней поверхности слоя термочувствительного материала после приклеивания наклейки L ’ _т .м. должна увеличиваться также на 25% относительно своей первоначальной длины, т.е. составлять L ’ _m.M . = l,25*L _m.M .. Внешняя поверхность защитной пленки должна максимально изгибаться по радиусу (2+0,2+0,3+0,15) мм, что на 33% больше радиуса цилиндрической поверхности. В этом случае максимальная длина внешней поверхности защитной пленки после приклеивания наклейки L ’ _З.п . должна увеличиваться также на 33% относительно своей первоначальной длины, т.е. составлять L ’ _3.n . = l,25*L _3.n .. (см. фиг. 1а, фиг. 10 и расчет, приведенный в описании к фиг. 10). При этом при использовании более толстых слоев основы термочувствительного материала и защитной пленки соответствующие компоненты устройства должны увеличивать свою длину вплоть до 100%.

По этой причине важно, чтобы устройство для регистрации превышения пороговых температур после его монтажа на поверхность, минимальный радиус кривизны которой составляет 2 мм, а также после продольного и поперечного растяжения на 10% относительно исходного размера, не теряло адгезионных свойств, не повреждалось, не разрывалось и полностью сохраняло свою функциональность с возможностью регистрации перегрева в диапазоне ±5°С от указанной на наклейке пороговой температуры, что, в частности, обеспечивается использованием основы и защитной пленки, обладающих гибкостью и эластичностью, а также способностью удлинения до разрыва от 10% и вплоть до 100%.

Невозможность выполнений этих условий приведет к значительному уменьшению точности регистрации превышения пороговой температуры.

Материал клеевого слоя, в предпочтительном варианте, выбирается таким образом, чтобы обеспечивать адгезию (FIN AT ТМ1 , после 24 часов, нержавеющая сталь) не менее 10Н/25мм, при 20 °C, что позволяет приклеиваемому компоненту плотно прилегать к поверхности, на которой он размещается, на протяжении всего срока эксплуатации. Указанное значение адгезии было установлено путем аппроксимации массива экспериментальных данных.

В предпочтительном варианте устройство обладает диэлектрическими свойствами, предпочтительно имеет электрическую прочность не менее 5кВ/мм.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления эластичная основа включает в себя полимеры, содержащие структурное звено -CH2CHCI-, предпочтительно, поливинилхлорид (ПВХ), преимущественно литой (получаемый литьем под давлением, литьевой) поливинилхлорид.

Выбор в качестве материала основы таких материалов основан на следующем. ПВХ и другие галогенсодержащие пленки обладают рядом необходимых свойств, которыми должен обладать материал, применяющийся в электроэнергетике, для обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик, а также должной безопасности эксплуатации как наклейки, так и самого оборудования, а именно:

- низкая горючесть и воспламеняемость: при возникновении аварийных перегревов поверхности, на которой размещено устройство, сама наклейка не может стать источником возгорания, а воспламенение возможно только при непосредственном действии открытого огня, после прекращения воздействия которого. ПВХ и другие галогенсодержащие пленки склонны к быстрому затуханию;

- электрическая прочность и высокие диэлектрические свойства, благодаря которым устройство не проводит электрический ток, а при отклеивании наклейки от контролируемого элемента с последующим перекрытием отсутствует возможность возникновения пробоя и короткого замыкания;

- гибкость и эластичность обеспечивают возможность приклеивания устройства к поверхности узлов установок и электрооборудования со сложной геометрией, а также участков электродвигателей, подшипников и других элементов, требующих температурного контроля;

- прочность к разрыву и устойчивость к растяжению увеличивают срок эксплуатации ПВХ и других галогенсодержащих пленок и обеспечивают надежность их использования на всем сроке эксплуатации;

- нетоксичность: при длительной эксплуатации в условиях, близких к стандартным, не происходит выделения вредных для человека веществ.

Наличие в структуре эластичной основы атомов галогена, в том числе, обусловлено требованиями пожарной безопасности, а именно низкими значениями горючести устройства. Известно, что материалы, содержащие в своем составе атомы галогена, обладают низкой горючестью, что служит дополнительным обеспечением безопасности эксплуатации устройства и оборудования, на котором оно размещено. Воспламенение наклейки под воздействием высоких температур может привести к пожару в электроустановке, а также к возникновению электрической дуги. При этом, основа может включать как галогенсодержащие полимеры, так и галогенсодержащие добавки. Массовое процентное содержание атомов галогенов в обоих случаях составляет не менее 5 масс.%. Для галогенсодержащих полимеров этот параметр существенно выше и составляет, в частности, для поливинилхлорида 57-74 масс.% в зависимости от способа производства, а для поливинилиденфторида - 59%. Галогенсодержащие добавки, которые вводятся в полимерные пленки, не содержащие в своей структуре атомы галогена, выступают в роли антипиренов или пластификаторов и являются эффективными даже при добавлении в низких концентрациях.

Кроме того, все галогенсодержащие полимеры являются хорошими диэлектриками и характеризуются высокими значениями электрической прочности. Дополнительно следует отметить эластичность галогенсодержащих полимеров, особенно ПВХ. Свойства конечной ПВХ-пленки зависит от способа ее получения, а также от наличия модифицирующих добавок - пластификаторов. Пластифицированный ПВХ имеет высокую эластичность и перерабатывается в пленки и другие готовые изделия несколькими способами. ПВХ-пленки могут быть получены вальцеванием, в результате которого формируется материал с вытянутыми полимерными волокнами, ориентированными преимущественно вдоль направления вальцевания. Это придает пленкам повышенную эластичность, гибкость и удлинение на разрыв до 300%, однако только в направлении вальцевания. Экструзионные ПВХ-пленки также имеют высокую эластичность, гибкость и прочность только по направлению экструзии. ПВХ-пленки, изготовленные литьем под давлением (литые или литьевые пленки), также обладают преимуществами двух других видов пластифицированного ПВХ, однако, их свойства одинаковы во всех направлениях, что делает этот материал наиболее предпочтительным для использования в качестве основы для устройства регистрации превышения температур. Кроме того, литье под давлением позволяет получать более плотные и прочные пленки с выровненной поверхностью. Таким образом, использование в качестве основы, в частности, литого ПВХ отвечает всем изложенным выше требованиям.

Исходя из вышесказанного, прозрачная эластичная защитная пленка также может быть выполнена из поливинилхлорида, предпочтительно литого поливинилхлорида.

Предпочтительно использование более тонких слоев структуры, поскольку это, в частности, положительно влияет на гибкость и эластичность устройства, и, как следствие, обеспечивает дополнительную надежность безопасность эксплуатации как наклейки, так и самого оборудования, однако, следует учитывать и прочностные характеристики устройства, которые также должны соответствовать требованиям, предъявляемым в наклейкам и температурным индикаторам в целом.

Так, в частных случаях, толщина эластичной основы предпочтительно может составлять не более 0,2 мм, толщина термочувствительного материала может составлять не более 0,8 мм, а прозрачная эластичная защитная пленка может иметь толщину не более 0,15 мм.

В частных случаях, термочувствительный материал в исходном состоянии имеет микроструктуру, включающую непрерывную твердую фазу и пустоты, заполненные газовой фазой, и выполнен с возможностью необратимо изменять свой внешний вид при достижении указанной пороговой температуры за счет разрушения микроструктуры термочувствительного материала, сопровождающегося сплавлением частиц твердого органического вещества, уменьшением доли пустот и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы (см. фиг. 12).

Использование термочувствительного материала с пустотами позволяет увеличить срок эксплуатации, повысить достоверность определения перегрева за счет невозможности агрегирования частиц твердого вещества через газовую фазу и исключить возможность возврата материала в исходное состояние после срабатывания за счет необратимого изменения микроструктуры, что также положительно влияет на безопасность эксплуатации как наклейки, так и самого оборудования. При плавлении термочувствительного материала, содержащего пустоты, происходит необратимое изменение исходной микроструктуры материала с уменьшением доли пустот в нем, связанное со сплавлением частиц твердого органического вещества и с уменьшением площади границ раздела фаз “твердое-газ” за счет необратимого выхода содержащегося в пустотах газа на поверхность и расслаивания газовой и негазовой сред. В результате при дальнейшем охлаждении твердое органическое вещество кристаллизуется уже без пустот, тем самым необратимо изменяется прозрачность (увеличивается относительно исходного состояния) материала по меньшей мере для части видимого света, создавая визуальный эффект изменения внешнего вида устройства с высокой контрастностью, чем обеспечивается высокая достоверность регистрации превышения температуры выше заданного значения. Предпочтительно, доля пустот термочувствительного материала после нагрева выше соответствующего порогового значения температуры уменьшается не менее, чем в 2 раза относительно исходного состояния, что дополнительно увеличивает контрастность цветового перехода устройства при превышении порогового значения температуры.

Кроме того, наличие пустот, заполненных газовой фазой, увеличивает способность термочувствительного материала к изменению своих линейных размеров и изгибу, без потери точности регистрации превышения пороговых температур.

Органическое вещество твердой фазы термочувствительного материала может быть выбрано из группы: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>5; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с n>10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C _n H(2n+i) с п>19.

Использование в качестве органического вещества твердой фазы термочувствительного материала органических соединений, в состав которых входит одна или более алифатическая углеводородная цепь C _n H(2n+i) с п>5, способствует образованию кристаллической упаковки, в которой вытянутые структурные фрагменты линейных углеводородов ориентируются параллельно друг другу (А.И.Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М.: Наука, 1971 г.). Благодаря тому, что частицы твердого органического вещества формируются в виде волокон, чешуек или плоских или вытянутых кристаллов, то есть имеют двухмерную структуру, термочувствительный материал образует собой особую микроструктуру, способную к изгибу и растяжению без деформации и потери функциональных свойств.

Также использование твердых органических соединений, в состав которых входят неполярные алифатические фрагменты, дополнительно способствует увеличению значений электрической прочности устройства в целом, поскольку такие жирные алифатические производные обладают хорошими диэлектрическими свойствами.

В частных случаях, органическое вещество твердой фазы термочувствительного материала выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.

Содержание твердого органического вещества в термочувствительном материале составляет не менее 50 масс.%, предпочтительно, 50-90 масс.%, наиболее предпочтительно, 70 масс.%. Экспериментально установлено, что увеличение массового содержания органического вещества твердой фазы выше 50 масс.%, а также использование индивидуального твердого органического вещества в качестве термочувствительного материала приводит к легкому расслаиванию отдельных частиц термочувствительного слоя с общим сохранением внешнего вида по причине низкой адгезии твердых части по отношению друг к другу, предотвращает растрескивание материала после монтажа устройства на поверхность с маленьким радиусом кривизны, нарушение целостности слоя при продольном и/или поперечном растяжении устройства. Также было показано, что увеличение содержания прозрачного связующего выше 50 масс.% приводит к необходимости использования более толстого слоя термочувствительного материала, поскольку невысокая концентрация частиц твердого органического вещества (ниже 50 масс.%) не обеспечивает непрозрачность слоя термочувствительного материала толщиной не более 0,8 мм.

В частных случаях микроструктура термочувствительного материала дополнительно содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее, температура фазового перехода которого выше температуры фазового перехода твердого органического вещества. В этом случае термочувствительный материал содержит границы раздела фаз «твердое-твердое-газ», при плавлении также происходит необратимое изменение микроструктуры материала, в результате которой уменьшается число пустот относительно исходного состояния за счет выхода содержащегося в них газа на поверхность материала и происходит расслаивание газовой и негазовой сред, в результате чего наблюдается уменьшение площади контакта твердой фазы и пустот, т.е. уменьшение площади границ раздела фаз.

Предпочтительно, полимерное связующее присутствует в термочувствительном материале в количестве 1-30 масс.%. В частных случаях полимерное связующее покрывает каждую отдельную структурную частицу твердого органического вещества, обеспечивая его “глазирование”. Связующее выбирается таким образом, чтобы обеспечить смачиваемость, но не растворение, частиц твердого органического вещества в полимерном связующем. Благодаря этому при “глазировании” зерен, кристаллов, волокон, чешуек или конгломератов указанных частиц происходит дополнительный захват газа, в среде которого формируется термочувствительный материал, и его распределения между “глазированными” связующим частицами твердого органического вещества.

В предпочтительных вариантах осуществления термочувствительный материал выполнен с возможностью изменения прозрачности при нагреве до температуры, превышающей пороговую, в течение не более 5 секунд. Это обусловлено тем, что заявленная толщина слоя термочувствительного материала и его структура в совокупности с заявленной толщиной основы устройства позволяет прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение не более 5 секунд, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств.

Пороговая температура может быть выбрана из диапазона 50-210°С, преимущественно 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С. Исходя из выбранного для регистрации порогового значения температуры, подбирается наносимый термочувствительный материал, таким образом, что входящее в его состав твердое органическое вещество имеет температуру плавления, отличающуюся от пороговой температуры не более чем на 5°С.

В частных вариантах исполнения устройства окраска эластичной основы или надпись, выполнена с возможностью осуществлять маркировку элементов электрооборудования или цветовую маркировку фаз. В частности, на лицевую поверхность его основы может быть нанесена надпись, содержащая цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую маркировочную информацию. В одном из случаев надписи на эластичной основе содержат информацию о дате окончания срока эксплуатации устройства. Также эластичная основа может иметь цвет, соответствующий установленным правилам маркировки элементов энергооборудования. Перечисленные выше признаки служат для придания устройству для регистрации превышения пороговой температуры свойства элементов маркировки электрооборудования, что также дополнительно обеспечивает безопасность эксплуатации оборудования, на котором размещаются подобные устройства, ввиду следующего. В случае контактных соединений, проводов или узлов электрооборудования речь идет о небольших поверхностях, которые, с одной стороны, требуют маркировки, а с другой стороны - температурного контроля. Однако, использование устройств для маркировки и устройств для регистрации превышения температуры по отдельности зачастую не представляется возможным, ввиду недостаточной площади контролируемой поверхности. Использование же только устройства для температурной индикации без маркировки может привести к неверному определению дефектного узла, а также к увеличению времени детектирования. Тем самым, устройство, сочетающее в себе свойства маркировочного устройства, а также свойства температурных индикаторов, также положительно скажется на безопасности эксплуатации различного оборудования.

В частных случаях площадь термочувствительного материала может занимать от 3 до 97% площади лицевой поверхности наклейки, предпочтительно не менее 30% площади лицевой поверхности наклейки. Предпочтительно, площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, составляет не менее 100мм ² . Предпочтительно, устройство выполнено с возможностью регистрации перегревов отдельных участков поверхности за счет изменения прозрачности только той части термочувствительного материала, которая нагревалась выше пороговой температуры, и сохранения исходной прозрачности той части термочувствительного материала, которая не была нагрета выше пороговой температуры.

В некоторых вариантах не менее 70% площади основы, покрытой термочувствительным материалом, окрашено в черный цвет, а при достижении соответствующей пороговой температуры с заявленной точностью происходит визуальный цветовой переход части поверхности устройства белый-черный, то есть термочувствительный материал в непрозрачном состоянии имеет белый цвет.

Для увеличения заметности как самого устройства, так и факта его срабатывания, на элементах оборудования, в том числе труднодоступных для осмотра ввиду больших размеров установок, расположения установок на открытом воздухе или по причине осуществления осмотра в плохих погодных условиях и в условиях недостаточной видимости, в темное время суток с помощью фонаря, а также для осмотра оборудования без искусственного освещения и окон, и, как следствие, дополнительного увеличения безопасности эксплуатации оборудования, основа может обладать светоотражающими свойствами или может быть окрашена с использованием вещества, обладающего люминесцентными свойствами.

В частных случаях, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании.

Использование при окраске основы веществ, выполненных с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, например, на 10-30°С, позволяет проинформировать персонал о риске возникновения аварийного дефекта в дальнейшем, и тем самым, обеспечивает возможность его предотвращения, при должном реагировании персонала, ответственного за данное оборудование. Так, срабатывание такого вещества, при отсутствии срабатывания основного термочувствительного материала, свидетельствует о наличии перегрева оборудования, не достигшего предельно допустимых значений, соответствующих пороговой температуре основного термочувствительного материала, и необходимости его осмотра с целью выявления и устранения неполадок, которые в дальнейшем могли бы привести к развитию уже аварийного дефекта. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании, до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, в частности, на 10- 30°С, дополнительно повышает безопасность эксплуатации как заявленного устройства, так и оборудования в целом.

Также, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании. К примеру, на лицевую поверхность может быть нанесен слой термочувствительной краски, обладающей вышеуказанными свойствами.

Присутствие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, позволяет проинформировать персонал не только о превышении порогового значения температуры в прошлом, но и о перегревах в момент осмотра. Срабатывание такого вещества в момент осмотра свидетельствует, что оборудование находится в аварийном режиме в текущий момент и может быть источником повышенной опасности. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, дополнительно повышает безопасность эксплуатации как заявленного устройства, так и оборудования в целом.

Краткое описание чертежей

Полезная модель будет более понятна из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Пример размещения устройства для регистрации превышения пороговой температуры на элементе сложной геометрии (цилиндрическая поверхность) - 1а - вид в сечении, 16 - вид в сбоку, 1в - вид в сечении, пример размещения устройства, не обладающего необходимой гибкостью и эластичностью, на элементе сложной геометрии (цилиндрическая поверхность) .

Фиг. 2 - Пример продольного размещения “в защип”, вид в сечении, 2а - заявленного устройства, 26 - устройства, не обладающего необходимой гибкостью и эластичностью.

Фиг. 3 - Пример поперечного размещения заявленного устройства на элементе сложной геометрии (вогнутая поверхность).

Фиг. 4 - Слоистая структура заявленного устройства для регистрации превышения пороговых температур - 4а, с нанесенной черной краской на лицевую поверхность эластичной светоотражающей основы в зоне термочувствительного материала - 46. Фиг. 5 - Пример размещения устройства для регистрации превышения пороговой температуры, не обладающего необходимой гибкостью и эластичностью, на поверхности, изменяющей свои линейные размеры, 5а - до растяжения, 56 - после растяжения.

Фиг. 6 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры с дополнительным окрашиванием в зоне термочувствительного материала: 6а - первоначальный вид наклейки, 66 - сработавшая наклейка после превышения пороговой температуры.

Фиг. 7 - Структура термочувствительного материала, содержащего непрерывную твердую фазу и пустоты, заполненные газовой фазой, 7а - до растяжения, 76 - после растяжения, при нанесении на цилиндрическую поверхность.

Фиг. 8 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры с указанием срока окончания эксплуатации.

Фиг. 9 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, в котором лицевая поверхность основы окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании выше порогового значения температуры, 9а - первоначальный вид устройства, вид сверху, 96 - полностью сработавшая наклейка в момент превышения пороговой температуры, а также превышения порогового значения температуры вещества, обратимо изменяющего цвет при нагревании, вид сверху, 9в - полностью сработавшая наклейка после охлаждения, вид сверху, 9г - слоистая структура.

Фиг. 10 - Слоистая структура части устройства для регистрации превышения пороговой температуры, 10а - первоначальный вид, 106 - после наклеивания на изогнутую поверхность.

Фиг. 11 - Вид сверху на устройство для регистрации превышения пороговой температуры: 11а - первоначальный вид наклейки, 116 - частично сработавшая наклейка после нагрева выше пороговой температуры только в нагретой области, при сохранении первоначального состояния остальной области данной зоны.

Фиг. 12 - Микроструктура термочувствительного материала с частицами твердого органического вещества в виде чешуек и их конгломератов до срабатывания (12а) и после срабатывания (126).

Фиг. 13 - Пример размещения устройства для регистрации превышения пороговой температуры на волнистной поверхности, 13а - слоистая структура, 136 - вид сверху в исходном состоянии, 13в - вид сверху после срабатывания устройства. Фиг. 14 - Устройство для регистрации превышения пороговой температуры, в котором лицевая поверхность основы окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании выше порогового значения температуры, 14а - первоначальный вид устройства, вид сверху, 146 - частично сработавшая наклейка после превышения пороговой температуры вещества, необратимо изменяющего цвет при нагревании, вид сверху, 14в - полностью сработавшая наклейка после превышения пороговой температуры термочувствительного материала, вид сверху, 14г - наклейка после охлаждения, вид сверху, 14д - слоистая структура.

На фиг. 1 представлен пример размещения устройства для регистрации превышения пороговой температуры на элементе сложной геометрии 10 с радиусом кривизны R, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую клеевой слой 4 с толщиной ho, эластичную основу 1, с толщиной hi, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, с толщиной Ьг, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6 с толщиной Ьз. На фиг. 1а изображен частный вариант устройства с эластичной основой черного цвета, вид в сечении, на фиг. 16 изображен частный вариант устройства с эластичной основой желтого цвета, общий вид, на фиг. 1в изображен частный вариант устройства с эластичной основой черного цвета, вид в сечении, при этом устройство не обладает необходимой гибкостью и эластичностью и вследствие этого отклеивается от поверхности 10 с образованием зазора 11. Если поверхность имеет радиус кривизны R, то эластичная основа 1 имеет радиус изгиба Ri= R+ho, термочувствительный материал 2 имеет радиус изгиба R2=R+ho+hi, а прозрачный эластичный защитный слой 6 имеет средний радиус изгиба R3=R+ho+hi+h2.

На фиг. 2 представлен вид в сечении крепления “в защип” устройства для регистрации превышения пороговой температуры на цилиндрической поверхности 10, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1 и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6. На фиг. 2 а представлено заявленное устройство, имеющее на месте крепления “в защип”, максимально приближенном к цилиндрической поверхности и испытывающим максимальную нагрузку по удержанию наклейки в закрепленном состоянии, радиус изгиба R = 2 мм и более. На фиг. 26 представлено устройство, не обладающее необходимой гибкостью и эластичностью и имеющее на месте крепления “в защип”, максимально приближенном к цилиндрической поверхности, радиус изгиба R’, который многократно превышает соответствующий радиус изгиба R заявленного устройства (R’ » R). При этом не обеспечивается плотное и надежное крепление устройства на фиг. 26 к цилиндрической поверхности 10 и, как следствие, образуется зазор 11.

На фиг. 3 представлен пример размещения устройства для регистрации превышения пороговой температуры с тремя термочувствительными материалами на элементе сложной геометрии (вогнутая поверхность) 10 с радиусом кривизны R, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую клеевой слой 4 с толщиной ho, эластичную основу 1, с толщиной hi и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, с толщиной Ьг, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6 с толщиной йз. В этом случае эластичная основа имеет радиус изгиба Ri= R-ho, а прозрачный эластичный защитный слой имеет средний радиус изгиба R2=R-ho-hi-h2.

На фиг. 4а представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру 5, включающую изолирующую пленку 3, клеевой слой 4 с толщиной ho, эластичную основу 1, с толщиной hi, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, с толщиной 112, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6 с толщиной Ьз. На фиг.4а изображен частный вариант с эластичной основой черного цвета.

На фиг. 46 представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру 5, включающую изолирующую пленку 3, клеевой слой 4 с толщиной ho, эластичную основу 1, с толщиной hi, и обладающую световозвращающими свойствами, при этом, лицевая поверхность основы в зоне термочувствительного материала покрыта краской 7, в частном случае, черной, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, с толщиной 112, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6 с толщиной йз.

На фиг. 5 представлено устройство, представляющее собой основу 1 с нанесенным на ее лицевую поверхность термочувствительным материалом 2 и покрытое защитной пленкой 6, при этом устройство не обладает необходимой гибкостью и эластичностью и размещено на поверхности 10, изменяющей свои линейные размеры. На фиг. 5а представленное устройство плотно прикреплено к поверхности 10 длиной L до ее растяжения, на фиг. 56 представленное устройство начинает отклеиваться от поверхности 10 с образованием зазора 11 в результате растяжения поверхности до длины L’ > L.

На фиг. 6 представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1 и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2: в исходном состоянии до нагрева (а) и после нагрева до пороговой температуры термочувствительного материала (б). На фиг. 6 изображен частный вариант устройства с надписью с указанием регистрируемой пороговой температуры 8, расположенной на эластичной основе в зоне термочувствительного материала, эластичная основа 1 является желтой и окрашена в черный цвет 7 в зоне термочувствительного материала.

На фиг. 7 представлена слоистая структура части устройства для регистрации превышения пороговых температур, размещенного на плоской поверхности 10 (а) и на элементе сложной геометрии 10 (б), представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1, нанесенные на ее лицевую сторону термочувствительные материалы 2, имеющие микроструктуру, включающую непрерывную твердую фазу органического вещества 12 и пустоты 13, заполненные газовой фазой.

На фиг. 8 представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую, эластичную основу 1 и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, при этом на лицевую сторону эластичной основы основы, свободную от термочувствительного материала, нанесена надпись, содержащая указание регистрируемой температуры 8 и срока окончания эксплуатации 9. На фиг. 8 изображен частный вариант с эластичной основой, окрашенной в черный цвет.

На фиг. 9а-в представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1, дополнительно содержащую вещество 14, обратимо изменяющее цвет при нагревании, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2: в исходном состоянии до нагрева (а), после нагрева до пороговой температуры термочувствительного материала 2 и вещества 14, обратимо изменяющего цвет при нагревании (б) и после дальнейшего охлаждения до температуры, ниже пороговой температуры термочувствительного материала 2 и вещества 14, обратимо изменяющего цвет при нагревании (в). На фиг. 9г представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру 5, включающую изолирующую пленку 3, клеевой слой 4, эластичную основу 1, окрашенную с использованием вещества 14, обратимо изменяющего цвет при нагревании, при этом, в частном случае, эластичная основа окрашена в черный цвет и на ее лицевую сторону нанесен термочувствительный материал 2, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6. На фиг. 9 изображен частный вариант устройства с надписью с указанием регистрируемой пороговой температуры 8, расположенной на эластичной основе в зоне, свободной от термочувствительного материала 2.

На фиг. 10 слоистая структура части устройства для регистрации превышения пороговой температуры до (а) и после (б) размещения на элементе сложной геометрии 10 с радиусом кривизны R, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую клеевой слой 4 с толщиной ho, эластичную основу 1, с толщиной hi, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, с толщиной Ьг, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6 с толщиной 11з. Длина основы наклейки до крепления на изогнутую поверхность составляла L _0CH ., длина слоя термочувствительного материала - а длина защитной пленки - L _3.n . Если поверхность 10 имеет радиус кривизны R, то эластичная основа 1 имеет радиус изгиба Ri= R+ho, термочувствительный материал 2 имеет радиус изгиба R2=R+ho+hi, а прозрачный эластичный защитный слой 6 имеет средний радиус изгиба R3=R+ho+hi+h2. Тогда при плотном прилегании устройства к поверхности с радиусом кривизны R длина внешней поверхности основы после приклеивания L ’ _O m. = L _0CH . *Ri/R, длина внешней поверхности слоя термочувствительного материала после приклеивания наклейки L ’ _т.м . = Ьтм *^1ГК, максимальная длина внешней поверхности защитной пленки после приклеивания наклейки L ’ _З.п . = Z ₃ «.*R3/R.

На фиг. 11 представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, включающую эластичную основу 1 и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, до нагрева (а) и после частичного нагрева (б) зоны термочувствительного материала, в результате которого происходит изменение прозрачности данного материала только в нагретой области 15, при сохранении первоначального состояния остальной области 16 данной зоны.

На фиг. 12 представлена микроструктура термочувствительного материала 2 с частицами твердого органического вещества 12, выполненными в виде чешуек и их конгломератов, и пустотами 13 до нагрева (12а) и микроструктура термочувствительного материала 2 с уменьшенной долей пустот и с увеличенной кажущейся плотностью и с частицами, подвергшимися сплавлению и утратившими первоначальную форму, после нагрева выше порогового значения температуры (126).

На фиг. 13а представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры при его размещении на волнистой поверхности с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R, при этом устройство представляет собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1, нанесенную на ее лицевую сторону черную краску 7, нанесенный на краску термочувствительный материал 2 и прозрачную эластичную защитную пленку 6, покрывающую лицевую сторону наклейки. На фиг. 136 представлен вид сверху на устройство для регистрации превышения пороговой температуры в исходном состоянии, в котором термочувствительный материал 2 имеет белый цвет, на фиг. 13в представлен вид сверху на устройство после превышения пороговой температуры, сопровождающегося необратимым изменением прозрачности термочувствительного материала 2 относительно исходного состояния и проявлением цвета основы под ним.

На фиг. 14а-г представлена лицевая сторона устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру, включающую эластичную основу 1, дополнительно содержащую вещество 17, необратимо изменяющее цвет при нагревании, и нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2: в исходном состоянии до нагрева (а), после нагрева до пороговой температуры вещества 17, необратимо изменяющего цвет при нагревании (Ti) (6), после нагрева до пороговой температуры термочувствительного материала 2 (Тг) (в) и после дальнейшего охлаждения до температуры, ниже пороговой температуры вещества 17, необратимо изменяющего цвет при нагревании (г). На фиг. 14д представлена слоистая структура устройства для регистрации превышения пороговой температуры, представляющего собой наклейку, имеющую слоистую структуру 5, включающую изолирующую пленку 3, клеевой слой 4, эластичную основу 1, окрашенную с использованием вещества 17, необратимо изменяющего цвет при нагревании, при этом, в частном случае, эластичная основа окрашена в красный цвет, на ее лицевую сторону нанесен термочувствительный материал 2, а лицевая поверхность основы в зоне термочувствительного материала покрыта краской 7, в частном случае, черной, наклейка покрыта прозрачной эластичной защитной пленкой 6.

Осуществление полезной модели Общая технология изготовления устройства.

В качестве клеевого слоя могут быть использованы, в частности, акриловые клеи, стирольные клеи, полиуретановые клеи. Указанные клеи обеспечивают адгезию более 10Н/25мм к нержавеющей стали при 20 °C, измеренную методом FINAT ТМ1 после 24 ч. Далее будут рассмотрены варианты изготовления и использования заявленного устройства на примере акрилового клея.

В качестве эластичной основы для заявленного устройства могут быть использованы галогенсодержащие полимерные основы, содержащие, в частности, сополимеры винилхлорида, а именно: сополимер С- 15 (сополимер винилхлорида и винилацетата), сополимер ВХВД-40 (сополимер винилхлорида и винилиденхлорида), поливинилхлоридные (ПВХ) пленки и пленки из литого ПВХ, поливинилиденфторидные пленки PVDF, пленки, выполненные из фторопласта М-40, а также полиэфирные пленки с добавками 6,5% гексабромциклододекана или полиэфирные пленки, модифицированные 15% трихлоризопропилфосфата, предпочтительно с толщиной не более 0,7 мм.

Указанные пленки обеспечивают минимальный радиус изгиба 2 мм и более, удлинение на разрыв от 10% и вплоть до 100%, обладают диэлектрическими свойствами и устойчивостью к возгоранию, возможность продольного и поперечного растяжения на 10% относительно исходного размера, а также могут устанавливаться на поверхность, минимальный радиус кривизны которой составляет 2 мм.

Толщина основы не более 0,7 мм обеспечивает скорость срабатывания каждого из термочувствительных материалов менее 5 секунд при нагреве выше соответствующей каждому составу пороговой температуры, что также повышает безопасность эксплуатации контролируемого оборудования, поскольку позволяет прогревать соответствующий термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный» и проявлением цвета основы под ним в течение не более 5 секунд, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств.

В некоторых вариантах выполнения основа может обладать светоотражающими свойствами или может быть окрашена с использованием вещества, обладающего люминесцентными свойствами, для увеличения заметности как самого устройства, так и факта его срабатывания, что служит дополнительному увеличению безопасности эксплуатации оборудования. В частных случаях, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании. Присутствие дополнительного вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании до температуры, ниже пороговой температуры основного термочувствительного материала, в частности, на 10-30°С, позволяет детектировать перегрев оборудования, не достигшего предельно допустимых значений, и, как следствие, обеспечить предотвращение возникновения аварийного дефекта.

Также, основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании. К примеру, на лицевую поверхность может быть нанесен слой термочувствительной краски, обладающей вышеуказанными свойствами. Присутствие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, позволяет проинформировать персонал не только о превышении порогового значения температуры в прошлом, но и о перегревах в момент осмотра.

В качестве защитной пленки также могут применяться галогенсодержащие полимеры, в частности, ПВХ-пленки, или полиуретановые пленки, модифицированные 15% трихлоризопропилфосфата. Однако необходимо учитывать, что в случае использования их для защитной пленки, они должны обладать прозрачностью по крайней мере для части видимого света.

Приготовление термочувствительного материала.

Органическое вещество, структура которого включает фрагменты C _n H(2n+i), где п>5, например, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия и др., или их смесь с температурой плавления, отличающейся от соответствующих указанным на наклейке пороговым температурам не более чем на 5°С, измельчали до размера 2-3 микрон на шаровой мельнице, последовательно добавляли разбавитель или раствор связующего в разбавителе и размешивали до однородной массы. В качестве разбавителя могут быть использованы, например, вода, метанол, этанол, изопропанол, этиленгликоль, монометиловый эфир этиленгликоля, ацетонитрил и др., или их смеси. Суспензию использовали для нанесения сразу после получения. В предпочтительных вариантах исполнения содержание твердого органического вещества в термочувствительном материале составляет 70 масс.%.

В частных случаях термочувствительный материал дополнительно содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее, температура фазового перехода которого выше температуры фазового перехода твердого органического вещества. Предпочтительно, полимерное связующее присутствует в термочувствительном материале в количестве 1-30 масс.%.

В частных случаях, прозрачное полимерное связующее выбрано из фенолформальдегидной смолы, бутилметакриловой смолы, меламинформальдегидной смолы, поливинилбутираля, полибутилметакрилата, полиизобутилметакрилата, полибутилакрилата, феноксисмолы, полистирольно-акриловой эмульсии, полиолефина, полистирола, полиакрилата, полиэфирсульфона, полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, полиэфирсульфона, полиизопрена, полипропилена, полибутадиена, полиизобутилена, поливинилацетата, полиметакрилата, этилцеллюлозы, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, поликарбоната, поликапролактона, полиэтилентерефталатной смолы, полибутилентерефталатной смолы, полиамидной смолы, поливинилиденфторида, полиэфира, полиэфирных смол, гидроксиэтилцеллюлозы, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, желатина, агар-агара, казеина, гуммиарабика, поливинилового спирта, полиэтиленоксида или их смесей.

Органическое вещество подбирается таким образом, чтобы при достижении пороговой температуры в интервале не более 5 °C оно плавились с визуальным переходом непрозрачный-прозрачный .

В различных вариантах выполнения органическое вещество, входящее в состав термочувствительного материала, подбирается таким образом, что пороговая температура может быть выбрана из диапазона от 50°С до 210°С, в частных случаях, порог температуры выбран из группы: 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С.

На лицевую сторону устройства наносили надпись с информацией о пороговой температуре. В частных случаях, помимо пороговой температуры наносилась также информация о дате окончания срока эксплуатации. В одном из вариантов исполнения наносилась маркировка, содержащая цветовую, буквенную, цифровую или буквенноцифровую маркировочную информацию. Термочувствительный состав наносили методом шелкографии в несколько слоев, до получения равномерного непрозрачного покрытия толщиной до 0,8 мм. После каждого нанесения слой высушивали на воздухе, либо в термостатируемой камере при температуре не выше пороговой температуры, либо в вакууме до полного удаления легкокипящих компонентов и формирования необходимой микроструктуры.

При таком методе получения полученный термочувствительный материал представлен двумя непрерывными фазами: твердой и газовой. При этом полученный термочувствительный материал в исходном состоянии является непрозрачным по крайней мере для части видимого света, а при нагревании выше соответствующего порогового значения температуры происходит необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала, сопровождающегося сплавлением частиц твердого органического вещества, уменьшением доли пустот и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы, а при последующем охлаждении прозрачность термочувствительного материала не возвращается до исходных значений.

В предпочтительных вариантах, термочувствительный материал выполнен с возможностью регистрации локальных перегревов поверхности за счет изменения цвета только той части термочувствительного материала, которая нагревалась выше пороговой температуры и сохранения исходного цвета термочувствительного материала, который не был нагрет выше пороговой температуры.

В зависимости от природы твердого органического вещества, вид получающихся частиц твердого органического вещества может представлять собой зерна, кристаллы, волокна, чешуйки или конгломераты указанных частиц.

После нанесения термочувствительного материала устройство покрывают прозрачной по крайней мере для части видимого света эластичной защитной пленкой, которая защищает устройство от внешних воздействий окружающей среды, влажности, УФ-облучения и механических повреждений, увеличивает срок службы устройства и не дает термочувствительному материалу стекать во время фазового перехода. Таким образом, устройство выполнено с возможностью регистрации превышения пороговой температуры токопроводящих элементов на открытом воздухе.

В частном случае эластичная основа 1 может быть цветной для выполнения дополнительной маркировки фаз кабелей, монтажных проводов, жгутов и других элементов электрооборудования, причем цвет основы выбирается в соответствии с ГОСТ 28763-90, устанавливающему, в частности, цветовую маркировку в области электротехники. Цвет эластичной основы 1 не влияет на визуальную регистрацию превышения пороговых температур поверхности оборудования, однако обеспечивает маркировку устройства, необходимую для повышения общей безопасности эксплуатации оборудования.

Также, в частном случае на гибкую основу, в зоне термочувствительного материала, перед нанесением термочувствительного материала, может быть нанесен краситель, в том числе, черный. В одном из вариантов выполнения, не менее 70% площади основы, покрытой термочувствительным материалом, окрашено в черный цвет.

Площадь термочувствительного материала может занимать от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы, предпочтительно не менее 30% площади лицевой поверхности основы, в частном случае площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом составляет не менее 100мм ² , что позволяет выявлять сработавшие устройства с дальнего расстояния, а также позволяет выявлять точечные нагревы большой поверхности установок.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность элементов оборудования, за которыми должен быть обеспечен температурный контроль, в том числе на элементы с радиусом кривизны 2 мм и более, с помощью клеевого слоя 4, с которого предварительно снимается изолирующая пленка 3, устанавливается регистрирующее устройство, которое представляет собой наклейку, имеющую слоистую структуру 5 и включающую клеевой слой 4, эластичную основу 1, нанесенный на ее лицевую сторону термочувствительный материал 2, который в исходном состоянии и до момента нагрева до соответствующей пороговой температуры с заданной точностью являются непрозрачными, а также прозрачную защитную пленку 6. До момента нагрева поверхности оборудования, расположенной под термочувствительным материалом, до пороговой температуры с заданной точностью термочувствительный материал 2 остается непрозрачным, тем самым сохраняется первоначальный вид устройства. При достижении пороговой температуры с заявленной точностью термочувствительный материал 2 претерпевает фазовый переход и меняет свою прозрачность, проявляя цвет эластичной основы 1 под термочувствительным материалом. При последующем охлаждении поверхности оборудования участок со сработавшим термочувствительным материалом остается прозрачным и внешний вид устройства не возвращается в первоначальное состояние. Порог температуры в заявленной полезной модели регистрируется в интервале 5°С.

На лицевую сторону эластичной основы нанесено численное значение пороговой температуры 8, в частных случаях значение пороговой температуры может быть нанесено в зоне, свободной от термочувствительного материала 2, но рядом с ним, или на основу под термочувствительным материалом 2, в последнем случае, после плавления термочувствительного материала, проявляется цвет основы и численное значение пороговой температуры.

Тем самым, при превышении температуры поверхности выше пороговой температуры человек, ответственный за оборудование, без применения дополнительных устройств может зарегистрировать факт перегрева поверхности элементов электрооборудования с заданной точностью за счет использования численного значения температуры, нанесенного на лицевую поверхность устройства.

В некоторых вариантах исполнения полезной модели применяется цветовой переход «белый-черный» за счет применения эластичной основы 1, окрашенной в черный цвет 7 в зоне, покрытой термочувствительным материалом 2, имеющим в первоначальном состоянии белый цвет. При достижении пороговой температуры с заявленной точностью термочувствительный материал 2 претерпевает фазовый переход и становится прозрачным, делая видимым черный цвет окрашенной зоны 7, что приводит к цветовому переходу с максимально возможной контрастностью и обеспечивает большую заметность сработанного устройства.

Ниже представлены предпочтительные варианты осуществления заявленного устройства, которые являются иллюстрирующими и никак не ограничивают объем испрашиваемой правовой охраны.

Примеры

Пример 1. Общая технология изготовления устройства

Приготовление термочувствительного материала: 100 г органического вещества с температурой фазового перехода, соответствующей пороговой температуре регистрации в интервале 5°С, измельчили до размера 2-3 микрон, последовательно добавили 300 г 3-33% раствора связующего в воде, метаноле, этаноле, изопропаноле, этиленгликоле, монометиловом эфире этиленгликоля, ацетонитриле или их смесях и размешали до однородной массы. Суспензию сразу использовали для нанесения состава.

Для примеров в качестве одного из возможных вариантов исполнения устройства были выбраны галогенсодержащие полимерные пленки различных цветов, обладающие устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, позволяющей размещать их на неровных поверхностях сложной геометрии. Клеевой слой выбранных пленок обеспечивает среднее значение адгезии (FINAT TM 1, через 24 часа, нержавеющая сталь) 10Н/25мм при 20 °C. Для примеров использовали акриловый клей.

На основу с клеевым слоем с помощью сольвентных красителей нанесли рисунок, содержащий значение пороговой температуры срабатывания в градусах Цельсия. Нанесли термосостав методом шелкографии в 5-7 слоев. Между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение не менее одного часа, либо в термостате при температуре не выше температуры срабатывания состава в течение не менее трех часов, либо в течение 24 часов при комнатной температуре. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет. Устройство покрывали прозрачной клейкой эластичной защитной пленкой.

Пример 2.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали тетракозан с температурой фазового перехода 50°С, в качестве связующего использовали поликапролактон, а в качестве растворителя - метанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1 , причем численное значение пороговой температуры наносили в зоне, свободной от термочувствительного материала. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,6 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 50°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания. Пример 3.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали каприлат иттербия с температурой фазового перехода 60°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя - смесь метанола с метиловым эфиром этиленгликоля (50/50 об.%). Суспензию наносили методом шелкографии на фторопластовую пленку М-40 красного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,7 мм, по способу, описанному в примере 1 , причем численное значение пороговой температуры наносили в зоне термочувствительного материала до его нанесения, а в зоне, свободной от термочувствительного материала нанесена информация о сроке эксплуатации. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 40°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,8 мм, а его площадь составила 97% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 60°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 4.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали эйкозановую кислоту с температурой фазового перехода 70°С, в качестве связующего использовали меламиноформальдегидную смолу, а в качестве растворителя - смесь метанола с изобутанолом (90/10 об.%). Суспензию наносили методом шелкографии на пленку из сополимера винилхлорида и винилацетата красного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,2 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,2 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из полиуретана, модифицированного 15% трихлоризопропилфосфата, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 70°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 5.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали диоктилфосфиновую кислоту с температурой фазового перехода 80°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на пленку, выполненную из сополимера винилхлорида и винилиденхлорида, зеленого цвета со светоотражающими свойствами и клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,35 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 3% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 6.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали бегенат иттрия с температурой фазового перехода 90°С, в качестве связующего использовали полибутилметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на поливинилиденфторидную пленку, окрашенную краской оранжевого цвета с люминесцентными свойствами, и клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 70°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,2 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 90°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания. Пример 7.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали пальмитат лантана с температурой фазового перехода 100°С, в качестве связующего использовали желатин, а в качестве растворителя - изопропанол. Суспензию наносили методом шелкографии на полиэфирную пленку, модифицированную 6,5% гексабромциклододекана, желтого цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,3 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне термочувствительного материала до его нанесения наносили численное значение пороговой температуры, а также черную краску. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,5 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 100°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 8.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали нонадецинат лантана с температурой фазового перехода 110°С, в качестве связующего использовали феноксисмолу, а в качестве растворителя - этиленгликоль. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ- пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,5 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,1 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 110°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 9.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат лантана с температурой фазового перехода 120°С, в качестве связующего использовали полиэтилен, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,5 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,35 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 120°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 3 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 10.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали нонадеканоат цинка с температурой фазового перехода 130°С, в качестве связующего использовали поликарбонат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,45 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,02 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 130°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 11.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали пальмитат цинка с температурой фазового перехода 140°С, в качестве связующего использовали нитроцеллюлозу, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,45 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,03 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 140°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 12.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат цинка с температурой фазового перехода 150°С, в качестве связующего использовали поливинилиденфторид, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ- пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,2 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,3 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 150°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 13.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали стеарат лития с температурой фазового перехода 210°С, в качестве связующего использовали полибутилакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,4 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,1 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 210°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 14. В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат иттрия с температурой фазового перехода 55°С, в качестве связующего использовали полиэфирсульфон, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,25 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,25 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 55°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 3 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 15.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали н-гексадецил-н-пентилгидрогенфо� �фат с температурой фазового перехода 40°С, в качестве связующего использовали этилцеллюлозу, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,3 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 40°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило менее 1 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 16.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали ангидрид пальмитиновой кислоты с температурой фазового перехода 60°С, в качестве связующего использовали полиметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ- пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,35 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 40°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,55 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,02 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 60°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 17.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали эрукамид с температурой фазового перехода 80°С, в качестве связующего использовали поликарбонат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,65 мм, по способу, описанному в примере 1 , причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,75 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,03 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 4 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 17.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали 1 -тетрадеканол с температурой фазового перехода 40°С, в качестве связующего использовали полибутилакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на самоклеящуюся пленку из хлоропренового каучука на силиконизированной основе черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,1 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,15 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 40°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило менее 1 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 18.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали докозаннитрил с температурой фазового перехода 55°С, в качестве связующего использовали полибутилметакрилат, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку Oramask 831 черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,15 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 5, между нанесениями состав сушили в течение 24 часов при комнатной температуре. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,25 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 55°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности термочувствительного материала. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 19.

В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали н-докозиламин с температурой фазового перехода 65°С, в качестве связующего использовали поливинилбутираль, а в качестве растворителя - этанол. Суспензию наносили методом шелкографии на ПВХ-пленку OraJet 3106SG черного цвета с клеевым слоем, обладающей толщиной без клеевого слоя 0,55 мм, по способу, описанному в примере 1, причем в зоне, свободной от термочувствительного материала, наносили численное значение пороговой температуры. Число слоев термочувствительного материала составило 7, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,75 мм. Размер лицевой поверхности наклейки - 12*12 мм (площадь - 144 мм ² ), размер слоя термочувствительного материала - 10*10 мм (площадь - 100 мм ² ). Устройство покрывали прозрачной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство установили при комнатной температуре на плоскую поверхность нагревательного элемента. Часть нагревательного элемента контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 65°С с заданной точностью, при этом остальная часть нагревательного элемента не подвергалась нагреву. Зафиксировали факт срабатывания части устройства, подвергавшейся нагреву посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности соответствующего участка термочувствительного материала с проявлением цвета основы. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности соответствующего участка термочувствительного материала. Затем нагревательный элемент полностью нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 65°С с заданной точностью. Зафиксировали факт полного срабатывания устройства посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности всего слоя термочувствительного материала с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. Во время циклов нагревания и охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 20.

Область ПВХ-пленки OraJet 3951 черного цвета с клеевым слоем, на которую будет нанесен термочувствительный материал, заклеили защитной полиэтиленовой пленкой, свободную область покрыли пигментированной желтой термокраской Tempilaq с температурой обратимого изменения цвета 113°С. После высыхания краски защитную полиэтиленовую пленку сняли и с помощью сольвентных красителей на поверхность основы, содержащей термокраску, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина основы, содержащей термокраску, составила 0,45 мм. Затем защитную полиэтиленовую пленку наклеили на область, на которую не должен попасть термочувствительный материал, нанесли термосостав методом шелкографии в 7 слоев. После полного высыхания слоя, защитную пленку сняли. В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали нонадецинат лантана с температурой фазового перехода 110°С, в качестве связующего использовали бутилметакриловую смолу, а в качестве растворителя - этанол. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,6 мм, а его площадь составила 70% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной эластичной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,05 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 115°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания зоны термочувствительного материала устройства с проявлением цвета основы, а также факт срабатывания термокраски с изменением цвета. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 1 секунду. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности зоны термочувствительного материала и возвращение окраски термокраски до исходного цвета. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 21.

Область ПВХ-пленки Oramask 831 красного цвета с клеевым слоем, на которую будет нанесен термочувствительный материал, заклеили защитной полиэтиленовой пленкой, свободную область покрыли пигментированной желтой термокраской Hallcrest SC с температурой необратимого изменения цвета 80°С. После высыхания краски защитную полиэтиленовую пленку сняли и с помощью сольвентных красителей на поверхность основы, содержащей термокраску, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина основы, содержащей термокраску, составила 0,55 мм. Затем защитную полиэтиленовую пленку наклеили на область, на которую не должен попасть термочувствительный материал, покрыли эту область сольвентным черным красителем и нанесли термосостав методом шелкографии в 6 слоев. После полного высыхания слоя, защитную пленку сняли. В качестве органического вещества для приготовления термочувствительного материала по примеру 1 использовали капронат цинка с температурой фазового перехода 150°С, в качестве связующего использовали фенолформальдегидную смолу, а в качестве растворителя - этанол. Число слоев термочувствительного материала составило 6, между нанесениями состав сушили в вакуумной камере при 100 мм.рт.ст и 20°С в течение одного часа. Толщина слоя термочувствительного материала составила 0,45 мм, а его площадь составила 30% площади лицевой поверхности наклейки. Устройство покрывали прозрачной эластичной защитной пленкой, выполненной из ПВХ, толщиной 0,15 мм.

Устройство наклеили при комнатной температуре на волнистую поверхность с радиусом кривизны отдельного элемента изгиба R = 2 мм (фиг. 13а), которую затем контролируемо нагрели со скоростью 1°С/сек до температуры 80°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания термокраски с изменением цвета. Затем нагревание продолжили до температуры 150°С и зафиксировали факт срабатывания зоны термочувствительного материала устройства с проявлением цвета основы. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала составило 2 секунды. После охлаждения устройства до комнатной температуры было визуально зафиксировано сохранение прозрачности зоны термочувствительного материала, а также сохранение изменившейся окраски термокраски. Во время нагревания и после охлаждения было выявлено сохранение плотной фиксации устройства на волнистой поверхности нагревательного элемента и отсутствие отклеивания.

Пример 22.

Для определения удлинения на разрыв устройства, изготовленные по примерам 2-21, наклеивали на резиновые пластины толщиной 1 см, линейные размеры которых на 1-3 см превосходили линейные размеры соответствующих устройств с каждой стороны. Каждый образец подвергали следующим испытаниям. Плотно закрепили один конец резиновой пластины вместе с приклеенным к ней устройством, а к противоположным концам пластины и устройства приложили усилие, растянули пластину с устройством на 10% от соответствующего первоначального размера и закрепили в таком положении. Аналогичным образом плотно закрепили один из оставшихся свободными концов пластины й приклеенного к ней устройства, растянули пластину с устройством за противоположные концы в направлении, перпендикулярном первоначальному растяжению, и закрепили в таком положении. При этом устанавливали сохранение плотного приклеивания каждого устройства, изготовленного по примерам 2-21 к поверхности соответствующей пластины.

Растянутые пластину с устройством поместили в термостат и контролируемо нагревали до соответствующей пороговой температуры со скоростью 0,1°С/сек. Фиксировали полное срабатывание каждого испытуемого устройства при достижении пороговой температуры с заданной точностью. После охлаждения до комнатной температуры детектировали сохранение прозрачности термочувствительного материала на каждом испытуемом устройстве. После снятия растяжения прозрачность термочувствительного материала каждого испытуемого устройства, а также целостность самого устройства и слоя термочувствительного материала сохранились.

Результаты проведенных испытаний доказывают достижение технического результата, а именно повышение безопасности эксплуатации различного оборудования, в том числе электрооборудования, за счет возможности плотного прилегания устройства к поверхностям сложной геометрии, а также к поверхностям, линейные размеры которых могут увеличиваться в пределах 10%, с сохранением способности точной регистрации превышения пороговых температур.

Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать не ограниченной по объему приведенными описанием и примерами.