本发明属于电阻材料领域,需要用许多大容量电阻,例如铁路道叉加热电阻、电动机启动电阻等。目前,铁路道叉加热电阻使用金属丝电阻。这种电阻丝的容量限制了电阻功率不能做得太大,而且由于它的形状为圆形,使它与铁道的接触面积小,加热效果差,虽然比人工扫雪省力,但仍有可能不能完全熔化冰雪,使道叉合不严,从而有可能引起严重的火车掉道事故。而且,金属丝电阻的成长很高。又如,现有的电动机启动电阻有金属片电阻和水电阻等。这些电阻都是线性电阻,其阻值恒定。而电动机要求在启动的瞬间,电阻呈现较大的阻值,使启动电流较小,启动力矩较大,在启动之后,阻值逐渐减少到额定值,从而保证电动机稳定启动并保持电网电压稳定,阻值恒定的线性电阻无法实现这一要求。 “国外导电混凝土的研究和应用”一文指出用导电钠质水玻璃混凝土(以水玻璃为胶凝材料,掺入适当比例的碳墨、矿碴和石英砂配制而成),可以制造大型电阻器、加热器和接地装置。但没有给出配比和制作工艺。
本发明的目的是对上述导电混凝土的配方加以改进,加入促硬剂,以提高矿渣混凝土的性能和缩短养护时间。
本发明的另一个目的是提供矿渣半导体电阻的配方和制作工艺。
本发明的再一个目的是提供一种适用于铁路道叉加热用的大型电阻,它与道叉接触面积大,加热效果好,使用寿命长,彻底解决了道叉加热防冻问题。
本发明的最后一个目的是提供一种电动机启动电阻,这种电阻具有半导体性能,在启动过程中阻值由大变小,完全能适应电动机启动特性要求。
按照本发明的矿渣半导体电阻,用水玻璃做胶凝材料,用矿渣和石墨做集料,用氟硅酸钠做促硬剂配制而成。矿渣用矿渣粉和矿渣砂两种。不论是矿渣粉还是矿渣砂,都具有非线性半导体特性,并且有电阻率负的温度特性,冷态时阻值较大,随着温度上升阻值降低。
按照本发明的矿渣半导体电阻,其配比(重量比)范围为:水玻璃(比重为1.36~1.52)∶氟硅酸钠∶石墨∶矿渣粉∶矿渣砂=1.15~1.5∶0.02~0.15∶0~2.5∶0.05~1∶0.45~2。
对于不同应用,配比可有不同的变化。例如,用于制作铁路道叉加热器的矿渣半导体电阻,其配比为:
水玻璃(比重为1.36~1.52)∶氟硅酸钠∶石墨∶矿渣粉∶矿渣砂=1.15~1.5∶0.08~0.15∶1~2∶0.1~0.7∶0.9~1.3(重量比)。
对于制作电动机启动电阻,其配比为:
水玻璃(比重为1.36~1.52)∶氟硅酸钠∶石墨∶矿渣粉∶矿渣砂=1.15~1.5∶0.08~0.15∶1.5~2.5∶0.05~0.5∶0.45~1.0(重量比)。
按照本发明的矿渣半导体电阻,其制作工艺是:
1.搅拌与成型
将按配比称好地集料(矿渣粉、矿渣砂、石墨)和促硬剂(氟硅酸钠)搅拌均匀,再加入按比例称出的水玻璃,再搅拌几分钟,用机械或手工在模子内压制成型。
2.养护和烘干
将成型后的矿渣半导体电阻进行自然养护,养护温度为15~35℃,时间为8~16小时,然后放入干燥炉中进行干燥,最高干燥温度不得超过110℃,烘干时间为7~8小时。
本发明的实施例。
1.铁路道叉加热电阻
配比(重量比)
水玻璃(比重为1.36)∶氟硅酸钠:石墨(土状)∶矿渣粉∶矿渣砂=1.45∶0.1∶1.7∶0.29∶1.33。
形状与尺寸:电阻截面为矩形,尺寸为:13×30×500mm。
此种铁道道义加热电阻的阻值为4Ω。
2.电动机启动电阻
配比(重量比),水玻璃(比重为1.36):氟硅酸钠:石墨(土状):矿渣粉:矿渣粉=1.45∶0.1∶1.9∶0.29∶1.13。
形状与尺寸:其横截面为矩形,尺寸为:26×30×250mm。
启动电阻阻值为0.75Ω。
矿渣半导体电阻表面极限温度不应超过800℃,其抗压强度为5~20MPa。
实际使用结果效果良好。