BRPI0910193B1 - elemento condutor de fluido e isolador dielétrico - Google Patents

Abstract

elemento condutor de fluido e isolador dielétrico a presente invenção provê isoladores dielétricos para uso em sistemas de combustível de aeronave para controlar correntes induzidas por raios, e permitir dissipação da carga eletrostática. os isoladores dielétricos são configurados tendo impedância suficientemente alta para permitir que a carga eletrostática se dissipe sem se acumular. embora os isoladores dielétricos possam desenvolver uma diferença de potencial ao longo do comprimento dielétrico devido a efeitos de correntes de raios, e sua inerente impedância, eles são configurados para suportar estas voltagens induzidas sem ruptura dielétrica ou degradação de desempenho. em uma configuração, o isolador dielétrico (100) inclui um tubo(110) feito a partir de uma composição incluindo um polímero orgânico termoplástico (peek), nanotubos de carbono, e par de acoplamentos (120a, 120b) afixado a extremidades opostas do tubo (100). sendo que o isolador dielétrico (100) é capaz de apresentar resistência elétrica de cerca de 105o a 108o a um potencial aplicado maior que 500 volts cc, medido de um acoplamento (120a) a outro acoplamento (120b).

Description

“ELEMENTO CONDUTOR DE FLUIDO E ISOLADOR DIELÉTRICO" Campo da Invenção [0001] A presente invenção se relaciona isoladores dielétricos para uso em aplicações de condução de fluido, mais particularmente, a isoladores dielétricos que servem para controlar correntes induzidas por raios, e permitir dissipação de carga eletrostática em sistemas de combustível de aeronaves.

Histórico da Invenção [0002] Isoladores ou adaptadores dielétricos são conhecidos na técnica e úteis em muitas aplicações, por exemplo, tubulações de gás, onde isolam instrumentos de monitoramento dos efeitos da corrente elétrica e interrompem o fluxo de corrente catódica e permite o fluxo de fluido, para prover um duto para transferir líquidos através de locais selecionados, como requerido, e estruturas de anteparo de aeronaves. Em aplicações posteriores, o adaptador dielétrico contém conexões de adaptador em ambos lados do anteparo de aeronaves que permitem conexões de tubos, mangueiras, e outros componentes, que conduzem líquidos. Tais adaptadores dielétricos também provêem trajetória de elevada resistência elétrica, que limita o fluxo de corrente elétrica entre dois conectores adaptadores, mas permite dissipação gradual da carga eletrostática.

[0003] Assim, a função primária de um adaptador dielétrico (também chamado isolador dissipativo estático) é dissipar a energia elétrica a partir de cargas estáticas, que são causadas, em parte, pelos movimentos de fluido, e limitar o fluxo de corrente provocado como efeito secundário de raios, quando de sua ocorrência. Estes adaptadores têm importante função secundária de prover uma passagem segura para o fluido no tanque de combustível ou outras áreas da aeronave.

Sumário da Invenção [0004] Em uma configuração, a especificação descreve um elemento condutor de fluido para uso em isoladores dielétricos. O elemento condutor de fluido inclui um tubo construído a partir de uma composição incluindo PEEK, e nanotubos de carbono, onde a composição de tubo apresenta resistividade volumétrica a granel de cerca de 103 Ω-cm a 1010 Ω-cm a um potencial aplicado de 5000 Volts.

[0005] Em outra configuração, a especificação descreve um isolador dielétrico. O isolador dielétrico inclui um tubo feito a partir de uma composição, incluindo um polímero termoplástico e nanotubos de carbono, e um par de acoplamentos acoplados a extremidades opostas do tubo. Nesta configuração, o isolador dielétrico apresenta resistência elétrica de cerca de 103Ω a 108Ω a um potencial aplicado maior que 5000 Volts CC, medido de um acoplamento a outro. [0006] Em outra configuração, a especificação descreve um isolador dielétrico linear para uso em sistemas de combustível de aeronave. O isolador dielétrico inclui um tubo feito a partir de uma composição incluindo PEEK, nanotubos de carbono, e fibras de carbono, e um par de virolas roscadas a extremidades opostas do tubo. Nesta configuração, o isolador dielétrico apresenta resistência elétrica de cerca de 105Ω a 108Ω, a um potencial aplicado maior que 500 Volts CC, medido de uma virola a outra.

[0007] Em outra configuração, a especificação descreve um isolador dielétrico tipo anteparo para sistemas de combustível de aeronave. O isolador dielétrico inclui um tubo feito de uma composição incluindo PEEK, nanotubos de carbono, fibras de carbono, e fibras de vidro cortadas. O isolador dielétrico adicionalmente inclui um par de virolas roscadas a extremidades opostas do tubo, e um flange roscado ao tubo entre as virolas. Nesta configuração, o isolador dielétrico apresenta resistência elétrica de cerca de 105Ω a 108Ω, a um potencial aplicado maior que 500 Volts CC, medido de uma virola a outra.

Descrição Resumida dos Desenhos [0008] Deve ser apreciado que os limites ilustrados de elementos nos desenhos constituem apenas um exemplo de limites. Aqueles habilitados na técnica deverão apreciar que um único elemento também pode ser desenhado como elementos múltiplos, ou que múltiplos elementos podem ser desenhados como um único elemento. Um elemento mostrado como componente interno pode ser implementado como componente externo ou vice-versa.

[0009] Ademais, nos desenhos anexos e descrição que se segue, partes iguais serão indicadas ao longo dos desenhos e descrição usando os mesmos números de referência. As figuras eventualmente podem não ter sido desenhadas em escala, e, ademais, as proporções de algumas partes podem ter sido exageradas para conveniência de ilustração.

[0010] As figuras 1A e 1B ilustram respectivamente vistas de topo e parcialmente em seção transversal de uma configuração de isolador dielétrico tipo linear 100;

[0011] A figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma configuração de um isolador dielétrico de anteparo 200;

[0012] A figura 3 ilustra uma vista em perspectiva do isolador dielétrico tipo anteparo 200 acoplado ao anteparo 300;

[0013] A figura 4 ilustra um gráfico de resistência elétrica (eixo y) versus tamanho de tubo (eixo x) para teste de pré-surto de raio para uma composição de tubo exemplar; e [0014] A figura 5 ilustra um gráfico de resistência elétrica (eixo y) versus tamanho de diâmetro de tubo (eixo x) para teste de pós-surto de raio para a mesma composição de tubo exemplar.

Descrição Detalhada [0015] A presente invenção se relaciona a isoladores dielétricos para sistemas de combustível de aeronaves para controlar correntes induzidas por raio e permitir dissipação de cargas eletrostáticas. Os isoladores dielétricos são configurados de modo a apresentar impedância relativamente alta para limitar a corrente de raio a níveis baixos, e impedância suficientemente baixa para permitir a dissipação de cargas eletrostáticas sem permitir sua acumulação. Embora os isoladores dielétricos possam desenvolver uma diferença de potencial ao longo do comprimento dielétrico, em virtude dos efeitos de correntes de raio e impedância própria, eles são configurados para suportar estas voltagens induzidas sem ruptura de dielétrico ou degradação de desempenho.

[0016] As figuras 1A e 1B ilustram respectivamente vistas de topo e parcialmente em seção transversal de uma configuração de um isolador dielétrico tipo linear 100. O isolador dielétrico 100 inclui um tubo 110 para conduzir fluido, tal como combustível aeronáutico ou óleo hidráulico. Basicamente, o tubo 110 se estende axialmente ao longo de um pré-determinado comprimento L ao longo do eixo geométrico longitudinal central A com diâmetro interno Di e diâmetro externo Do. Como mostrado na configuração ilustrada, o tubo 100 apresenta forma cilíndrica com seção circular, e duas extremidades opostas. Deve ser apreciado, no entanto, que o tubo 110 pode ser feito em várias outras configurações, incluindo outras seções transversais e múltiplas extremidades.

[0017] Em uma configuração, o comprimento L do tubo 110 varia de 3 a 5 polegadas. Em outra configuração, o comprimento L do tubo 110 varia de 2 a 9 polegadas. Deve ser apreciado que o comprimento pode ficar acima ou abaixo destas faixas, dependendo das tecnologias disponíveis de fabricação de tubos e requisitos dos sistemas e/ou componentes.

[0018] Em uma configuração, o diâmetro interno Di do tubo 110 varia de 2 a 3 polegadas. Em outra configuração, o diâmetro interno Di varia de 1.1/2 a 4 polegadas. Deve ser apreciado, no entanto, que o diâmetro interno pode ficar acima ou abaixo destas faixas, dependendo da tecnologia disponível de fabricação dos tubos e requisitos dos sistemas e/ou componentes.

[0019] Ainda se referindo às figuras 1A e 1B, o isolador dielétrico 10 inclui um par de acoplamentos 120a, 120b em extremidades opostas do tubo 110, cada acoplamento 120a, 120b configurado para ser conectado ao acoplamento (não mostrado) de um componente separado (não mostrado). Deve ser apreciado que qualquer tipo de acoplamento pode ser afixado à extremidade do tubo 110, incluindo, sem limitação, acoplamentos roscados, acoplamentos de conexão/ desconexão rápida, e outros tipos. Ademais, os acoplamentos 120a, 120b também não se limitam a um tamanho específico, a presente invenção contemplando uma ampla gama de tamanhos convencionais e não-convencionais.

[0020] Os acoplamentos 120a, 120b podem ser feitos a partir de um material metálico, como alumínio ou aço inoxidável. Em uma configuração específica, os acoplamentos 120a, 120b são virolas de alumínio, de acordo com SAE AS5836-1-XX (Flexível) e SAE AS1656-1-XX (Rígido) e são acabados com revestimento de conversão química conforme MIL-C-5541. Deve ser apreciado que um material de acoplamento não se restringe necessariamente aos materiais mencionados nesta, desde que o isolador dielétrico 100 atenda requisitos mecânicos e elétricos de uma dada instalação.

[0021] Na configuração ilustrada, os acoplamentos 120a, 120b são roscados às extremidades do tubo 110 com roscas ACME de ponta. Alternativamente, os acoplamentos 120a, 120b podem ser colados com adesivo às extremidades do tubo 110. Embora, muitos diferentes tipos de adesivos possam ser usados, um tipo de adesivo adequado que pode ser usado para colar acoplamentos 120a, 120b às extremidades do tubo 110 é o Araldite AV119 da Huntsman Advanced Materials. Deve ser apreciado que os acoplamentos 120a, 120b podem ser afixados às extremidades do tubo 110 usando uma variedade de meios de fixação. Em todos os casos, deve ser aplicado selador protetivo (por exemplo, MIL-S-81733 ou MIL-S-4383) às superfícies entre os acoplamentos 120a, 120b e tubo 110 para selar o adesivo (se houver) dos elementos externos, e proteger os acoplamentos metálicos 120a, 120b dos efeitos galvânicos (dependendo do material com qual o tubo foi feito).

[0022] A partir de uma perspectiva mecânica, o tubo 110 no isolador dielétrico 100 serve como elemento condutor para permitir que o fluido passe por ele. No entanto, a partir de uma perspectiva elétrica, o tubo 110 no isolador dielétrico 100 também serve como resistor, apresentando impedância elétrica alta e robusta, para limitar correntes indiretas associadas a eventos de raio a níveis baixos ao longo do isolador dielétrico 100, mas com impedância de superfície suficientemente baixa para permitir que a carga eletrostática dissipe sem acumular. Em outras palavras, o tubo 110 permite que um fluxo suficiente de corrente superficial i passe através de si, para impedir a acumulação de cargas eletrostáticas, provocadas pelo fluxo de fluido na linha de combustível, e limitar o fluxo de corrente i associado à voltagem v, no evento de um raio, a níveis de corrente relativamente baixos e seguros para sistemas de combustível de aeronaves.

[0023] Por causa de a isolação a raio exigir robustez elétrica, o tubo 110, deve apresentar alta resistência, mesmo depois de exposto a altas voltagens. Alguns materiais experimentam condições de voltagem alta quando expostos a altas voltagens, tal como nas condições encontradas em aplicações de isolação a raios. Condicionamento a alta voltagem é um fenômeno que substancialmente reduz a resistência efetiva de um material depois de exposição a altas voltagens. O colapso na resistência efetiva do material, aumenta a condutividade do material, que faz o material diminuir substancialmente suas propriedades isoladoras.

[0024] Por conseguinte, o tubo 110 é feito a partir de um material apropriado, que permite que o tubo 110 seja suficientemente condutivo para dissipar acumulação de cargas eletrostáticas associadas ao fluxo de fluido através e ao longo de tubo 110, enquanto, ao mesmo tempo, permite que o tubo 110 seja suficientemente resistivo para impedir a passagem de um fluxo de corrente, em decorrência da ocorrência de um raio. Adicionalmente, a composição do tubo precisa ser efetivamente imune à condição de alta voltagem pelas razões discutidas. Em outras palavras, o material do tubo deve prover um desempenho elétrico aceitável, mesmo depois de submetido a repetidos eventos de raio.

[0025] Para atender tais requisitos elétricos, o tubo 110 pode ser feito a partir de uma composição, incluindo um polímero orgânico termoplástico, nanotubos de carbono, e opcionalmente outros materiais condutivos de carbono. Para acomodar eventos de alta voltagem, tais composições de tubo apresentam resistividade volumétrica a granel de cerca de 103 Ω-cm, a 1010 Ω-cm a um potencial aplicado de 5000 Volts CC. Também podem ser usadas outras voltagens, tais como 1000 Volts CC ou 10000 Volts CC, e correspondentes resistividades, mas, a resistividade deve estar aproximadamente na faixa provendo isolação e dissipação, como descrito abaixo.

[0026] Composições termoplásticas submetidas a altas voltagens tendem a sofrer degradação das propriedades de resistividade ao longo do tempo, que pode ser tão breve quanto um ciclo, em uma condição de alta voltagem, ou mesmo durante a elevação de potencial para alta voltagem. Assim, as composições de tubo são preparadas para suportar eventos de alta voltagem e ainda manter propriedades de resistividade. A frase “degradação de resistividade de voltagem volumétrica a granel" é usada se referindo a uma medida de degradação global de resistividade, provocada por eventos de alta voltagem.

[0027] A degradação de resistividade volumétrica a granel de uma composição é determinada em uma voltagem específica (por exemplo, 100 Volts CC, 500 Volts CC, 1000 Volts CC, ou em outra voltagem pré-determinada) depois de um certo número de ciclos. Tais mudanças de resistividade podem se referir à degradação de resistência de volume a granel em cinco surtos, onde cinco é o número especificado de ciclos. Por exemplo, a degradação de resistência de volume a granel em cinco surtos a 5000 Volts CC é determinada fazendo o material ciclar entre zero e 5000 Volts CC por cinco ciclos, e medindo sua resistividade a um potencial de 5000 Volts CC nos primeiro e quinto ciclos. Desejavelmente, as composições apresentam degradação de resistência de volume a granel em cinco surtos não-maior que um fator de 20 vezes, depois de cicladas entre zero e a voltagem específica. Em algumas configurações, as composições apresentam degradação de resistividade volumétrica a granel em cinco surtos não-maior que um fator de 15x, 10x, ou 5x, depois de cicladas entre zero e a voltagem específica, i.e. 5000 Volts CC. Por exemplo, se a degradação máxima for um fator de 20x e a determinação inicial da voltagem específica consistir de uma resistividade e volume a granel de 6x108 Ω-cm, a resistividade volumétrica a granel seria não-menor que 3x107 Ω-cm no quinto ciclo. Em outras configurações, a composição pode apresentar degradação de resistividade a granel em cinco surtos não-maior que 50%, depois de ciclada entre zero e a voltagem específica, i.e. depois de ciclada cinco vezes entre zero e 5000 Volts CC. Em algumas configurações, as composições apresentam degradação de resistividade volumétrica a granel em cinco surtos não- maior que 25%, 10%, 5%, ou mesmo 2%, depois de cicladas entre zero e a voltagem específica, i.e. 5000 Volts CC. Por exemplo, quando a composição apresenta degradação máxima em sua degradação de resistividade volumétrica a granel em cinco surtos não-maior que um fator de 50%, se a determinação inicial na voltagem específica for uma resistividade volumétrica a granel de 6x108 Ω-cm, a resistividade volumétrica a granel seria não-menor que 3x108 Ω-cm no quinto ciclo; correspondentemente para uma degradação máxima de 25%, a resistividade volumétrica a granel seria não-menor que 4,5x108 Ω-cm no quinto ciclo.

[0028] Como usado nesta, a resistividade volumétrica consiste da resistência (ohm-cm) à fuga de corrente através do corpo de um material isolante. Como nesta, a resistividade superficial (ohms per quadrado) é definida como sendo a resistência à fuga de corrente ao longo da superfície de um material isolante. À medida que aumenta resistividade superficial/volumétrica, diminuem corrente de fuga e condutividade do material.

[0029] Como ponto de referência para resistividade volumétrica, materiais condutivos, tais como metais, são aqueles materiais cuja resistividade volumétrica é menor que 1x104 Ω-cm. Em materiais condutivos, cargas correm para terra ou para um outro objeto condutivo próximo ou em contato com o material. Materiais de blindagem eletrostática têm resistividade volumétrica menor que 1x103 Ω-cm, mas maior ou igual a 1x10-4 Ω-cm. Materiais dissipativos têm resistividade volumétrica de cerca de 1x103 Ω-cm a 1x1010 Ω-cm. Para estes materiais, o fluxo de cargas para terra flui mais lentamente e, em alguma extensão, de maneira mais controlada que materiais condutivos. Para dispositivos ESD-sensíveis (descarga eletrostática), estes materiais provêem uma proteção de gaiola Faraday à transferência de energia. Materiais isolantes são definidos como aqueles materiais tendo resistividade volumétrica de pelo menos 1x1010 Ω-cm. Materiais isolantes impedem ou limitam o fluxo de elétrons através de sua superfície ou volume, apresentam elevada resistência elétrica e são difíceis de aterrar. Cargas estáticas permanecem nos materiais isolantes por um período de tempo mais longo. A Tabela 1 determina resistividades volumétricas/ superficiais para os materiais acima.

Tabela 1 Resistividades de Volume e Superfície para Tipos de materiais [0030] Como discutido acima com respeito à degradação de resistividade a surto, as composições de tubo descritas não apresentam “burn in", ou pelo menos apresentam um “burn in" substancialmente reduzido, em comparação com outros materiais. “Burn in" é um fenômeno onde materiais, depois de expostos a uma alta voltagem, não voltam a apresentar sua resistência elétrica inicial, ao invés, passam a apresentar uma resistência elétrica reduzida. Compostos formulados sem nanotubos de carbono tendem a apresentar burn in. No entanto, surpreendentemente, as composições de tubo descritas, incluindo nanotubos de carbono, eliminam (ou reduzem substancialmente) “burn in". Sem se restringir a aspectos teóricos, se acredita que composições sem nanotubos de carbono, ou com alta carga de nanotubos de carbono sejam suscetíveis à degradação de material e ionização, quando expostas a altas voltagens. Assim, nas configurações de nanotubos de carbono descritas aqui, os nanotubos de carbono provêem um conduto elétrico na matriz de polímero, quando as composições são expostas a uma alta voltagem, de modo que a ionização e degradação de matriz do polímero sejam evitadas ou pelo menos substancialmente reduzidas. Em outras palavras, em condição de elevado potencial, as composições atuam como dissipadores eletrostáticos, que permitem liberação controlada da carga estática acumulada, daí evitando, ou pelo menos reduzindo, substancialmente, faiscamento ou descarga rápida. A eliminação ou substancial redução do potencial para geração de faíscas a partir das composições ou materiais, com quais contata, ajuda a reduzir os riscos de prejudicar ambiente e pessoal próximo à carga.

[0031] Como discutido acima, as composições de tubo nesta são isolantes a potenciais baixos, mas levemente condutivo, i.e. a composição se torna dissipativa em potenciais mais altos. Assim, em uma configuração, usando ASTM D-257, a composição de tubo é determinada para ser isolante. Assim, em um potencial aplicado de 100 Volts CC, a composição de tubo apresenta resistividade volumétrica maior ou igual a 109 Ω-cm e, mais particularmente, pelo menos cerca de 1010 Ω-cm. No entanto, em outras configurações, as composições de tubo, com um potencial aplicado de 1.000 Volts CC ou mais, apresentam resistividade volumétrica de cerca de 103 a 1010 Ω-cm. O uso de tamanho de espécime e protocolo padrão com voltagens mais altas que 100 Volts CC, por exemplo, acima de 1000 Volts CC, é chamado protocolo modificado ASTM D-257. Em uma configuração, protocolo modificado ASTM D-257 resulta na medição da resistividade volumétrica a granel da composição de tubo em 5000 Volts CC. A composição de tubo descrita nesta apresenta resistividade volumétrica a granel de cerca de 106 a 1010 Ω-cm a 5000 Volts CC.

[0032] ASTM D-257 é um método padronizado para determinar a resistividade volumétrica e superficial de um material. Resumidamente, de acordo com este método, um espécime de tamanho padrão é colocado entre dois eletrodos, uma voltagem é aplicada por sessenta segundos, e medida a resistência. A resistividade superficial e volumétrica é calculada, e o valor aparente é dado para o tempo de eletrificação de sessenta segundos. O método é bem conhecido com padrão disponibilizado pela ASTM International, em West Conshocken, PA. Na determinação referida nesta, foram formados espécimes em forma de barra padrão ASTM D3801 e dimensões 6"x1/2"x1/8" a partir da presente composição de tubo, por moldagem por injeção.

[0033] Em uma configuração, o polímero orgânico termoplástico usado na composição de tubo é polieteretercetona (PEEK). PEEK e outros polietercetonas ou polietercetonacetonas estão descritos nas Patentes, tais como EP 0 001 879, U.S.Nos 6.909.015, e 6.274.770. O polímero termoplástico pode estar presente na composição de tubo de cerca de 50% em peso a 98% em peso em algumas configurações, cerca de 55% em peso a 95% em peso em outras configurações, ou cerca de 60% em peso a 90% em peso, em ainda outras configurações.

[0034] Não se restringindo a um único exemplo, um PEEK comercialmente disponível é Victrex 150 P da Victrex EUA West Conshohocken PA. Este material PEEK é comercialmente disponível em forma de pó com baixo grau de viscosidade de PEEK, apropriado para extrusão. PEEK é comercialmente disponível em uma diversidade de graus e formas, variando graus de viscosidade de médio-baixo a padrão, para fluir facilmente, e graus de propósito geral. Os vários graus de PEEK são conhecidos e todos resistentes à chama e isolantes. PEEK também apresenta resistência a desgaste, baixa fricção, e boa resistência química, particularmente a vários combustíveis e outros hidrocarbonetos. PEEK aromático, tal como 4-(4-(4-oxifenoxi)-fenoxi)-benzoil polieteretercetona, pode ser processado por extrusão ou moldagem por injeção em temperaturas de polímero de cerca de 360oC a 400oC.

[0035] Em outras configurações, o polímero orgânico termoplástico usado na composição pode incluir outros polímeros usados em aplicações de moldagem por injeção. Por exemplo, tais polímeros incluem, de forma não-limitante, poliacetal, poliacrílico, polialquileno tereftalato, polialquileno tereftalato glicol, policarbonato, poliestireno, poliéster, poliamida, poliamidaimida, poliarilato, poliarilsulfona, polietersulfona, polifenileno sulfeto, poli (cloreto de vinila), polisulfona, poliimida, polieterimida, politetrafluoroetileno, polietercetona, polieteretercetona, polietercetonacetona, polibenzoxazola, polioxadiazola, polibenzotiazinofenotiazina, polibenzotiazola, polipirazinoquinoxalina, polipiromellitimida, poliquinoxalina, polibenzimidazola, polioxindola, polioxoisoindolina, polidioxoisoindolina, politriazina, polipiridazina, polipiperazina, polipiridina, polipiperidine, politriazola, polipirazola, polipirrolidina, policarborano, polioxabiciclononano, polidibenzofuran, poliftalida, poliacetal, polianidrido, poli (éter de vinila) , poli(tioeter de vinila), poli (álcool vinílico), poli (cetona de vinila), poli (haleto vinílico), poli(vinil nitrila), poli (éster vinílico), polisulfonato, polisulfeto, politioester, polisulfona, polisulfonamida, poliurea, polifosfazeno, polisilazano, polibutileno tereftalato, polietilenotereftalato glicol.

[0036] Nanotubos de carbono adequados para uso na composição incluem ambos nanotubos de parede única e nanotubos de múltiplas paredes. Nanotubos de carbono podem ser preparados através de um número de técnicas, incluindo, de forma não-limitante descarga de arco, ablação laser, monóxido de carbono a alta pressão (HiPCO), deposição química de vapor (CVD), e deposição química catalítica de vapor (CCVD). Estas técnicas podem usar técnicas de vácuo ou gases de processamento. Nanotubos de carbono podem constituir uma ampla variedade de tamanhos. Nanotubos de carbono de uma parede tem a forma reminiscente de um tubo feito enrolando uma folha de papel uma vez, fazendo que os lados opostos da folha se encontrem e se contatem. Tubos de múltiplas paredes tem forma reminiscente de uma folha de papel ou tela de galinheiro enrolada diversas vezes. A região interna de núcleo da folha de papel enrolada pode ser oca ou compreender átomos de carbono, que são menos ordenados que os átomos de carbono da região externa. Como usado nesta, a frase “átomos de carbono ordenados" se refere a um domínio grafítico tendo eixo-c substancialmente perpendicular ao eixo cilíndrico do nanotubo de carbono. As camadas de carbono grafítico individuais são concentricamente arranjadas em torno do eixo longo da fibra, similarmente aos anéis de crescimento de uma árvore, ou a um rolo de tela de galinheiro hexagonal. Usualmente, há um núcleo oco de poucos nanômetros de diâmetro, que pode ser parcialmente ou inteiramente cheio de carbono menos organizado. Cada camada de carbono em torno do núcleo pode ser estender cerca de diversas centenas de nanômetros. O espaçamento entre camadas adjacentes pode ser determinado por microscopia eletrônica de alta resolução, e, em algumas configurações, apenas um pouco maior que o espaçamento observado em um único cristal de grafite, i.e. cerca de 0,339 nm a 0,348 nm.

[0037] O termo “nanotubos de carbono" se refere a um tubo de carbono discreto essencialmente cilíndrico em escala nanométrica. Nanotubos de carbono de uma parede tipicamente têm um diâmetro substancialmente constante de cerca de 2 nm a 100 nm. Por exemplo, de cerca de 3 nm a 75 nm, de cerca de 4 nm a 50 nm, de cerca de 4 a 25 nm, ou de cerca de 5 nm a 15 nm de acordo com várias configurações. Em uma configuração, os nanotubos de carbono têm um diâmetro de cerca de 3,5 nm a 70 nm. O comprimento dos nanotubos de carbono também varia e cobre a partir de uma faixa de centenas de nanômetros a faixas micrométricas. Tipicamente, o comprimento do nanotubo de carbono é maior que cerca de 100 vezes seu diâmetro. Por exemplo, nanotubos de carbono podem ter comprimento de cerca de 100 nm a 10 pm, de cerca de 500 nm a 5 pm, de cerca de 7 50 nm a 5 pm, de cerca de 1 pm a 5 pm, ou de cerca de 1 pm a 2 pm, de acordo com várias configurações. Uma região externa de nanotubos de uma ou múltiplas paredes é feita de camadas essencialmente contínuas de átomos de carbono ordenados e região de núcleo interna distinta. Em tubos de múltiplas paredes, camadas e núcleo são dispostos substancialmente concentricamente em torno de um eixo geométrico cilíndrico do nanotubo de carbono. Preferivelmente, todo o nanotubo de carbono é substancialmente isento de revestimento térmico de carbono. [0038] Como descrito nesta, o termo "cilíndrico" é usado em um sentido geométrico amplo, i.e. a superfície traçada por uma linha reta se deslocando paralelamente a uma linha reta fixa e intersectando uma curva. As formas de círculo ou elipse são apenas duas formas das muitas curvas possíveis do cilindro.

[0039] A pureza dos nanotubos de carbono também desempenha um papel na efetividade dos nanotubos de carbono com respeito à composição de tubo. Os nanotubos de carbono podem ter pureza maior que 50% em algumas configurações, maior que 60% em algumas configurações, maior que 70% em algumas configurações, maior que 80% em algumas configurações, e maior que 90% em ainda outras configurações. Tipicamente, os nanotubos de carbono, em razão dos métodos usados, contêm impurezas de óxido metálico. Conquanto as impurezas de óxido metálico podem (ou não) afetar o desempenho da composição de tubo, em algumas configurações, o conteúdo de óxido metálico dos nanotubos de carbono é menor que 50%. Em outras configurações, o conteúdo de óxido metálico dos nanotubos de carbono é menor que 60%, menor que 40%, menor que 30%, ou menor que 20%. Em ainda outras configurações, os nanotubos de carbono têm menos que 10% de impurezas de óxido metálico. [0040] Os nanotubos de carbono podem estar presentes na composição de tubo de cerca de 0,05% em peso a 2% em peso em algumas configurações, de cerca de 0, 1% em peso a 1% em peso em outras configurações, ou de cerca de 2% em peso a 0,5% em peso em ainda outras configurações. Em algumas configurações, a composição de tubo tem cerca de 0,2% em peso a 0,4% em peso, ou 0,25% em peso a 0,35% em peso.

[0041] Como discutido acima, a composição de tubo pode opcionalmente incluir outros materiais de carbono, tal como grafite, negro de fumo, fibras de carbono, e/ou fibras de carbono usinadas como outro condutor, em adição aos nanotubos de carbono. Em uma configuração, o material de carbono condutivo é constituído de fibras de carbono usinadas. O comprimento das fibras de carbono varia amplamente. Em algumas configurações, o comprimento médio das fibras de carbono usinadas é maior que cerca de 0,5 mm. Em outras configurações, o comprimento médio das fibras de carbono usinadas não é maior que 0,2 mm. As fibras de carbono usinadas estão presentes na composição de tubo de 0% em peso a 20% em peso em algumas configurações, cerca de 1% em peso a 10% em peso em outras configurações, ou cerca de 4% em peso a 12% em peso em ainda outras configurações.

[0042] A composição de tubo pode conter uma variedade de outros materiais que podem impactar uma variedade de propriedades. Por exemplo, em algumas configurações, a composição de tubo inclui um material de reforço, tal como fibra de vidro, para prover rigidez e resistência a partes ou dispositivos preparados a partir da composição de tubo. Em algumas configurações, a fibra de vidro está presente na composição de tubo de 0% em peso a 60% em peso de 5% em peso a 60% em peso em outras configurações, ou cerca de 15% em peso a 40% em peso em ainda outras configurações.

[0043] As composições de tubo providas nesta são apropriadas a processos de moldagem por injeção. Depois de formada a composição, a composição de tubo extrudado sai da extrusora como um material em forma de espaguete, que é resfriado e cortado em pequenos pedaços para facilitar manuseio rápido, para embalagem, e/ou prover embarque conveniente. Alternativamente, um material a granel pode ser extrudado e usado em um processo usando um material a granel. Um aparelho de moldagem por injeção, então, pode ser carregado com extrudado e moldado em peças/ dispositivos que podem ser usados diretamente na forma obtida, ou vindo a requerer usinagem adicional. Por exemplo, tubos, conectores, conectores roscados, etc, podem ser obtidos pelo processo de moldagem por injeção.

[0044] Também sendo providos métodos de preparação da composição de tubo. quais métodos podem incluir misturar todos ingredientes para formar a composição de tubo em uma tremonha e extrudar a mistura. Alternativamente, os métodos podem incluir diversas etapas com adição de vários ingredientes em qualquer ponto no processo. Por exemplo, uma primeira quantidade de polímero termoplástico pode ser misturada com nanotubos de carbono em uma extrusora para produzir um primeiro extrudado. O primeiro extrudado pode então ser misturado com fibras de vidro e/ou fibras de carbono usinadas e submetidas a uma segunda extrusão para produzir um segundo extrudado que por fim é a composição de tubo. A mistura pode ser feita em uma extrusora de fuso único, dois fusos, ou de outro tipo. Os métodos também podem incluir tamborear ingredientes em qualquer estágio de preparação, antes de serem levados para a extrusora.

[0045] Na preparação da composição de tubo, o mesmo polímero termoplástico pode ser usado na preparação de ambos primeiro e segundo extrudados, ou ainda diferentes polímeros termoplásticos podem ser usados. Se forem usados diferentes polímeros termoplásticos, eles podem ser polímeros quimicamente distintos ou apenas diferentes graus do mesmo polímero, com várias viscosidades, índices de fusão, e outras propriedades de polímero.

[0046] Referindo-se novamente às figuras 1A e 1B, o tubo 110 pode ser fabricado através de uma diversidade de processos. Por exemplo, em uma configuração específica, o tubo 110 é moldado por injeção em um certo diâmetro e comprimento. Processos de fabricação alternativos, que podem ser usados para fabricar o tubo 110, incluem extrusão e roto-moldagem (moldagem por compressão).

[0047] Quando o isolador dielétrico 100 é usado em um sistema de combustível de aeronave, o isolador dielétrico 100 precisa atender certos requisitos de desempenho a surto de raio. Com respeito a requisitos de desempenho de dielétrico, em uma configuração, o isolador dielétrico 100 apresenta resistência elétrica de cerca de 105Ω a 108Ω, medido de extremidade a extremidade em um potencial aplicado de 500 Volts CC ou mais, com um sensor de teste em um acoplamento (120a) e outro sensor de teste no outro acoplamento (120b). Com certeza, quando usado em sistemas de combustível de aeronave, espera-se que o isolador dielétrico 100 apresente esta faixa de resistência desde sua instalação inicial e ao longo de toda a vida útil da aeronave. Ademais, deve ser apreciado que a faixa de resistência elétrica pode ser diferente, dependendo da aplicação em mente.

[0048] Com respeito aos requisitos de desempenho a surto de raio em uma configuração específica, o isolador dielétrico 100 não deve apresentar arcos ou faíscas elétricas, quer internamente ou externamente, ou colapso de forma de onda voltagem/ corrente durante, e depois de exposto a múltiplos pulsos de voltagem (10 a 30 pulsos), em ambas polaridades (±) com amplitude de pico de 9000 Volts que se conforma à forma de onda de voltagem B de acordo com SAE ARP5412. Estes testes simulados de surto de raio são realizados de acordo com ARP5416, onde um sensor de teste é localizado na superfície externa de um acoplamento (120a) e outro sensor de teste localizado no outro acoplamento (120b). Deve ser apreciado que os requisitos de desempenho a surto de raio podem ser diferentes, dependendo da aplicação em mente.

[0049] Para verificar robustez elétrica, a resistência elétrica do isolador dielétrico 100 é medida depois da exposição todos testes de surto de raio (e a cada um deles) para verificar se a resistência elétrica se mantém na faixa desejada.

[0050] A figura 2 ilustra uma vista de topo de outra configuração do isolador dielétrico 200. O isolador dielétrico 200 é substancialmente similar ao isolador dielétrico tipo linear 100 descrito acima, como ilustrado na figura 1 (estrutura e material), com exceção de incluir um flange 210 afixado ao tubo 110, entre acoplamentos 120a, 120b. O isolador dielétrico 20 se caracteriza como isolador dielétrico tipo anteparo 300 de um tanque, tal como tanque de combustível de aeronave, como na figura 3. Para facilitar a fixação da parede 300, o flange 210 inclui múltiplos furos 220 para receber parafusos e outros tipos de fixadores.

[0051] O flange 210 pode ser feito de material metálico, tal como alumínio ou aço inoxidável. No entanto, deve ser apreciado que o material do flange não se limita necessariamente a tais materiais, desde que o isolador dielétrico 10 atenda os requisitos mecânicos e elétricos de uma dada instalação.

[0052] Na configuração ilustrada, o flange 210 é roscado às extremidades do tubo 110 por roscas ACME de ponta. Alternativamente, o flange 210 pode ser colado com adesivo ao tubo 110. Embora muitos diferentes tipos de adesivo possam ser usados, um adesivo particularmente adequado é Araldite AV119 distribuído pela Huntsman Advanced Materials. Deve ser apreciado que o flange 210 pode ser afixado ao tubo 110, usando uma variedade de meios fixadores. Por exemplo, o flange 210 pode ser rebitado ao tubo 110. Em todos os casos, um selador adequado (por exemplo, MIL-S-81733 ou MIL-S-4383) pode ser aplicado à superfície entre o flange 210 e o tubo 110 para selar o adesivo (se houver) de elementos externos, e proteger o flange 210 de efeitos galvânicos (dependendo do material com qual é feito o tubo 110).

[0053] Quando o isolador dielétrico 200 é usado em um sistema de combustível de aeronave, o isolador dielétrico 200 precisa atender certos requisitos de desempenho dielétricos e surto de raio. Com respeito aos requisitos de desempenho dielétrico, em uma configuração específica, o isolador dielétrico 200 apresenta resistência elétrica de cerca de 105Ω a 108Ω medido de extremidade a extremidade, em um potencial aplicado de 500 Volts ou mais, com um sensor de teste localizado no flange 210. Com certeza, em um sistema de combustível de aeronave, espera-se que o isolador dielétrico 200 apresente esta faixa de resistência desde sua instalação e ao longo de toda vida útil da aeronave. Ademais, deve ser apreciado que a faixa de resistência elétrica pode ser diferente, dependendo da aplicação em mente.

[0054] Com respeito aos requisitos de desempenho a surto de raio, em uma configuração específica, o isolador dielétrico 200 não deve apresentar arcos ou faíscas elétricas, quer internamente ou externamente, ou colapso de forma de onda de voltagem/ corrente durante ou depois de exposição a múltiplos pulsos de voltagem (dez e trinta pulsos), em ambas polaridades (±) com amplitude de pico de 9000 Volts, que se conforma à forma de onda B de acordo com SAE ARP5412. Este teste é realizado per ARP5412, onde um sensor de teste é localizado na superfície externa de um acoplamento (120a) e outro sensor de teste localizado no flange 210. Deve ser apreciado que os requisitos de desempenho a surto de raio podem ser diferentes, dependendo da aplicação em mente.

[0055] A presente invenção, como geralmente descrita, será entendida mais prontamente com referência aos seguintes exemplos, foram providos na especificação meramente com propósitos ilustrativos, sem nenhuma intenção limitante. Exemplos Materiais [0056] Nas Tabelas, CF é abreviação de fibra de carbono. [0057] MCF abreviação de fibra de carbono usinada, preparada usinando CF - a CF usada é Tenax 303 da Toho Tenax Rockwood TN.

[0058] GF abreviação de fibra de vidro - a GF usada é Vetrotex EC10 da Owens Corning Toledo Ohio.

[0059] PEEK abreviação de polieteretercetona - o PEEK usado é Victrex 150P da Victrex EUA West Conshohoken PA.

[0060] CNT abreviação de nanotubos de carbono - o CNT usado é Nanocyl 7000 da Nanocy Inc.

[0061] Cada um dos exemplos é um estudo para determinar impacto de componentes individuais nas composições. Composições extrudadas foram preparadas misturando PEEK com CNT em uma extrusora de fuso duplo para formar um banho mestre de 10% em peso de CNT em PEEK (MB CNT). Ao banho mestre foi então adicionalmente adicionado PEEK e também CF e GF em uma extrusora de fuso único. Depois de extrudado e resfriado, o material final foi cortado nas dimensões apropriadas.

Exemplo Comparativo 1 - MCF e GF constante Exemplo Comparativo 2 - CNT e GF constante Exemplo 1 - GF constante Exemplo 2 - GF, MCF, e PEEK constante Resistividade Volumétrica TC Condutivo demais para medir NR/I Sem leitura - o material é isolante demais para determinar [0062] Nos exemplos acima, descobriu-se que os exemplos comparativos 1 e 2 eram condutivos demais para uso em aplicações de voltagem de surto alto. Como deve ser percebido, deseja-se, com aplicação de uma voltagem como 5000 Volts CC, que uma composição normalmente isolante passe apresentar resistividade volumétrica a granel de cerca de 103 Ω-cm a 1010 Ω-cm, passando a ser um material dissipativo ou de blindagem. Os outros exemplos são ilustrativos, pelo menos em uma extensão, das composições que atendem as propriedades desejadas. Outras composições serão evidentes àqueles habilitados na técnica, com base nas configurações descritas. [0063] Uma composição exemplar inclui um polímero orgânico termoplástico, uma pluralidade de nanotubos de carbono, e uma pluralidade de fibras de carbono, onde a composição apresenta resistividade volumétrica a granel de cerca de 103 Ω-cm a 1010 Ω-cm a 5000 Volts CC, e o polímero termoplástico orgânico inclui cerca de 60% em peso a 75% em peso de 4-(4-(4-oxifenoxi)-fenoxi)-benzoil polieter-etercetona. Com esta composição, cerca de 60% em peso a 75% em peso do polímero orgânico termoplástico pode estar presente, de cerca de 0,2% em peso a 0,5 % em peso de nanotubos de carbono pode estar presente, de cerca de 15% em peso a 40% em peso da fibra de vidro pode estar presente, e de cerca de 2% em peso a 7% em peso de fibras de carbono pode estar presente. A composição pode apresentar resistividade volumétrica a granel de cerca de 106 Ω-cm a cerca de 1010 Ω-cm a 5000 Volts CC. Nestes materiais, a composição pode apresentar resistividade volumétrica a granel de pelo menos 106 a 100 Volts CC. Em outras configurações, a composição de tubo pode apresentar resistividade volumétrica a granel de cerca de 108 Ω-cm a 100 Volts CC ou, alternativamente, pelo menos cerca de 109 Ω-cm a 100 Volts CC. EXEMPLO 4 Resistência Elétrica de Isolador Dielétrico [0064] Em uma particular aplicação sistema de combustível de aeronave, isoladores dielétricos precisam apresentar resistência elétrica de cerca de 105Ω a 108Ω, medida de extremidade a extremidade, em um potencial aplicado de 500 Volts CC ou mais. Para atender estes requisitos, isoladores dielétricos tipo linear, similares àqueles descritos acima, e ilustrados nas figuras 1A e 1B, foram moldados por injeção com um material contendo 67,5% em peso de PEEK, 0,35% em peso de nanotubo de carbono, 4% em peso de fibras de carbono, e 25% em peso de fibras de vidro. Os isoladores dielétricos foram moldados em tubos cilíndricos com três diâmetros nominais: 3/4, 2, 4 polegadas. Virolas de alumínio, de acordo com SAE AS5836-1-XX (Flexível) e SAE AS1656-1-XX (Rígido) acabadas com conversão química per MIL-C-5541, foram afixadas às extremidades dos tubos via roscas ACME.

[0065] Cada isolador dielétrico foi testado com respeito ao desempenho dielétrico (teste pré-raio) medindo a resistência elétrica do isolador dielétrico de extremidade a extremidade em um potencial de 500 Volts CC ou mais (tão alta quanto 6000 Volts CC), com um sensor de teste localizado na superfície externa de uma virola e outro sensor de teste localizado na outra virola. Como mostrado na figura 4, os resultados do teste mostraram que uma grande porcentagem de isoladores dielétricos atendeu os requisitos de resistência de cerca de 105 Ω a 108Ω. No entanto, como indicado pela variabilidade da largura de banda do processo no gráfico da figura 4 não existe plena cobertura para isoladores dielétricos de 1/2 polegada, assim como para isoladores dielétricos de 4 polegadas. Para atender os requisitos de resistência elétrica em toda matriz, foi proposto prover duas composições de tubo, uma composição de tubo com um conteúdo de fibra de carbono ligeiramente maior (por exemplo 4,2% em peso) e outra composição com um conteúdo de fibra de carbono ligeiramente mais baixo (por exemplo 3,8 % em peso). Geralmente, aumentando o conteúdo de fibra de carbono na composição, diminui a resistência elétrica do isolador.

[0066] Depois de completar medição da resistência elétrica dos isoladores dielétricos descritos acima, os isoladores foram então expostos a eventos de raios simulados de doze pulsos de voltagem, seis em cada polaridade (positiva e negativa), tendo amplitude de pico de 9000 Volts em conformidade com a forma de onda de voltagem B de acordo com SAE ARP5412. O teste foi realizado per SAE ARP5416 com um primeiro sensor de teste localizado na superfície externa de uma virola e um segundo sensor de teste localizado na outra virola. Para passar no teste, cada isolador não deve apresentar arcos/ faíscas elétricas, quer internamente ou externamente, ou colapso de forma de onda voltagem/corrente durante e depois da exposição a doze pulsos de voltagem. Na conclusão do teste, todos isoladores passaram no teste de surto de raio simulado, em razão de nenhum deles ter apresentado qualquer arco, faísca, ou colapso de forma de onda.

[0067] Cada isolador dielétrico, então, foi retestado com respeito a desempenho dielétrico (teste pós-raio), medindo resistência elétrica do isolador dielétrico, de extremidade a extremidade, a um potencial aplicado de 500 volts CC ou mais (tão alto quanto 6000 Volts CC), com um sensor de teste localizado na superfície externa de uma virola e o outro sensor de teste na outra virola, para garantir que a resistência elétrica de cada isolador fique entre cerca de 105 Ω e 108 Ω. Como na figura 5, os resultados do teste mostraram que uma grande parcela de isoladores atendeu requisitos de resistência entre cerca de 105 e 108 Ω, seguindo teste de surto de raio.

[0068] Embora diversos exemplos não-limitantes tenham sido ilustrados e descritos deve ser entendido que mudanças e modificações poderão ser feitas à presente invenção, de acordo com o conhecimento comum na técnica, sem sair da presente invenção, em seu aspecto mais amplo, como definido pelas reivindicações.

[0069] Deve ser apreciado que isoladores dielétricos 100, 200 descritos acima são particularmente adequados para uso em sistemas de combustível de aeronave, porque permitem passagem de uma corrente suficiente, que impeça acumulação de cargas eletrostática provocada pelo fluxo de fluido, através ou em torno da superfície externa da linha de combustível, e limite o fluxo de corrente indireta associada à voltagem durante surtos de raio a níveis de corrente relativamente baixos e seguros para o sistema de combustível de aeronave. Os isoladores dielétricos 100, 200 são eletricamente robustos porque repetidos eventos de raios não devem afetar materialmente sua resistência elétrica. Ademais, pelo fato de uma porção substancial da composição de tubo incluir PEEK, os isoladores dielétricos 100, 200 podem ser moldados por injeção, propiciando um ou mais dos seguintes benefícios: ciclo rápido de processo, baixo custo de processo, mínimos problemas de porosidade, e quantidade de rejeitos (sucata) reduzida.

[0070] Deve ser apreciado que os isoladores dielétricos 100, 200 descritos acima, não são apenas unidades para uso em sistemas de combustível de aeronave, mas também podem ser usados em outras aplicações, incluindo, sem limitação, aplicações de distribuição de petróleo e outros fluidos. [0071] Para os propósitos da presente invenção, a menos que expressamente indicado de forma diferente, os numerais "Um" ou “Uma” significam “Um ou mais". O termo “Inclui” ou “Incluindo” é usado na especificação/ reivindicação, em sentido inclusivo, de maneira similar ao termo “Compreendendo", que deve ser interpretado aqui como termo transicional em uma reivindicação. Ademais, o termo “Ou" (por exemplo, A ou B) empregado na especificação, deve ser tomado como “A ou B ou ambos". Quando os depositantes da presente invenção pretendem indicar “Apenas A ou B, mas não ambos", então eles empregam “Apenas A ou B, mas não ambos". O uso do termo “Ou" tem caráter inclusivo, mas não exclusivo (Bryan A Graner - A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2a Ed, 1995)). Ademais, o termo “Conecta" na especificação ou reivindicação, indica que não estar conectado apenas diretamente, mas também indiretamente, tal como através de um outro componente, ou múltiplos componentes.

[0072] Como usado nesta, o termo “cerca de" deve ser entendido, por aqueles habilitados na técnica, variando em alguma extensão dependendo do contexto. Se houver usos que não fiquem claros àqueles habilitados na técnica em razão do contexto, o termo “Cerca de" deve ser considerado dentro de ±10%, em relação ao particular fator a que se refere. Ademais, “A partir de cerca de X a Y", deve ser tomado como de cerca de X a cerca de Y, onde X e Y são valores especificados.

[0073] Embora a presente invenção ilustre diversas configurações, e embora tais configurações tenham sido descritas em detalhes, o depositante não pretendeu restringir ou limitar, de nenhuma forma, o escopo da presente invenção a tais detalhes. Vantagens e modificações adicionais serão prontamente imaginadas por aqueles habilitados na técnica.

Por conseguinte, a presente invenção, em seu aspecto mais amplo, não se limita aos detalhes específicos e exemplos ilustrativos mostrados e descritos ao longo da especificação. Portanto, estes detalhes podem vir a ser desconsiderados sem sair do espírito e escopo da presente invenção. Ademais, as configurações descritas têm um caráter meramente ilustrativo, e nenhum elemento ou componente único é essencial a todas possíveis combinações, que possam ser reivindicadas nesta ou em futuras patentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Elemento condutor de fluido, para uso em isoladores dielétricos, o elemento condutor de fluido compreendendo: - um tubo (110) construído de uma composição incluindo polieteretercetona (PEEK) e nanotubos de carbono, caracterizado pelo fato de a composição do tubo (110) incluir 50% em peso a 98% em peso de PEEK e de 0,05% em peso a 2,0% em peso de nanotubos de carbono; e sendo que a a composição do tubo (10) apresenta resistividade volumétrica a granel de 103Ω a 1010Ω a um potencial aplicado de 5000 Volts CC.

2. Elemento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição de tubo adicionalmente compreender fibras de carbono usinadas.

3. Elemento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a composição de tubo adicionalmente compreender fibra de vidro.

4. Elemento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição de tubo apresentar degradação de resistividade volumétrica a granel em cinco surtos não maior que um fator de 50% a um potencial aplicado não maior que 5000 Volts CC.

5. Elemento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir de 1% em peso a 10% em peso das fibras de carbono usinadas.

6. Elemento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a composição incluir de 5% em peso a 60% em peso de fibra de vidro.

7. Elemento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir de 60% em peso a 75% em peso de PEEK, de 0,2% em peso a 0,4% em peso de nanotubos de carbono, de 2% em peso a 7% em peso de fibras de carbono e de 15% em peso a 40% em peso de fibra de vidro.

8. Isolador dielétrico, compreendendo: - um tubo (110) feito de uma composição incluindo um polímero orgânico termoplástico e nanotubos de carbono, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir 50% em peso a 98% em peso de polieteretercetona (PEEK) e de 0,05% em peso a 2,0% em peso de nanotubos de carbono; e - um par de acoplamentos (120a, 120b) acoplados a extremidades opostas do tubo (110), - sendo que o isolador dielétrico (100) apresenta resistência elétrica de 103Ω a 108Ω a um potencial aplicada maior que 500 Volts CC, quando medido de um acoplamento a outro.

9. Isolador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o polímero orgânico termo-plástico incluir PEEK.

10. Isolador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a composição de tubo adicionalmente compreender fibras de carbono usinadas.

11. Isolador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir de 1% em peso a 10% em peso de fibras de carbono usinadas.

12. Isolador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir de 5% em peso a 60% em peso de fibra de vidro.

13. Isolador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a composição de tubo incluir de 60% em peso a 75% em peso de PEEK, de 0,2% em peso a 0,4% em peso de nanotubos de carbono, de 2% em peso a 7% em peso de fibras de carbono e de 15% em peso a 40% em peso de fibra de vidro.

14. Isolador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender um flange (210) acoplado ao tubo entre os acoplamentos de extremidade (120a, 120b) e configurado para ser afixado ao anteparo (300) .

15. Isolador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o flange (210) ser construído de alumínio, e afixado ao tubo (110) via roscas ACME de ponta.

16. Isolador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o isolador dielétrico (100) ser capaz de não apresentar formação de arcos ou faiscamento, quer internamente ou externamente, ou colapso de forma de onda durante e depois da exposição a doze pulsos de voltagem, seis em cada polaridade (positiva e negativa), com amplitude de pico de 9000 Volts que se conforma à forma de onda de voltagem B de acordo com SAE ARP5412.