[其他]穩定的高溫電纜及由其制造的裝置

無效

• 申請號: 85104121
• 申請日: 1985-05-31
• 公開（公告）號: CN85104121A
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發明（設計）人: 伯利
• 申請（專利權）人: 貝爾艾里股份有限公司
• 主分類號: H01B7/00
• 分類號: H01B7/00;H01B7/16;H01B7/18;H01B1/02;H05B3/00;G01K7/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李雒英,巫肖南

本發明是關于包括熱電偶電纜的電導電纜，并且還包括由所說的熱電偶電纜制造的熱電偶敏感元件。本發明的電導電纜還包括特別適合于在高溫下使用的熱檢測器和加熱元件。

本發明利用了鎳基合金，包括由美國儀表學會、美國材料與試驗學會、國際電工委員會和英國標準協會這樣一些團體定名為“N型”的熱電偶系列中所使用的合金。

一方面，本發明提供了鎳基熱電偶電纜及由其制造的鎳基熱電偶敏感元件系統，與現有的賤金屬電纜和同樣普通型式的敏感元件系統相比，其在較長時間和最高可達1300℃的較高溫度范圍的條件下，具有優越的抗氧化能力、較長的壽命和較高的熱電穩定性。

本發明還提供了包括適合用作熱測器和加熱元件的電導電纜。

自從本世紀早期以來，鎳基合金就已經被用來作為熱電偶。在這類普通使用的熱電偶中，有一種是K型熱電偶（由美國儀表學會這樣定名的）。K型熱電偶的正極是一個鎳基合金，它含有9.25%（重量）鉻和0.4%（重量）硅，余量部分主要是鎳。K型熱電偶的負極也是一個鎳基合金，它含有3%（重量）錳、2%（重量）鋁、1%（重量）硅及少量的鐵和鈷，余量基本上是鎳。

K型熱電偶被推薦在空氣中使用。在較高的溫度下，K型熱電偶由于它的抗氧化性能較差而失敗。已經做了許多努力試圖克服這一問題，所采用的一種方法是，把K型熱電偶埋入到一個壓實的陶瓷絕緣熱電偶敏感元件組件中。

正如這一技術領域中技術人員所熟知的，制造這樣的熱電偶敏感元件第一步是制備所謂“MI”電纜（礦物質絕緣的電纜），它包括一個含有一個或多個熱電元件導線的保護管，熱電元件導線與套管電絕緣，這是通過壓實的礦物質絕緣材料實現的（當使用兩根或兩根以上導線時彼此之間也要電絕緣。

在附圖中：

圖1圖解說明了一個有代表性的包含兩根導線（熱電元件）的MI電纜;

圖2圖解說明了滯流溫度探頭的兩個基本設計結構，這將在下面進一步充分地討論;

圖3圖解說明了根據本發明的熱敏感元件中緊密壓實的絕緣層具有大的負電阻溫度系統，這將在后面做進一步充分的討論。

在圖1中所說明的MI電纜具有普通的形式，它包括一個保護管1、壓實的絕緣層2和導線（熱電元件）3。

在下面的實施例1中，給出了關于圖1中所說明的MI電纜制造過程的進一步細節。

為了由這個電纜制造一個實際的敏感元件，將電纜切斷，從電纜上除去部分絕緣層使導線的端部暴露出來。然后把裸露的導線端部連接起來形成一個熱電偶接點，這一過程例如可以通過卷邊和（或者）焊接來完成。

對于在適當的環境中使用時可以不加任何處理讓熱電偶接點裸露著，或者可以使用或不用絕緣材料在熱電偶接點上覆蓋包層將其保護起來來。

上述后一種類型的熱電偶敏感元件已經得到普遍使用，因為它把熱電偶絲同可能造成迅速損蝕的環境隔絕開來。并且它還為熱電偶導線提供了極好的高溫絕緣。上面所說的包層可以由某種材料構成，該材料應與環境及其使用的方法相適應，并提供一個機械保護的措施。有許多以壓實的陶瓷絕緣整體鎧裝形式供應K型熱電偶的廠商。

在大約1050℃以上的溫度下，已知類型的壓實的陶瓷絕緣整體鎧裝電纜和熱電偶，由于以下諸因素而過早地損壞：

（1）制造其保護管所使用的材料，如inconel（含80%Ni、14%Cr和6%Fe的鉻鎳鐵合金）和不銹鋼，由于氧化或與其氣體環境的其它加速的相互作用造成材質損壞而廢用。

（2）K型熱電偶的個別合金，由于受壓實的陶瓷絕緣層中殘留的低壓空氣的加速氧化而損壞;

（3）由于在熱循環過程中承受很大的交變應變，而使熱電元件導線發生機械破壞。這些應變主要是由于縱向應力引起的，之所以產生縱向應力是因為保護管和熱電極材料的線性膨脹溫度系數相差較大。這些膨脹系數中的某些有代表性的平均值為：

元件 材料 ×10^-6℃^-1（1100℃）

保護管????不銹鋼????20

熱電元件????K型????17

（4）熱電元件導體合金由于溶解了外來元素而被污染，這些外來元素是保護管上與熱電元件不同的合金穿過壓實的絕緣材料熱擴散過來的。這些元素，如Mn、Fe、Mo、Cu，引起熱電偶的熱電動勢發生大的變化。

（5）熱電偶長時間暴露于核幅射之中，導致合金中的一種元素或多種元素蛻變，從而使熱電極導線的成份改變。