專利名稱：熱電變換器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造包含多個(gè)由兩類導(dǎo)電絲形成的串聯(lián)熱電偶的熱電變換器的方法，本發(fā)明也涉及采用該方法取得的熱電變換器。
為提高這樣的熱電變換器產(chǎn)生的有效功率，(在眾多方法中)常規(guī)的方法是增加熱電偶的數(shù)量，從而探索可以經(jīng)濟(jì)、快速、可靠地取得包含大量串聯(lián)熱電偶的裝置的制造方法。
本發(fā)明的目的就是解決這些問題。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電線是緯線，由絕緣材料制作的線是經(jīng)線。
根據(jù)本發(fā)明的編織方法速度快，并且通過并排布置大量經(jīng)線，形成許多分別包括大量串聯(lián)熱電偶的平行編織帶。絕緣經(jīng)線的間隔減小了編織數(shù)目并且有利于編織。
由電絕緣材料制作、不在導(dǎo)電線上滑動(dòng)的線，以規(guī)則的間隔插入到絕緣線中，是有好處的。它們對(duì)導(dǎo)電線的磨擦力使這些線移到一起，并定位，以便于焊接和切割操作，特別是考慮到其它絕緣線由玻璃纖維制作，易于在導(dǎo)電線上滑動(dòng)，這種優(yōu)點(diǎn)是顯著的。
兩個(gè)兩個(gè)地焊接并切割形成熱電偶結(jié)的導(dǎo)電線部分，最好是在兩個(gè)這種間隔預(yù)定距離(例如幾毫米，足以進(jìn)行導(dǎo)電線的焊接和切割)的電絕緣防滑線之間。
將緯線引入經(jīng)線時(shí)，通過將兩類導(dǎo)電線放置到上述由絕緣防滑材料制作的線之一或兩個(gè)的相同側(cè)，而在所需接觸區(qū)域中將兩類導(dǎo)電線移到一起，比較有利。
最好通過激光焊接或電弧焊接進(jìn)行導(dǎo)電線在接觸區(qū)的焊接。使所述與緯線接觸的部分在電源連接的電極之間通過，使電極間通過的緯線觸發(fā)電弧，對(duì)接觸部進(jìn)行焊接和切割，從而可較好地自動(dòng)完成焊接操作。
將兩行電極設(shè)置在由上述經(jīng)線和緯線組成的編織物的緯線方向兩側(cè)，并通過使編織物在這兩行電極間前進(jìn)，以能在所有平行編織帶的相同緯線上自動(dòng)同時(shí)完成所有的焊接和切割操作，來形成熱電變換器。
也可改用等離子體焊接或其它技術(shù)執(zhí)行緯線焊接。
在焊接和切割導(dǎo)線后，將所得編織帶在涂敷上一層或一片電絕緣絕熱材料(例如玻璃纖維層)后，卷繞或折疊并切割成所需長度。
例如，在卷繞或折疊前，將緯線的焊接末端涂敷上電絕緣物，如蠟或清漆。如此，則熱電偶帶在卷繞或折疊前就無需涂覆絕緣層或絕緣片。
然后，將纏繞或折疊的熱電偶帶放置到由電絕緣絕熱材料制作的護(hù)套中，而導(dǎo)電線的末端嵌入電絕緣絕熱材料層中。
替換的方案是，將纏繞或折疊的熱電偶帶用陶瓷類絕熱絕緣材料進(jìn)行真空浸漬。
圖7根據(jù)本發(fā)明的熱電變換器的軸向示意圖。
詳細(xì)描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的編織方法主要階段的示圖，其中由電絕緣材料(諸如玻璃纖維)制作的經(jīng)線10與交替引入到經(jīng)線中去的兩類導(dǎo)電緯線12、14一起編織。這些導(dǎo)電線12、14沿編織物總寬度按規(guī)則間隔相互焊接，以形成在編織物長度方向上延伸并在編織物寬度方向上交叉并列的多個(gè)平行熱電偶帶中的熱電偶。
在編織中，經(jīng)線10具有預(yù)定常數(shù)的徑向張力，而交替編織到經(jīng)線的緯線12、14在經(jīng)線外部切割，并具有略大于編織寬度的長度，從而在經(jīng)線的兩側(cè)略為伸出。
為了將緯線按規(guī)則的間距焊接在一起，緯線必需在所需焊接區(qū)中兩個(gè)兩個(gè)地移并到一起。
根據(jù)本發(fā)明，由優(yōu)選的具有較大直徑的經(jīng)線18來完成上述移并，經(jīng)線18按玻璃纖維線10有規(guī)則間隔地插入，它是由不用會(huì)在緯線12、14上滑動(dòng)的電絕緣材料制作，例如，線18可由塑料材料(諸如聚乙烯)制作。
這些經(jīng)線18與緯線對(duì)12、14編織一起(而不是單根的緯線)，這樣各條經(jīng)線18通過緯線對(duì)12、14上面，插到下一對(duì)緯線12、14下面，再引到再下一對(duì)緯線12、14上面，如此交替等等。
這種編織方法具有將一對(duì)緯線中的兩條線12、14合并到一起的效果，這來源于加到線18上的徑向張力、其較大的直徑以及緯線12、14上沒有徑向張力。這種移并使兩條緯線12、14在經(jīng)線18通過的點(diǎn)上互相接觸。
為了清楚地確定一對(duì)緯線12、14的焊接區(qū)，將兩條線18在徑向并排設(shè)置是有利的，如圖1所示，在兩條線18間可完成焊接。
這樣將各線對(duì)中的兩條線12、14在兩條相繼的經(jīng)線18間移近(如圖1中的20所示)。
在徑線橫端，緯線12、14的末端通過一條聚乙烯線18或兩條相繼線18(它們相互間具有預(yù)定的短間隔)也合并在一起(如22所示)。
如圖4(較大比例)所示，可通過兩條相繼線18，這兩條經(jīng)線18能將兩條緯線12、14合并在一起以形成兩條緯線間的接觸區(qū)20，在這兩條經(jīng)線中，第一條在兩條緯線下面，而第二條在兩條緯線上面。對(duì)于下一對(duì)緯線12、14，第一條線18穿過兩條緯線上面，而第二條在緯線之下，等等。
在圖5示出的替換情況中，兩條相繼經(jīng)線都穿過緯線12、14下面，再穿過下一對(duì)緯線12、14上面，等等。
后面的操作包括分別在每兩條緯線12、14的接觸區(qū)20、22將它們焊接。
在此實(shí)施例中，通過在兩個(gè)連接到交流電源26輸出端的電極24間進(jìn)行電弧放電來完成焊接，電源峰值電壓可達(dá)500V量級(jí)或更高。設(shè)置電極24，使之為一個(gè)在緯線對(duì)接觸區(qū)20的通道之上、另一個(gè)在其下，它們間的距離為當(dāng)在這些電極間不放置成對(duì)緯線12、14時(shí)，不在電極24間觸發(fā)電弧，另一方面，在電極間通過一對(duì)緯線時(shí)，則在電極間觸發(fā)電弧。該電弧完成兩條緯線12、14在其接觸區(qū)20(或22)中的焊接，并同時(shí)燒斷焊接區(qū)的中間部分，其結(jié)果是能夠焊接兩條緯線并在緯線中間將它們切割開。
在圖4和圖5的較大比例示圖中，兩條緯線12、14的焊接部分用標(biāo)記28表示。它們用相應(yīng)于由電弧熔解的兩條線的接觸區(qū)20的中間部分的空隙30分離。
將兩行平行的電極24分別處于由緯線12、14和經(jīng)線10、18組成的編織物的上面和下面。這些電極平行于緯線延伸，并包括數(shù)目等于編織物熱電偶平行帶數(shù)目加1的多個(gè)電極。
也可采用由計(jì)算機(jī)控制的發(fā)生器產(chǎn)生的激光束執(zhí)行緯線12、14的焊接和切割。
編織物32由在焊接裝置間穿行的緯線和經(jīng)線組成，包含多個(gè)相互分離和獨(dú)立的平行編織帶34。
各個(gè)編織帶34包括多個(gè)在線12、14末端焊接28形成并沿帶34串連的熱電偶。
根據(jù)本發(fā)明，在經(jīng)線10、18間的預(yù)定短距離簡化了編織并減小了熱電偶帶的成本。例如，玻璃纖維經(jīng)線10的直徑可為0.3-0.5毫米量級(jí)，兩條相繼線10間的間距為約2到5毫米。由聚乙烯或相似材料制作的經(jīng)線18的直徑大于緯線直徑，如，是緯線直徑的1.5至2倍，而(例如)兩條相繼線18間的距離等于兩條相繼線10之間的距離或比其更大，以(如果必需)有助于緯線的焊接。
例如，這些緯線是具有直徑量級(jí)為0.15毫米的線，兩條相繼線12、14間的距離為0.6毫米。
根據(jù)本發(fā)明制作的熱電偶帶34的寬度可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適于用這些熱電偶所設(shè)計(jì)的應(yīng)用，例如，當(dāng)它們的直徑是0.15毫米時(shí)，其寬度是15毫米。
當(dāng)由經(jīng)線和緯線制作的編織物寬度大約一米時(shí)，同時(shí)制作的熱電偶平行帶34的數(shù)目大約為66。
例如，在帶34一側(cè)熱電偶間的間隔為1.5毫米，編織速度為80毫米每分鐘，根據(jù)本發(fā)明的方法使制造帶66包括6400個(gè)結(jié)(每小時(shí))，即每個(gè)編織小時(shí)3200個(gè)串聯(lián)的熱電偶。
在編織物出口，各條熱電偶帶34涂敷有寬度基本等于熱電偶34帶寬度的電絕緣材料帶36，例如，這條帶36由薄編織物或玻璃纖維的非編織品或類似材料組成。由兩條帶34和36組成的該織件隨后卷繞，以形成在兩個(gè)軸向端包括熱電偶的線團(tuán)或滾筒38。
由帶34、36組成的該織件也可折疊為鋸齒形以代替卷繞。
根據(jù)另一種替換方式，為了防止卷繞或折疊時(shí)的短路，緯線焊接端形成的結(jié)可先涂敷諸如清漆或蠟這樣的電絕緣材料。在這種情況中，當(dāng)帶卷繞和/或折疊時(shí)，覆蓋結(jié)的材料層形成結(jié)間的支架，這防止結(jié)間的短路，以防絕緣帶36無效。
當(dāng)然，熱電偶帶34根據(jù)應(yīng)用的需要可切割為所需的長度，從而形成包括預(yù)定數(shù)目和預(yù)定直徑的串聯(lián)熱電偶的滾筒38。
如圖7所示，接著將各個(gè)滾筒38放置在由電絕緣材料制作的外套40中，由緯線的焊接結(jié)28形成的熱電偶嵌入在絕熱和絕緣材料層42中。
這些層42構(gòu)成了允許結(jié)28和外部介質(zhì)間熱交換的改進(jìn)的輻射，這是有利的。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，外套40和層42由陶瓷制作。
外套40對(duì)于熱結(jié)側(cè)的層42是機(jī)械獨(dú)立和熱獨(dú)立的，這是有利的，即該結(jié)當(dāng)熱電變換器工作時(shí)暴露于高溫介質(zhì)。事實(shí)上，這促使外套40和形成變換器的熱電偶的導(dǎo)電線12、14間的熱膨脹差。這也使得形成嵌入有熱電偶熱結(jié)28的材料層42和相應(yīng)外套40末端間的空氣層44，從而減小了從外套40到嵌入有熱電偶冷結(jié)的材料層42的熱交換。
外套40與包含熱結(jié)的層42無關(guān)，能夠保護(hù)包含冷結(jié)的層42。
在替換的方案中，卷繞(或折疊)帶38(可包含絕緣帶36或不包括)在真空中浸漬到陶瓷類絕熱和絕緣材料中，該材料根據(jù)環(huán)境溫度的溫度范圍在大約150℃和700℃之間，并在冷卻時(shí)硬化。在浸漬纏繞帶前，在陶瓷類絕熱和絕緣材料的層42中較佳嵌入焊接結(jié)28。焊接結(jié)28也可嵌入到形成上述層42輻射的浸漬材料中。
當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的方法也能夠采用導(dǎo)電經(jīng)線和電絕緣材料制作的緯線來替換設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種制造熱電變換器的方法，該熱電變換器包括多個(gè)串聯(lián)的熱電偶，且熱電偶是通過將平行并交替地排列的兩類導(dǎo)電線(12，14)與由絕緣材料制作的線(10)編織制作，其特征在于，該方法包括沿導(dǎo)電線(12，14)以預(yù)定的間隔兩個(gè)兩個(gè)地將導(dǎo)電線移并到一起，在導(dǎo)電線的接觸區(qū)(20)將其焊接，以及在焊接層將導(dǎo)電線分割以得到平行編織帶(34)，其中導(dǎo)電線(12，14)的末端串聯(lián)連接形成熱電偶結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電線(12，14)是緯線，絕緣線(10)是經(jīng)線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，它包括于由電絕緣材料制作的線(10)中按一定間隔插入由在導(dǎo)電線上不滑動(dòng)的諸如塑料材料等電絕緣材料制作的線(18)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，它包括在絕緣防滑材料制作、以預(yù)定距離相互分離的兩條線(18)間，兩個(gè)兩個(gè)地焊接導(dǎo)電線(12，14)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電線(12，14)沒有經(jīng)向張力。
6.如權(quán)利要求3到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括移動(dòng)兩條導(dǎo)電線(12，14)，使它們通過由絕緣非滑動(dòng)材料制作的線(18)的相同側(cè)，將其焊接在一起。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括在導(dǎo)電線(12，14)的接觸區(qū)(20)通過電弧或通過激光焊接或等離子體焊接來焊接和切割導(dǎo)電線。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，它包括在連接到交流電源(26)的兩行電極(24)間通過由導(dǎo)電線和絕緣線組成的編織物(32)，電極(24)在導(dǎo)電線(12，14)的接觸區(qū)(20)的每側(cè)上是成對(duì)的。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，絕緣線(10，18)相互間隔。
10.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在焊接和切割導(dǎo)電線(12，14)后，編織帶(34)涂敷有由電絕緣材料制作的帶(36)，它們是卷繞和/或折疊的。
11.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在纏繞和/或折疊前，至少導(dǎo)電線(12，14)的焊接末端(28)涂敷諸如蠟或清漆這樣的電絕緣產(chǎn)品，然后將編織帶(34)折疊和/或卷繞。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，在卷繞和/或折疊后，編織帶(38)放置到由電絕緣材料和絕熱材料制作的外套(40)中，導(dǎo)電線的焊接末端(28)嵌入到絕熱材料和電絕緣材料的層(42，46)中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，至少嵌有導(dǎo)電線焊接端(28)的絕熱材料的一層(42)與所述外套(40)之間是機(jī)械和熱獨(dú)立的。
14.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，在纏繞和/或折疊后，編織帶(34)真空浸漬陶瓷型絕熱絕緣材料，而線(12，14)的焊接結(jié)(28)嵌入到陶瓷型絕緣材料層中。
全文摘要
一種制造熱電變換器的方法，包括將電絕緣材料制作的線(10)與平行并交替排列的不同類型的導(dǎo)電線(12，14)編織起來；以預(yù)定間隔將導(dǎo)電線成對(duì)地移到一起；在其接觸區(qū)(20)將它們焊接；在焊縫處將其切割，從而獲得在其徑向邊緣上包括大量串聯(lián)熱電偶的編織帶(34)。
文檔編號(hào)G01K7/02GK1478197SQ0181989
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
發(fā)明者愛德華塞拉斯 申請(qǐng)人:法國石油研究所, 愛德華塞拉斯