專利名稱:穩(wěn)定的高溫電纜及由其制造的裝置的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于包括熱電偶電纜的電導(dǎo)電纜，并且還包括由所說(shuō)的熱電偶電纜制造的熱電偶敏感元件。本發(fā)明的電導(dǎo)電纜還包括特別適合于在高溫下使用的熱檢測(cè)器和加熱元件。
本發(fā)明利用了鎳基合金，包括由美國(guó)儀表學(xué)會(huì)、美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)、國(guó)際電工委員會(huì)和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)這樣一些團(tuán)體定名為“N型”的熱電偶系列中所使用的合金。
一方面，本發(fā)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(tǒng)，與現(xiàn)有的賤金屬電纜和同樣普通型式的敏感元件系統(tǒng)相比，其在較長(zhǎng)時(shí)間和最高可達(dá)1300℃的較高溫度范圍的條件下，具有優(yōu)越的抗氧化能力、較長(zhǎng)的壽命和較高的熱電穩(wěn)定性。
本發(fā)明還提供了包括適合用作熱測(cè)器和加熱元件的電導(dǎo)電纜。
自從本世紀(jì)早期以來(lái)，鎳基合金就已經(jīng)被用來(lái)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(guó)儀表學(xué)會(huì)這樣定名的)。K型熱電偶的正極是一個(gè)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(fù)極也是一個(gè)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(jīng)做了許多努力試圖克服這一問(wèn)題，所采用的一種方法是，把K型熱電偶埋入到一個(gè)壓實(shí)的陶瓷絕緣熱電偶敏感元件組件中。
正如這一技術(shù)領(lǐng)域：
中技術(shù)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(zhì)絕緣的電纜)，它包括一個(gè)含有一個(gè)或多個(gè)熱電元件導(dǎo)線的保護(hù)管，熱電元件導(dǎo)線與套管電絕緣，這是通過(guò)壓實(shí)的礦物質(zhì)絕緣材料實(shí)現(xiàn)的(當(dāng)使用兩根或兩根以上導(dǎo)線時(shí)彼此之間也要電絕緣。
在附圖中
圖1圖解說(shuō)明了一個(gè)有代表性的包含兩根導(dǎo)線(熱電元件)的MI電纜;
圖2圖解說(shuō)明了滯流溫度探頭的兩個(gè)基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這將在下面進(jìn)一步充分地討論;
圖3圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的熱敏感元件中緊密壓實(shí)的絕緣層具有大的負(fù)電阻溫度系統(tǒng)，這將在后面做進(jìn)一步充分的討論。
在圖1中所說(shuō)明的MI電纜具有普通的形式，它包括一個(gè)保護(hù)管1、壓實(shí)的絕緣層2和導(dǎo)線(熱電元件)3。
在下面的實(shí)施例1中，給出了關(guān)于圖1中所說(shuō)明的MI電纜制造過(guò)程的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
為了由這個(gè)電纜制造一個(gè)實(shí)際的敏感元件，將電纜切斷，從電纜上除去部分絕緣層使導(dǎo)線的端部暴露出來(lái)。然后把裸露的導(dǎo)線端部連接起來(lái)形成一個(gè)熱電偶接點(diǎn)，這一過(guò)程例如可以通過(guò)卷邊和(或者)焊接來(lái)完成。
對(duì)于在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中使用時(shí)可以不加任何處理讓熱電偶接點(diǎn)裸露著，或者可以使用或不用絕緣材料在熱電偶接點(diǎn)上覆蓋包層將其保護(hù)起來(lái)來(lái)。
上述后一種類型的熱電偶敏感元件已經(jīng)得到普遍使用，因?yàn)樗褵犭娕冀z同可能造成迅速損蝕的環(huán)境隔絕開(kāi)來(lái)。并且它還為熱電偶導(dǎo)線提供了極好的高溫絕緣。上面所說(shuō)的包層可以由某種材料構(gòu)成，該材料應(yīng)與環(huán)境及其使用的方法相適應(yīng)，并提供一個(gè)機(jī)械保護(hù)的措施。有許多以壓實(shí)的陶瓷絕緣整體鎧裝形式供應(yīng)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(shí)的陶瓷絕緣整體鎧裝電纜和熱電偶，由于以下諸因素而過(guò)早地?fù)p壞
(1)制造其保護(hù)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(huán)境的其它加速的相互作用造成材質(zhì)損壞而廢用。
(2)K型熱電偶的個(gè)別合金，由于受壓實(shí)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(huán)過(guò)程中承受很大的交變應(yīng)變，而使熱電元件導(dǎo)線發(fā)生機(jī)械破壞。這些應(yīng)變主要是由于縱向應(yīng)力引起的，之所以產(chǎn)生縱向應(yīng)力是因?yàn)楸Ｗo(hù)管和熱電極材料的線性膨脹溫度系數(shù)相差較大。這些膨脹系數(shù)中的某些有代表性的平均值為
元件 材料 ×10-6℃-1(1100℃)
保護(hù)管 不銹鋼 20
熱電元件 K型 17
(4)熱電元件導(dǎo)體合金由于溶解了外來(lái)元素而被污染，這些外來(lái)元素是保護(hù)管上與熱電元件不同的合金穿過(guò)壓實(shí)的絕緣材料熱擴(kuò)散過(guò)來(lái)的。這些元素，如Mn、Fe、Mo、Cu，引起熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)發(fā)生大的變化。
(5)熱電偶長(zhǎng)時(shí)間暴露于核幅射之中，導(dǎo)致合金中的一種元素或多種元素蛻變，從而使熱電極導(dǎo)線的成份改變。
因此，需要一種新的適合于作為加熱元件的整體壓制陶瓷絕緣電纜，或者需要制造一種熱電偶敏感元件，它應(yīng)具本上沒(méi)有上述退化的影響，并且在超過(guò)1050℃的溫度下，表現(xiàn)出增強(qiáng)的環(huán)境穩(wěn)定性和熱電穩(wěn)定性。
因此可以相信，具有以下特征的一種新的壓實(shí)陶瓷絕緣整體鎧裝電纜是這一技術(shù)領(lǐng)域：
中的一個(gè)進(jìn)步基本上消除了諸如加速氧化、差動(dòng)熱應(yīng)力、擴(kuò)散引起的交叉污染和蛻變等退化性影響，在各種不同的環(huán)境中，在直至1300℃的溫度下，表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境相互作用和熱電動(dòng)勢(shì)及電阻率漂移的增強(qiáng)的抗力。
在本發(fā)明的新的熱電偶敏感元件中，事實(shí)上消除了困擾普通賤金屬熱電偶傳感器的熱電不穩(wěn)定性的某些原因，諸如加速氧化、不均勻短程結(jié)構(gòu)有序化、核蛻變及磁性轉(zhuǎn)變等，也是一個(gè)技術(shù)進(jìn)步。這是因?yàn)椋O(shè)計(jì)的埋入到新的整體壓實(shí)陶瓷絕緣熱電偶敏感元件中的N型熱電極導(dǎo)線成分，致使實(shí)質(zhì)上消除了由于氧化，特別是內(nèi)部氧化，和短程有序產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)漂移。其成分中不含強(qiáng)烈蛻變的元素，并且在室溫以下有磁性轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明的目的之一，是提供在最高達(dá)1300℃的溫度下保持熱電穩(wěn)定的整體壓實(shí)賤金屬熱電偶電纜。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供在最高到1300℃的溫度下具有高度抗氧化性能的整體壓實(shí)賤金屬熱電偶電纜。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是，提供在高溫下具有與上面所述相似優(yōu)點(diǎn)的導(dǎo)電電纜和加熱元件。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是，提供在高溫下具有與前面類似優(yōu)點(diǎn)的導(dǎo)電電纜和熱檢測(cè)器。
在本發(fā)明中，一方面通過(guò)使用兩種特殊合金及這些合金的某些成分上的變種作為保護(hù)套材料，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的以及其它目的。所說(shuō)的合金類似于那些適合用于作為熱電偶正極和負(fù)極的合金。熱電偶導(dǎo)線正極和負(fù)極合金的化學(xué)成分容限為(按重量百分?jǐn)?shù))
正極合金 元素 負(fù)極合金
14.2±0.15 Cr 最大0.02
1.4±0.05 Si 4.4+0.2
0.1±0.03 Fe 0.1+0.03
最大0.03 C 最大0.03
Mg 0.1±0.05
余量 Ni 余量
美國(guó)儀表學(xué)會(huì)和其它這類團(tuán)體將這些合金的熱電偶定為“N型”。
本發(fā)明中用于保護(hù)管的第一種合金主要含有
(a)約13.0%(重量)至約15.0%(重量)的鉻、約1.0(重量)至約2.0%(重量)的硅、約0.03%(重量)至約0.25%(重量)的鎂，余量為鎳。
本發(fā)明中用于保護(hù)套的第二種合金主要含有
(b)約3.0%(重量)至約5.0%(重量)的硅、約0.03%(重量)至約0.25%(重量)的鎂，余量為鎳。
整體壓實(shí)的賤金屬熱電偶敏感元件的耐火絕緣材料包括氧化鎂、氧化鈹、氧化鋁、氧化鋯和其它適當(dāng)?shù)母呷埸c(diǎn)氧化物。
本發(fā)明還包括這一新裝置的若干應(yīng)用。其中之一是關(guān)于測(cè)量在燃?xì)廨啓C(jī)、煙道、管道、煙囪及其它設(shè)計(jì)用于傳輸氣體的封閉空間中流動(dòng)氣體的溫度。
如果試圖使用一個(gè)實(shí)心敏感元件或探頭來(lái)測(cè)量相對(duì)于該元件或探頭流動(dòng)的一團(tuán)氣體中的溫度，則由于該氣體層對(duì)于敏感探頭表面的連續(xù)絕熱壓縮產(chǎn)生的加熱效應(yīng)，將導(dǎo)致一個(gè)提高的溫度測(cè)量誤差。通常是使用一個(gè)“滯流溫度探頭”來(lái)克服這一問(wèn)題的。在圖2中舉例說(shuō)明了這樣一個(gè)探頭的基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，圖2中的各元件分別為
a、h 熱電極導(dǎo)線
b、i、n 滯流管元件
c 塑料
d 固定螺栓
e、m 熱電偶測(cè)量接點(diǎn)
f、 排氣孔
g 緊配合
j 石英玻璃管
k 粘接劑
其結(jié)構(gòu)通常包含一個(gè)凸出到氣流中的桿，這個(gè)桿在其端部的一個(gè)某種形式的帽中有一個(gè)熱接接點(diǎn)。這個(gè)熱電接點(diǎn)位于由所說(shuō)的帽及與其相關(guān)聯(lián)的排氣孔所產(chǎn)生的氣流擾動(dòng)的“滯熱區(qū)”中。一般地說(shuō)，這些裝置的特點(diǎn)是適合于在熱電測(cè)量接點(diǎn)的位置處幾乎制止住氣流的限流作用。這一設(shè)計(jì)思想目的，是為了假設(shè)在氣體和敏感探頭之間不存在相對(duì)速度的條件下，獲得測(cè)出的溫度讀數(shù)，即獲得假設(shè)不存在這個(gè)熱電滯流探頭時(shí)的優(yōu)勢(shì)溫度。
滯頭探頭熱電偶，特別是那些用于測(cè)量高速運(yùn)轉(zhuǎn)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中氣體溫度的滯流探頭熱電偶，除了上述由于絕熱壓縮引起的誤差外，還由于其它幾種固有的誤差而受到損害。這些其它誤差源的例子包括賤金屬熱電偶合金的熱電動(dòng)勢(shì)漂移，造成這種熱電動(dòng)勢(shì)漂移是因?yàn)楦邷馗g、未充分燃燒的氣體和燃料混合物被普通的稀有金屬熱電偶催化、以及從貯氣室內(nèi)表面向熱電偶測(cè)量熱接點(diǎn)及反方向進(jìn)行的熱幅射。
使用N型熱電偶作為溫度敏感元件插入到滯流探頭中，特別是使用本發(fā)明之以整體壓實(shí)熱電偶敏感元件形式的N型熱電偶，將大大消除上述除絕熱壓縮誤差以外的那些溫度測(cè)量誤差。
包含有一個(gè)N型熱電偶(作為一個(gè)裸線熱電偶或者是作為本發(fā)明的整體壓實(shí)的熱電偶敏感元件)的這樣一個(gè)滯流溫度探頭，是本技術(shù)領(lǐng)域：
的一個(gè)顯著進(jìn)步。此外一個(gè)進(jìn)步是利用下面列舉的合金(a)、(a1)、(a2)、(a3)、(b)、(b1)、(b2)、(b3)中的任何一種作為帶流探頭的滯流管，以代替不銹鋼或任何通常使用的其它合金。
這一新裝置的另外一個(gè)應(yīng)用是，對(duì)于予期的或意外出現(xiàn)的熱源進(jìn)行探測(cè)、定位和監(jiān)測(cè)，這樣的熱源可以在下列地方遇到
機(jī)器、存貯空間(如貯藏室、窯、簡(jiǎn)倉(cāng)等)、管道、建筑物、儀器、船只、飛機(jī)、核反應(yīng)堆以及許多其它地方。
這樣的裝置在技術(shù)上是眾所周知的，在其結(jié)構(gòu)的大多方面與前面所述的普通MI電纜相似。一個(gè)根本的差別是，緊密壓實(shí)的絕緣層具有包括大的負(fù)電溫度系統(tǒng)數(shù)的絕緣性能。在圖3中用圖解方式對(duì)作了原則上的說(shuō)明。
用這一裝置可以探測(cè)開(kāi)始出現(xiàn)的局部熱源。因?yàn)樵跍囟确秶哌_(dá)大約900℃時(shí)，在這樣的熱源附近的壓實(shí)的絕緣層的導(dǎo)電率增加，結(jié)果造成熱電偶導(dǎo)線局部短路形成一個(gè)局部測(cè)量熱接點(diǎn)。這一可逆效應(yīng)使得可以測(cè)定和監(jiān)測(cè)瞬時(shí)熱源的位置、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。
不幸的是，這類通常使用的熱敏元件，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫下時(shí)，由于與常見(jiàn)類型的MI電纜同樣的原因也表現(xiàn)出過(guò)早發(fā)生損壞的趨勢(shì)。以本發(fā)明所提供的方法，由N型合金制成的新的熱敏感元件則具有顯著的技術(shù)進(jìn)步，它們實(shí)質(zhì)上沒(méi)有上述普通MI電纜的退化影響。這種新穎的熱探測(cè)器基本上沒(méi)有表現(xiàn)出核蛻變，具有特別重要的意義，因?yàn)樗鼈円虼硕m合于在核反應(yīng)堆內(nèi)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間地使用，而普通使用的MI電纜形式的熱敏感元件則存在著蛻變效應(yīng)。
當(dāng)在約1100℃以上的溫度下加熱一段時(shí)間后，通常的熱檢測(cè)器在電學(xué)上就將失效。而上述新的熱檢測(cè)器可以長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)受最高到1300℃的溫度，例如由直接火焰沖擊可能產(chǎn)生的溫度。
這一新的裝置還有一個(gè)應(yīng)用是關(guān)于電阻加烈元件，如用來(lái)提高被加熱的封閉體(象爐子、烘箱、溶池等)和其它空間溫度的電阻加熱元件。這樣的加熱裝置在該技術(shù)領(lǐng)域：
中是眾所周知的，它們的結(jié)構(gòu)在大多方面與前面所述的普通MI電纜相似。一個(gè)基本的區(qū)別是，導(dǎo)體元件是由象“nichrome”這樣的普通電阻合金制的(nicnrome是英國(guó)、意大利、法國(guó)、澳大利亞和美國(guó)的Driver-Harris公司的商標(biāo)名)，它在通過(guò)電流時(shí)提供電阻加熱。
很不幸，這類普通加熱器元件由于與普通類型的MI電纜同樣的原因，也表現(xiàn)出過(guò)早發(fā)生破壞的趨勢(shì)。以本發(fā)明所提供的方法由N型合金制成的新穎的加熱器元件具有一個(gè)顯著的技術(shù)進(jìn)步，它們實(shí)際上沒(méi)有上述普通MI電纜的退化影響。
幸運(yùn)的是，正N型合金的電阻率和電阻溫度系數(shù)與nichrome差不多。因此，將這樣的N型合金用于這一新穎的發(fā)明中作為高溫下的電阻加熱元件是非常有效的。
合金 在20℃的電阻率 電阻溫度系數(shù)
(μΩ.cm) (Ω.Ω-1.℃-1)
nichrome 110 -0.00004)
+0.00007)
正N 95 +0.00011
＊據(jù)不同的報(bào)導(dǎo)
這些性能的凈效果是使得在高溫下正N合金的電阻率可以與nichrome的電阻率相差無(wú)幾。
為了更好地理解本發(fā)明及其目的、優(yōu)點(diǎn)和性能，特作如下公開(kāi)。
在最高可達(dá)1300℃的溫度下，本發(fā)明的整體賤金屬熱電偶敏感元件具有極好的抗氧化性能和熱電穩(wěn)定性。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的合金既使在1250℃下暴露大約1000小時(shí)后，其熱電動(dòng)勢(shì)輸出和氧化程度也幾乎沒(méi)有什么變化。K型熱電偶合金和保護(hù)管用合金inconel及不銹鋼是在現(xiàn)有的整體壓實(shí)熱電偶敏感元件中通常使用的材料，與這些材料相比，本發(fā)明的、包含N型熱電元件和前面所述的合金(a)和(b)的保護(hù)管的整體壓實(shí)熱電偶敏感元件表現(xiàn)出顯著更好的熱電穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性，達(dá)到迄今為止使用的常用賤金屬合金所未達(dá)到的程度。
在本發(fā)明中所包括的熱電導(dǎo)體合金基本上是由上面說(shuō)明的N型合金組成的。本發(fā)明中所包括的保護(hù)管合金基本上是由上述的基本組分(a)和(b)構(gòu)成。
優(yōu)先選擇的(a)型成分基本上含有
(a1)大約1.39%(重量)至約14.5%(重量)的鉻、約1.3%(重量)至約1.5%(重量)的硅、約0.05%(重量)至約0.20%(重量)鎂，余量為鎳;或者最好是
(a2)約14.05%(重量)至約14.35%(重量)的鉻、約1.35%(重量)至約1.45%(重量)的硅、約0.10%(重量)至約0.20%(重量)的鎂，最高約0.15%(重量)的鐵、最高約0.05%(重量)的碳，余量為鎳。
特別優(yōu)先選用的(a)型的成分基本上含以下組分(在通常的制造容限限度內(nèi))
(a3) 14.2%(重量)鉻，
1.4%(重量)硅，
0.1%(重量)鐵，
0.3%(重量)鎂，
余量為鎳。
(b)型的優(yōu)先選用的成分基本上由以下組成
(b1)約4.0%(重量)至約4.8%(重量)的硅、約0.05%(重量)至約0.20%(重量)鎂，余量為鎳，或者較好是
(b2)約4.2-4.6%(重量)的硅、約0.10-0.20%(重量)的鎂、最多約0.05%(重量)的鉻、最多約0.15%(重量的鐵，最多約0.05%(重量)的碳，以及其余的為鎳。
一種特別優(yōu)選的(b)型合金組成包括(成分波動(dòng)在通常的冶煉容限限度內(nèi))
4.4%(重量)硅
0.1%(重量)鐵
0.1%(重量)鎂
以及余量的鎳。
應(yīng)明確認(rèn)識(shí)到，當(dāng)電纜含有一個(gè)單個(gè)熱電元件時(shí)，最好外殼(保護(hù)管)材料是與所說(shuō)的單個(gè)熱電元件在溫差電上相反的合金。在這種情況下，該熱電元件連接到外殼上形成一個(gè)敏感元件。但使用一個(gè)以上的熱電元件，且這些熱電元件是由不相似的合金制成時(shí)，外殼材料最好是以這些熱電元件中任一個(gè)的相同的合金制成。
在遇有如化學(xué)和石油工業(yè)生產(chǎn)中的不利條件時(shí)，可用適當(dāng)?shù)目垢g材料作成外殼，這在對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)中是具有特殊價(jià)值的。通過(guò)下列不起限制作用的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例之整體壓實(shí)熱電偶電纜是用現(xiàn)有的方法制造的。首先是將熱電匹配的熱電偶絲裝在一個(gè)金屬管內(nèi)，周?chē)顫M未壓實(shí)的陶瓷絕緣材料。通過(guò)輾壓、拉制、模壓或其它機(jī)械壓縮方法，使管的直徑減少，并使圍繞金屬線的絕緣變?yōu)榫o密堅(jiān)實(shí)。須調(diào)整制造工藝參數(shù)，以使外殼直徑對(duì)金屬線粗細(xì)和外殼厚度的比例，提供一個(gè)最大壁厚度與在高溫時(shí)的有效絕緣電阻的適當(dāng)絕緣間隙之間的平衡。
本制作方法的一個(gè)重要特點(diǎn)是特別注意部件的原始清潔和化學(xué)純度，并保持整個(gè)制造過(guò)程中高度清凈和干燥。如前面已提到的，為將這種電纜制成真正可用的敏感元件，須將電纜切斷并去掉某些絕緣，暴露出導(dǎo)線的端部。之后再將裸露的導(dǎo)線端部連接起來(lái)，形成一個(gè)熱接點(diǎn)，這一步可以通過(guò)皺縮壓制和/或焊接方法來(lái)完成。
當(dāng)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下使用時(shí)，可以不加任何處理讓熱接點(diǎn)裸露著，或者是在有或沒(méi)有絕緣材料的熱電偶接頭上蓋以包層加以保護(hù)。熱電偶的測(cè)量熱接點(diǎn)通常是與外殼的樣個(gè)端電絕緣，但并非總要這么作。
本例中，用作熱電偶導(dǎo)線的合金是上述特定的N型合金材料，用作外殼的合金是上面(a)中所特別指定的合金。
本例之制成品的一個(gè)重量特點(diǎn)是外殼合金和熱電偶導(dǎo)線的性質(zhì)間有基本相似性，這就真正排除了由于交叉擴(kuò)散引起的熱電偶污染，由熱應(yīng)力引起的機(jī)械破壞，以及在大約1050℃以上時(shí)的加速氧化等有害影響。因?yàn)橥鈿ず蜔犭娫?dǎo)線材料之間線膨脹溫度系數(shù)之差很小，故循環(huán)期間出現(xiàn)的縱向應(yīng)力引起的應(yīng)變即很小。某些有代表性的膨脹系數(shù)的平均值為-
元件 材料 ×10-6℃-1(1200℃)
外殼 上述合金(a) 17.5
熱電元件合金 N型 17.0(正和負(fù)的平均數(shù))
實(shí)施例2
本例之整體壓實(shí)的熱電偶電纜和敏感元件與例1中所述的相同，只是用作外殼的合金是上面特別指定的(a1)，以替代上面特定的(a)合金。
實(shí)施例3
本例之整體壓實(shí)的熱電偶電纜和敏感元件與例1中所述者相同，只是用作外殼的合金是上面特外指定的(a2)，以替代上面所特別指定的合金(a)。
實(shí)施例4
一種整體壓實(shí)的熱電偶電纜是按例1方法制造的，元件的成分是
正熱電極-合金(a3)
負(fù)熱電極-合金(b3)
外殼-合金(a3)
實(shí)施例5-8
這些實(shí)施例的熱電偶電纜分別與實(shí)施例1-4中所述的相同，只是外殼合金加了已知為使所說(shuō)的合金在高溫下增加機(jī)械強(qiáng)度的一種或多種組分，例如錳、鐵、鉬、鈷、鎢及氧化物顆粒分散體之中的一種或多種，以使之強(qiáng)化。
實(shí)施例9-16
這些實(shí)施例之整體壓實(shí)的熱電偶電纜和敏感元件分別與例1-8中所述的相同，只是外殼被覆有涂層，以進(jìn)一步抑制化學(xué)高溫腐蝕破壞。這樣的涂層包括用各種慣用的保護(hù)性涂層方法所沉積的涂層，如由水溶液或融鹽或其它電解液中電解沉淀，如包括滲鋁、滲鉻、鋁化處理在內(nèi)的金屬擴(kuò)散法，以及類似方法如重疊涂層和其它保護(hù)涂層方法。
實(shí)施例17
本例之整體實(shí)熱電偶電纜和敏感元件與實(shí)施例1中所述者相同，只是外殼合金為上述特定的(b)合金，以替代上述的(a)合金。
實(shí)施例18
本例之整體壓實(shí)熱電偶電纜和敏感元件與實(shí)施例1中所述者相同，只是用作外殼的合金是上述特定的(b1)，以替代上面特定的(a)合金。
實(shí)施例19
本例之整體壓實(shí)熱電偶電纜和敏感元件與實(shí)施例1中所述者同，只是用作外殼的合金為上面特定的(b2)，以替代上述特定的(a)合金。
實(shí)施例20
本例之整體壓實(shí)熱電偶電纜與實(shí)施例4所述者同，只是所用外殼是由合金(b3)而不是合金(a3)所構(gòu)成。
實(shí)施例21-24
這些實(shí)施例之整體壓實(shí)熱電偶電纜和敏感元件分別與實(shí)施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有高達(dá)1.0重量%的一種或多種已知用于阻止高溫下出現(xiàn)冶金晶粒長(zhǎng)大的元素，為鈮或鈦。
實(shí)施例25-28
這些實(shí)施例之整體實(shí)熱電偶電纜和敏感元件分別與實(shí)施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有適當(dāng)量的一種或多種已知用于在高溫下增加所說(shuō)合金的機(jī)械強(qiáng)度的成分，如錳、鐵、鉬、鈷、鎢，以及氧化物顆粒分散體。
實(shí)施例29-32
這些實(shí)施例之整體壓實(shí)熱電偶電纜和敏感元件分別與實(shí)施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有高達(dá)1.0重量%的一種或多種已知用于阻止高溫下出現(xiàn)的冶金晶粒長(zhǎng)大的元素，如鈮或鈦;以及含有適當(dāng)量的一種或多種已知用于增加所述的合金在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度的成分，如錳、鐵、鉬、鈷、鎢，以及氧化物顆粒分散體。
實(shí)施例33-48
這些實(shí)施例之整體壓實(shí)熱電偶電纜和敏感元件分別與例17-32中所述者相同，只是外殼合金用例9-16中所述的任一種方法和目的進(jìn)行涂層。
實(shí)施例49-96
依實(shí)施例1-48中制造整體壓實(shí)電纜之同樣方法制造符合本發(fā)明的熱檢測(cè)器，只是使壓實(shí)的熱陶瓷絕緣體滲入具有高的負(fù)電阻溫度系數(shù)的絕緣性質(zhì)。
實(shí)施例97-576
依實(shí)施1-96制造整體壓實(shí)電纜的同樣方法制造符合本發(fā)明的加熱元件，只是在每例中用了單個(gè)電阻加熱導(dǎo)體，并且所說(shuō)的導(dǎo)體是分別由負(fù)N型，(a)、(a1)、(a2)或(a3)合金組成的。
應(yīng)清楚地了解到在其總的方面，本發(fā)明并不受上述這些參考實(shí)例之特定細(xì)節(jié)的限制。
勘誤表
權(quán)利要求
1、一種整體壓實(shí)礦物質(zhì)絕緣的鎧裝電纜，其特征在于這種電纜至少包含一個(gè)由N型合金構(gòu)成的熱電元件，且保護(hù)套管是由一種與組成它的至少一個(gè)熱電元件的合金有相似性質(zhì)的合金構(gòu)成的。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，所說(shuō)的保護(hù)套管是由一個(gè)正N型合金構(gòu)成。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，所說(shuō)的保護(hù)套管是由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)唯一的熱電元件，所說(shuō)的熱電元件是由一個(gè)正N型合金構(gòu)成，保護(hù)套管是由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜只含有一個(gè)熱電元件，所說(shuō)的熱電元件是由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成，保護(hù)套管是由一個(gè)正N型合金構(gòu)成。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由從下面的(a)和(b)中選出的一種合金所構(gòu)成
(a)含大約13.0%(重量)至大約15.0%(重量)的鉻，大約1.0%(重量)至大約2.0%(重量)的硅，大約0.03%(重量)至大約0.25%(重量)的鎂，余量為鎳。
(b)含大約3.0%(重量)至大約5.0%(重量)的硅，大約0.03%(重量)至大約0.25%(重量)的鎂，余量是鎳。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電偶，保護(hù)套管是由(a1)合金構(gòu)成，該合金含有大約13.9%(重量)至大約14.5%(重量)的鉻，大約1.3%(重量)至大約1.5%(重量)的硅，大約0.05%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，余量為鎳。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由(a2)合金構(gòu)成，該合金含有大約14.05%(重量)至大約14.35%(重量)的鉻，大約1.35%(重量)至大約1.45%(重量)的硅，大約0.10%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，最大約0.15%(重量)的鐵，最大約0.05%(重量)的碳，余量為鎳。
9、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由(a3)合金構(gòu)成，該合金含有14.2%(重量)的鉻，1.4%(重量)的硅，0.03%(重量)的鎂，余量為鎳。
10、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由(b1)合金構(gòu)成，該合金含有大約4.0%(重量)至大約4.8%(重量)的硅，大約0.05%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，余量為鎳。
11、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由(b2)合金構(gòu)成，該合金含有大約4.2%(重量)至大約4.6%(重量)的硅，大約0.1%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，最大大約0.05%(重量)的鉻，最大大約0.15%(重量)的鐵，最大大約0.05%(重量)的碳，余量為鎳。
12、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含一個(gè)由一個(gè)正N型合金構(gòu)成的熱電元件和一個(gè)由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管由(b3)合金構(gòu)成，該合金含有4.4%(重量)硅，0.1%(重量)鐵，0.1%(重量)鎂，余量為鎳。
13、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜只含有一個(gè)熱電元件，所說(shuō)的熱電元件是由一個(gè)正N型合金構(gòu)成，保護(hù)套管是由從(b)、(b1)、(b2)和(b3)組成的一組合金中選出的一個(gè)合金所構(gòu)成，這些合金分別含有
(b)大約3.0%(重量)至大約5.0%(重量)的硅，大約0.03%(重量)至大約0.25%(重量)的鎂，余量為鎳;
(b1)大約4.0%(重量)至大約4.8%(重量)的硅，大約0.05%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，余量為鎳;
(b2)大約4.2%(重量)至大約4.6%(重量)的硅，大約0.10%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，最高大約0.05%(重量)的鉻，最高大約0.15%(重量)的鐵，最高大約0.05%(重量)的碳，余量為鎳;
(b3)4.4%(重量)的硅，0.1%(重量)的鐵。0.1%(重量)的鎂，余量為鎳。
14、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜只包含一個(gè)熱電元件，所說(shuō)的熱電元件是由一個(gè)負(fù)N型合金構(gòu)成，保護(hù)套管是由從(a)、(a1)、(a2)和(a3)所組成的一組合金中選出的一個(gè)合金所構(gòu)成，這些合金分別含有
(a)大約13.0%(重量)至大約15.0%(重量)的鉻，大約1.0%(重量)至大約2.0%(重量)的硅，大約0.03%(重量)至大約0.25%(重量)的鎂，余量為鎳;
(a1)大約13.9%(重量)至大約14.5%(重量)的鉻，大約1.3%(重量)至大約1.5%(重量)的硅，大約0.05%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，余量為鎳;
(a2)大約14.05%(重量)至大約14.35%(重量)的鉻，大約1.35%(重量)至大約1.45%(重量)的硅，大約0.10%(重量)至大約0.20%(重量)的鎂，最高約0.15%(重量)的鐵，最高約0.05%(重量)的碳，余量為鎳;
(a3)14.2%(重量)的鉻，1.4%(重量)的硅，0.03%(重量)的鎂，余量為鎳。
15、一種對(duì)于在高溫下應(yīng)用特別有用的電阻加熱元件，它包括一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求
1所述的、含有一個(gè)或多個(gè)熱電元件以及一個(gè)保護(hù)套管的電纜，本發(fā)明的特征在于所說(shuō)的熱電元件和保護(hù)套管可以由相同的或不同的合金構(gòu)成，所說(shuō)的合金選自由正N型合金、負(fù)N型合金及在權(quán)利要求
13和14中定義的合金(a)、(a1)、(a2)、(a3)、(b)、(b1)、(b2)和(b3)組成的一組合金中。
16、一種整體壓實(shí)礦物質(zhì)絕緣的鎧裝熱電偶電纜，其特征在于所說(shuō)的電纜包含至少一個(gè)由正N型合金構(gòu)成的熱電元件，保護(hù)套管是由一個(gè)N型合金構(gòu)成，本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于構(gòu)成保護(hù)套管的合金與至少一個(gè)熱電元件由以構(gòu)成的合金在熱電性質(zhì)上相反。
17、一種可以在約1100℃以上的溫度下使用的熱檢測(cè)器，它包括在權(quán)利要求
16中定義的、細(xì)長(zhǎng)的整體壓實(shí)礦物質(zhì)絕緣的鎧裝電纜，該檢測(cè)器配置在可能產(chǎn)生局部溫度升高從而引起絕緣材料局部電導(dǎo)率增加的環(huán)境中，所說(shuō)的檢測(cè)器包括用于確定所說(shuō)的局部電導(dǎo)率增加的位置從而確定所說(shuō)的溫度上升的位置的裝置。
18、一個(gè)裝有N型熱電偶作為溫度敏感元件的滯流溫度探頭，所說(shuō)的熱電偶是由權(quán)利要求
1中定義的電纜制成。
19、根據(jù)權(quán)利要求
1到18中任一個(gè)所述的電纜，其中保護(hù)套管所用的合金，由于加入一種或多種已知用于提高所說(shuō)合金在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度的組分而強(qiáng)化。
20、根據(jù)權(quán)利要求
19所述的電纜，其中所說(shuō)的組分選自錳、鐵、鉬、鈷、鎢和氧化物顆粒分散體。
21、根據(jù)權(quán)利要求
1-18中任一個(gè)所述的電纜，其中保護(hù)套管所用合金另外還含有一種或多種已知用于抑制在高溫下發(fā)生冶金晶粒長(zhǎng)大的元素。
22、根據(jù)權(quán)利要求
21所述的電纜，其中所說(shuō)的元素選自鈮和鈦。
23、根據(jù)權(quán)利要求
1-18中任一個(gè)所述的電纜，其中保護(hù)套管所用合金另外還含有一種或多種已知用于增加所說(shuō)合金在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度的組分以及一種或多種已知用于抑制在高溫下發(fā)生冶金晶粒長(zhǎng)大的元素。
24、根據(jù)權(quán)利要求
23所述的電纜，其中所說(shuō)的組分選自錳、鐵、鉬、鈷、鎢和氧化物顆粒分散體，所說(shuō)的元素選自鈮和鈦。
專利摘要
公開(kāi)了使用鎳基合金的整體壓實(shí)物質(zhì)絕緣的鎧 裝電導(dǎo)電纜，熱電偶敏感元件，熱檢測(cè)器和加熱元 件，它們的特征在于該電纜包含至少一個(gè)由N型 合金構(gòu)成的熱電元件，且保護(hù)套管是由一種與組成它 的至少一個(gè)熱電元件的合金有相似性質(zhì)的合金構(gòu)成 的。
文檔編號(hào)H01B7/16GK85104121SQ85104121
公開(kāi)日1986年10月22日 申請(qǐng)日期1985年5月31日
發(fā)明者伯利 申請(qǐng)人:貝爾艾里股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan