稳定的高温电缆及其制造的装置制造方法及图纸

公开了使用镍基合金的整体压实物质绝缘的铠装电导电缆，热电偶敏感元件，热检测器和加热元件，它们的特征在于：该电缆包含至少一个由Ｎ型合金构成的热电元件，且保护套管是由一种与组成它的至少一个热电元件的合金有相似性质的合金构成的．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于包括热电偶电缆的电导电缆，并且还包括由所说的热电偶电缆制造的热电偶敏感元件。本专利技术的电导电缆还包括特别适合于在高温下使用的热检测器和加热元件。 本专利技术利用了镍基合金，包括由美国仪表学会、美国材料与试验学会、国际电工委员会和英国标准协会这样一些团体定名为“N型”的热电偶系列中所使用的合金。 一方面，本专利技术提供了镍基热电偶电缆及由其制造的镍基热电偶敏感元件系统，与现有的贱金属电缆和同样普通型式的敏感元件系统相比，其在较长时间和最高可达1300℃的较高温度范围的条件下，具有优越的抗氧化能力、较长的寿命和较高的热电稳定性。 本专利技术还提供了包括适合用作热测器和加热元件的电导电缆。 自从本世纪早期以来，镍基合金就已经被用来作为热电偶。在这类普通使用的热电偶中，有一种是K型热电偶(由美国仪表学会这样定名的)。K型热电偶的正极是一个镍基合金，它含有9.25%(重量)铬和0.4%(重量)硅，余量部分主要是镍。K型热电偶的负极也是一个镍基合金，它含有3%(重量)锰、2%(重量)铝、1%(重量)硅及少量的铁和钴，余量基本上是镍。 K型热电偶被推荐在空气中使用。在较高的温度下，K型热电偶由于它的抗氧化性能较差而失败。已经做了许多努力试图克服这一问题，所采用的一种方法是，把K型热电偶埋入到一个压实的陶瓷绝缘热电偶敏感元件组件中。 正如这一
中技术人员所熟知的，制造这样的热电偶敏感元件第一步是制备所谓“MI”电缆(矿物质绝缘的电缆)，它包括一个含有一个或多个热电元件导线的保护管，热电元件导线与套管电绝缘，这是通过压实的矿物质绝缘材料实现的(当使用两根或两根以上导线时彼此之间也要电绝缘。 在附图中图1图解说明了一个有代表性的包含两根导线(热电元件)的MI电缆;图2图解说明了滞流温度探头的两个基本设计结构，这将在下面进一步充分地讨论;图3图解说明了根据本专利技术的热敏感元件中紧密压实的绝缘层具有大的负电阻温度系统，这将在后面做进一步充分的讨论。在图1中所说明的MI电缆具有普通的形式，它包括一个保护管1、压实的绝缘层2和导线(热电元件)3。在下面的实施例1中，给出了关于图1中所说明的MI电缆制造过程的进一步细节。为了由这个电缆制造一个实际的敏感元件，将电缆切断，从电缆上除去部分绝缘层使导线的端部暴露出来。然后把裸露的导线端部连接起来形成一个热电偶接点，这一过程例如可以通过卷边和(或者)焊接来完成。对于在适当的环境中使用时可以不加任何处理让热电偶接点裸露着，或者可以使用或不用绝缘材料在热电偶接点上覆盖包层将其保护起来来。上述后一种类型的热电偶敏感元件已经得到普遍使用，因为它把热电偶丝同可能造成迅速损蚀的环境隔绝开来。并且它还为热电偶导线提供了极好的高温绝缘。上面所说的包层可以由某种材料构成，该材料应与环境及其使用的方法相适应，并提供一个机械保护的措施。有许多以压实的陶瓷绝缘整体铠装形式供应K型热电偶的厂商。在大约1050℃以上的温度下，已知类型的压实的陶瓷绝缘整体铠装电缆和热电偶，由于以下诸因素而过早地损坏(1)制造其保护管所使用的材料，如inconel(含80%Ni、14%Cr和6%Fe的铬镍铁合金)和不锈钢，由于氧化或与其气体环境的其它加速的相互作用造成材质损坏而废用。(2)K型热电偶的个别合金，由于受压实的陶瓷绝缘层中残留的低压空气的加速氧化而损坏;(3)由于在热循环过程中承受很大的交变应变，而使热电元件导线发生机械破坏。这些应变主要是由于纵向应力引起的，之所以产生纵向应力是因为保护管和热电极材料的线性膨胀温度系数相差较大。这些膨胀系数中的某些有代表性的平均值为元件 材料 ×10-6℃-1(1100℃)保护管 不锈钢 20热电元件 K型 17(4)热电元件导体合金由于溶解了外来元素而被污染，这些外来元素是保护管上与热电元件不同的合金穿过压实的绝缘材料热扩散过来的。这些元素，如Mn、Fe、Mo、Cu，引起热电偶的热电动势发生大的变化。(5)热电偶长时间暴露于核幅射之中，导致合金中的一种元素或多种元素蜕变，从而使热电极导线的成份改变。因此，需要一种新的适合于作为加热元件的整体压制陶瓷绝缘电缆，或者需要制造一种热电偶敏感元件，它应具本上没有上述退化的影响，并且在超过1050℃的温度下，表现出增强的环境稳定性和热电稳定性。因此可以相信，具有以下特征的一种新的压实陶瓷绝缘整体铠装电缆是这一
中的一个进步基本上消除了诸如加速氧化、差动热应力、扩散引起的交叉污染和蜕变等退化性影响，在各种不同的环境中，在直至1300℃的温度下，表现出对环境相互作用和热电动势及电阻率漂移的增强的抗力。在本专利技术的新的热电偶敏感元件中，事实上消除了困扰普通贱金属热电偶传感器的热电不稳定性的某些原因，诸如加速氧化、不均匀短程结构有序化、核蜕变及磁性转变等，也是一个技术进步。这是因为，所设计的埋入到新的整体压实陶瓷绝缘热电偶敏感元件中的N型热电极导线成分，致使实质上消除了由于氧化，特别是内部氧化，和短程有序产生的热电动势漂移。其成分中不含强烈蜕变的元素，并且在室温以下有磁性转变。本专利技术的目的之一，是提供在最高达1300℃的温度下保持热电稳定的整体压实贱金属热电偶电缆。本专利技术的另一个目的是，提供在最高到1300℃的温度下具有高度抗氧化性能的整体压实贱金属热电偶电缆。本专利技术的第三个目的是，提供在高温下具有与上面所述相似优点的导电电缆和加热元件。本专利技术的第四个目的是，提供在高温下具有与前面类似优点的导电电缆和热检测器。在本专利技术中，一方面通过使用两种特殊合金及这些合金的某些成分上的变种作为保护套材料，以实现本专利技术的这些目的以及其它目的。所说的合金类似于那些适合用于作为热电偶正极和负极的合金。热电偶导线正极和负极合金的化学成分容限为(按重量百分数)正极合金 元素 负极合金14.2±0.15 Cr 最大0.021.4±0.05 Si 4.4+0.20.1±0.03 Fe 0.1+0.03最大0.03 C 最大0.03Mg 0.1±0.05余量 Ni 余量美国仪表学会和其它这类团体将这些合金的热电偶定为“N型”。本专利技术中用于保护管的第一种合金主要含有(a)约13.0%(重量)至约15.0%(重量)的铬、约1.0(重量)至约2.0%(重量)的硅、约0.03%(重量)至约0.25%(重量)的镁，余量为镍。本专利技术中用于保护套的第二种合金主要含有(b)约3.0%(重量)至约5.0%(重量)的硅、约0.03%(重量)至约0.25%(重量)的镁，余量为镍。整体压实的贱金属热电偶敏感元件的耐火绝缘材料包括氧化镁、氧化铍、氧化铝、氧化锆和其它适当的高熔点氧化物。本专利技术还包括这一新装置的若干应用。其中之一是关于测量在燃气轮机、烟道、管道、烟囱及其它设计用于传输气体的封闭空间中流动气体的温度。如果试图使用一个实心敏感元件或探头来测量相对于该元件或探头流动的一团气体中的温度，则由于该气体层对于敏感探头表面的连续绝热压缩产生的加热效应，将导致一个提高的温度测量误差。通常是使用一个“滞流温度探头”来克服这一问题的。在图2中举例说明了这样一个探头的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体压实矿物质绝缘的铠装电缆，其特征在于：这种电缆至少包含一个由Ｎ型合金构成的热电元件，且保护套管是由一种与组成它的至少一个热电元件的合金有相似性质的合金构成的。

【技术特征摘要】
AU 1985-2-20 PG 93681、一种整体压实矿物质绝缘的铠装电缆，其特征在于这种电缆至少包含一个由N型合金构成的热电元件，且保护套管是由一种与组成它的至少一个热电元件的合金有相似性质的合金构成的。2、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，所说的保护套管是由一个正N型合金构成。3、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，所说的保护套管是由一个负N型合金构成。4、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个唯一的热电元件，所说的热电元件是由一个正N型合金构成，保护套管是由一个负N型合金构成。5、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆只含有一个热电元件，所说的热电元件是由一个负N型合金构成，保护套管是由一个正N型合金构成。6、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管是由从下面的(a)和(b)中选出的一种合金所构成(a)含大约13.0%(重量)至大约15.0%(重量)的铬，大约1.0%(重量)至大约2.0%(重量)的硅，大约0.03%(重量)至大约0.25%(重量)的镁，余量为镍。(b)含大约3.0%(重量)至大约5.0%(重量)的硅，大约0.03%(重量)至大约0.25%(重量)的镁，余量是镍。7、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电偶，保护套管是由(a1)合金构成，该合金含有大约13.9%(重量)至大约14.5%(重量)的铬，大约1.3%(重量)至大约1.5%(重量)的硅，大约0.05%(重量)至大约0.20%(重量)的镁，余量为镍。8、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管是由(a2)合金构成，该合金含有大约14.05%(重量)至大约14.35%(重量)的铬，大约1.35%(重量)至大约1.45%(重量)的硅，大约0.10%(重量)至大约0.20%(重量)的镁，最大约0.15%(重量)的铁，最大约0.05%(重量)的碳，余量为镍。9、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管是由(a3)合金构成，该合金含有14.2%(重量)的铬，1.4%(重量)的硅，0.03%(重量)的镁，余量为镍。10、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管是由(b1)合金构成，该合金含有大约4.0%(重量)至大约4.8%(重量)的硅，大约0.05%(重量)至大约0.20%(重量)的镁，余量为镍。11、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管是由(b2)合金构成，该合金含有大约4.2%(重量)至大约4.6%(重量)的硅，大约0.1%(重量)至大约0.20%(重量)的镁，最大大约0.05%(重量)的铬，最大大约0.15%(重量)的铁，最大大约0.05%(重量)的碳，余量为镍。12、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆包含一个由一个正N型合金构成的热电元件和一个由一个负N型合金构成的热电元件，保护套管由(b3)合金构成，该合金含有4.4%(重量)硅，0.1%(重量)铁，0.1%(重量)镁，余量为镍。13、根据权利要求1所述的电缆，其特征在于所说的电缆只含有一个热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯利，
申请(专利权)人：贝尔埃里股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]