[其他]稳定的高温电缆及由其制造的装置

说明书

本发明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。本发明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。

本发明利用了镍基合金，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，本发明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。

本发明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。

正如这一技术领域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图解说明了根据本发明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。