穩(wěn)定的高溫電纜及由其制造的裝置的制作方法

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(fā)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(fā)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(xié)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(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，其在較長時間和最高可達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(jīng)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(jīng)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(zhì)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(zhì)絕緣材料實現(xiàn)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(jié)構，這將在下面進一步充分地討論;
圖3圖解說明了根據(jù)本發(fā)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(tǒng)，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(jié)。
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?shù)沫h(huán)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(jīng)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(huán)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(huán)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(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(huán)過程中承受很大的交變應變，而使熱電元件導線發(fā)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(chǎn)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(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(fā)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。
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，它應具本上沒有上述退化的影響，并且在超過1050℃的溫度下，表現(xiàn)出增強的環(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陶瓷絕緣整體鎧裝電纜是這一技術領域：
中的一個進步基本上消除了諸如加速氧化、差動熱應力、擴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)出對環(huán)境相互作用和熱電動勢及電阻率漂移的增強的抗力。
在本發(fā)明的新的熱電偶敏感元件中，事實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)構有序化、核蛻變及磁性轉(zhuǎn)變等，也是一個技術進步。這是因為，所設計的埋入到新的整體壓實陶瓷絕緣熱電偶敏感元件中的N型熱電極導線成分，致使實質(zhì)上消除了由于氧化，特別是內(nèi)部氧化，和短程有序產(chǎn)生的熱電動勢漂移。其成分中不含強烈蛻變的元素，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1300℃的溫度下保持熱電穩(wěn)定的整體壓實賤金屬熱電偶電纜。本發(fā)明的另一個目的是，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賤金屬熱電偶電纜。
本發(fā)明的第三個目的是，提供在高溫下具有與上面所述相似優(yōu)點的導電電纜和加熱元件。
本發(fā)明的第四個目的是，提供在高溫下具有與前面類似優(yōu)點的導電電纜和熱檢測器。
在本發(fā)明中，一方面通過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套材料，以實現(xiàn)本發(fā)明的這些目的以及其它目的。所說的合金類似于那些適合用于作為熱電偶正極和負極的合金。熱電偶導線正極和負極合金的化學成分容限為(按重量百分數(shù))
正極合金 元素 負極合金
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
美國儀表學會和其它這類團體將這些合金的熱電偶定為“N型”。
本發(fā)明中用于保護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?shù)母呷埸c氧化物。
本發(fā)明還包括這一新裝置的若干應用。其中之一是關于測量在燃氣輪機、煙道、管道、煙囪及其它設計用于傳輸氣體的封閉空間中流動氣體的溫度。
如果試圖使用一個實心敏感元件或探頭來測量相對于該元件或探頭流動的一團氣體中的溫度，則由于該氣體層對于敏感探頭表面的連續(xù)絕熱壓縮產(chǎn)生的加熱效應，將導致一個提高的溫度測量誤差。通常是使用一個“滯流溫度探頭”來克服這一問題的。在圖2中舉例說明了這樣一個探頭的基本設計結(jié)構，圖2中的各元件分別為
a、h 熱電極導線
b、i、n 滯流管元件
c 塑料
d 固定螺栓
e、m 熱電偶測量接點
f、 排氣孔
g 緊配合
j 石英玻璃管
k 粘接劑
其結(jié)構通常包含一個凸出到氣流中的桿，這個桿在其端部的一個某種形式的帽中有一個熱接接點。這個熱電接點位于由所說的帽及與其相關聯(lián)的排氣孔所產(chǎn)生的氣流擾動的“滯熱區(qū)”中。一般地說，這些裝置的特點是適合于在熱電測量接點的位置處幾乎制止住氣流的限流作用。這一設計思想目的，是為了假設在氣體和敏感探頭之間不存在相對速度的條件下，獲得測出的溫度讀數(shù)，即獲得假設不存在這個熱電滯流探頭時的優(yōu)勢溫度。
滯頭探頭熱電偶，特別是那些用于測量高速運轉(zhuǎn)的燃氣渦輪發(fā)動機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勢漂移，造成這種熱電動勢漂移是因為高溫腐蝕、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)表面向熱電偶測量熱接點及反方向進行的熱幅射。
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量誤差。
包含有一個N型熱電偶(作為一個裸線熱電偶或者是作為本發(fā)明的整體壓實的熱電偶敏感元件)的這樣一個滯流溫度探頭，是本技術領域：
的一個顯著進步。此外一個進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應用是，對于予期的或意外出現(xiàn)的熱源進行探測、定位和監(jiān)測，這樣的熱源可以在下列地方遇到
機器、存貯空間(如貯藏室、窯、簡倉等)、管道、建筑物、儀器、船只、飛機、核反應堆以及許多其它地方。
這樣的裝置在技術上是眾所周知的，在其結(jié)構的大多方面與前面所述的普通MI電纜相似。一個根本的差別是，緊密壓實的絕緣層具有包括大的負電溫度系統(tǒng)數(shù)的絕緣性能。在圖3中用圖解方式對作了原則上的說明。
用這一裝置可以探測開始出現(xiàn)的局部熱源。因為在溫度范圍高達大約900℃時，在這樣的熱源附近的壓實的絕緣層的導電率增加，結(jié)果造成熱電偶導線局部短路形成一個局部測量熱接點。這一可逆效應使得可以測定和監(jiān)測瞬時熱源的位置、強度和持續(xù)時間。
不幸的是，這類通常使用的熱敏元件，當長時間暴露于高溫下時，由于與常見類型的MI電纜同樣的原因也表現(xiàn)出過早發(fā)生損壞的趨勢。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進步，它們實質(zhì)上沒有上述普通MI電纜的退化影響。這種新穎的熱探測器基本上沒有表現(xiàn)出核蛻變，具有特別重要的意義，因為它們因此而適合于在核反應堆內(nèi)相當長時間地使用，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。
當在約1100℃以上的溫度下加熱一段時間后，通常的熱檢測器在電學上就將失效。而上述新的熱檢測器可以長時間地經(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應用是關于電阻加烈元件，如用來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領域：
中是眾所周知的，它們的結(jié)構在大多方面與前面所述的普通MI電纜相似。一個基本的區(qū)別是，導體元件是由象“nichrome”這樣的普通電阻合金制的(nicnrome是英國、意大利、法國、澳大利亞和美國的Driver-Harris公司的商標名)，它在通過電流時提供電阻加熱。
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)出過早發(fā)生破壞的趨勢。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顯著的技術進步，它們實際上沒有上述普通MI電纜的退化影響。
幸運的是，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)不同的報導
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的電阻率相差無幾。
為了更好地理解本發(fā)明及其目的、優(yōu)點和性能，特作如下公開。
在最高可達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小時后，其熱電動勢輸出和氧化程度也幾乎沒有什么變化。K型熱電偶合金和保護管用合金inconel及不銹鋼是在現(xiàn)有的整體壓實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)的保護管的整體壓實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，達到迄今為止使用的常用賤金屬合金所未達到的程度。
在本發(fā)明中所包括的熱電導體合金基本上是由上面說明的N型合金組成的。本發(fā)明中所包括的保護管合金基本上是由上述的基本組分(a)和(b)構成。
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。
應明確認識到，當電纜含有一個單個熱電元件時，最好外殼(保護管)材料是與所說的單個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敏感元件。但使用一個以上的熱電元件，且這些熱電元件是由不相似的合金制成時，外殼材料最好是以這些熱電元件中任一個的相同的合金制成。
在遇有如化學和石油工業(yè)生產(chǎn)中的不利條件時，可用適當?shù)目垢g材料作成外殼，這在對本發(fā)明的進一步改進中是具有特殊價值的。通過下列不起限制作用的實施例，對本發(fā)明作進一步的闡述。
實施例1
本實施例之整體壓實熱電偶電纜是用現(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金屬管內(nèi)，周圍填滿未壓實的陶瓷絕緣材料。通過輾壓、拉制、模壓或其它機械壓縮方法，使管的直徑減少，并使圍繞金屬線的絕緣變?yōu)榫o密堅實。須調(diào)整制造工藝參數(shù)，以使外殼直徑對金屬線粗細和外殼厚度的比例，提供一個最大壁厚度與在高溫時的有效絕緣電阻的適當絕緣間隙之間的平衡。
本制作方法的一個重要特點是特別注意部件的原始清潔和化學純度，并保持整個制造過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，暴露出導線的端部。之后再將裸露的導線端部連接起來，形成一個熱接點，這一步可以通過皺縮壓制和/或焊接方法來完成。
當在適當?shù)沫h(huán)境下使用時，可以不加任何處理讓熱接點裸露著，或者是在有或沒有絕緣材料的熱電偶接頭上蓋以包層加以保護。熱電偶的測量熱接點通常是與外殼的樣個端電絕緣，但并非總要這么作。
本例中，用作熱電偶導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重量特點是外殼合金和熱電偶導線的性質(zhì)間有基本相似性，這就真正排除了由于交叉擴散引起的熱電偶污染，由熱應力引起的機械破壞，以及在大約1050℃以上時的加速氧化等有害影響。因為外殼和熱電元件導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)的縱向應力引起的應變即很小。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(正和負的平均數(shù))
實施例2
本例之整體壓實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。
實施例3
本例之整體壓實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)。
實施例4
一種整體壓實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)
負熱電極-合金(b3)
外殼-合金(a3)
實施例5-8
這些實施例的熱電偶電纜分別與實施例1-4中所述的相同，只是外殼合金加了已知為使所說的合金在高溫下增加機械強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，以使之強化。
實施例9-16
這些實施例之整體壓實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，以進一步抑制化學高溫腐蝕破壞。這樣的涂層包括用各種慣用的保護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)的金屬擴散法，以及類似方法如重疊涂層和其它保護涂層方法。
實施例17
本例之整體實熱電偶電纜和敏感元件與實施例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。
實施例18
本例之整體壓實熱電偶電纜和敏感元件與實施例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。
實施例19
本例之整體壓實熱電偶電纜和敏感元件與實施例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。
實施例20
本例之整體壓實熱電偶電纜與實施例4所述者同，只是所用外殼是由合金(b3)而不是合金(a3)所構成。
實施例21-24
這些實施例之整體壓實熱電偶電纜和敏感元件分別與實施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有高達1.0重量%的一種或多種已知用于阻止高溫下出現(xiàn)冶金晶粒長大的元素，為鈮或鈦。
實施例25-28
這些實施例之整體實熱電偶電纜和敏感元件分別與實施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有適當量的一種或多種已知用于在高溫下增加所說合金的機械強度的成分，如錳、鐵、鉬、鈷、鎢，以及氧化物顆粒分散體。
實施例29-32
這些實施例之整體壓實熱電偶電纜和敏感元件分別與實施例17-20中所述者相同，只是外殼合金另外還含有高達1.0重量%的一種或多種已知用于阻止高溫下出現(xiàn)的冶金晶粒長大的元素，如鈮或鈦;以及含有適當量的一種或多種已知用于增加所述的合金在高溫下的機械強度的成分，如錳、鐵、鉬、鈷、鎢，以及氧化物顆粒分散體。
實施例33-48
這些實施例之整體壓實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行涂層。
實施例49-96
依實施例1-48中制造整體壓實電纜之同樣方法制造符合本發(fā)明的熱檢測器，只是使壓實的熱陶瓷絕緣體滲入具有高的負電阻溫度系數(shù)的絕緣性質(zhì)。
實施例97-576
依實施1-96制造整體壓實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電阻加熱導體，并且所說的導體是分別由負N型，(a)、(a1)、(a2)或(a3)合金組成的。
應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例之特定細節(jié)的限制。
勘誤表
權利要求
1、一種整體壓實礦物質(zhì)絕緣的鎧裝電纜，其特征在于這種電纜至少包含一個由N型合金構成的熱電元件，且保護套管是由一種與組成它的至少一個熱電元件的合金有相似性質(zhì)的合金構成的。
2、根據(jù)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，所說的保護套管是由一個正N型合金構成。
3、根據(jù)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，所說的保護套管是由一個負N型合金構成。
4、根據(jù)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個唯一的熱電元件，所說的熱電元件是由一個正N型合金構成，保護套管是由一個負N型合金構成。
5、根據(jù)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜只含有一個熱電元件，所說的熱電元件是由一個負N型合金構成，保護套管是由一個正N型合金構成。
6、根據(jù)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管是由從下面的(a)和(b)中選出的一種合金所構成
(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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電偶，保護套管是由(a1)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管是由(a2)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管是由(a3)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管是由(b1)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管是由(b2)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜包含一個由一個正N型合金構成的熱電元件和一個由一個負N型合金構成的熱電元件，保護套管由(b3)合金構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜只含有一個熱電元件，所說的熱電元件是由一個正N型合金構成，保護套管是由從(b)、(b1)、(b2)和(b3)組成的一組合金中選出的一個合金所構成，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)權利要求
1所述的電纜，其特征在于所說的電纜只包含一個熱電元件，所說的熱電元件是由一個負N型合金構成，保護套管是由從(a)、(a1)、(a2)和(a3)所組成的一組合金中選出的一個合金所構成，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、一種對于在高溫下應用特別有用的電阻加熱元件，它包括一個根據(jù)權利要求
1所述的、含有一個或多個熱電元件以及一個保護套管的電纜，本發(fā)明的特征在于所說的熱電元件和保護套管可以由相同的或不同的合金構成，所說的合金選自由正N型合金、負N型合金及在權利要求
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、一種整體壓實礦物質(zhì)絕緣的鎧裝熱電偶電纜，其特征在于所說的電纜包含至少一個由正N型合金構成的熱電元件，保護套管是由一個N型合金構成，本發(fā)明的進一步特征在于構成保護套管的合金與至少一個熱電元件由以構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器，它包括在權利要求
16中定義的、細長的整體壓實礦物質(zhì)絕緣的鎧裝電纜，該檢測器配置在可能產(chǎn)生局部溫度升高從而引起絕緣材料局部電導率增加的環(huán)境中，所說的檢測器包括用于確定所說的局部電導率增加的位置從而確定所說的溫度上升的位置的裝置。
18、一個裝有N型熱電偶作為溫度敏感元件的滯流溫度探頭，所說的熱電偶是由權利要求
1中定義的電纜制成。
19、根據(jù)權利要求
1到18中任一個所述的電纜，其中保護套管所用的合金，由于加入一種或多種已知用于提高所說合金在高溫下的機械強度的組分而強化。
20、根據(jù)權利要求
19所述的電纜，其中所說的組分選自錳、鐵、鉬、鈷、鎢和氧化物顆粒分散體。
21、根據(jù)權利要求
1-18中任一個所述的電纜，其中保護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)生冶金晶粒長大的元素。
22、根據(jù)權利要求
21所述的電纜，其中所說的元素選自鈮和鈦。
23、根據(jù)權利要求
1-18中任一個所述的電纜，其中保護套管所用合金另外還含有一種或多種已知用于增加所說合金在高溫下的機械強度的組分以及一種或多種已知用于抑制在高溫下發(fā)生冶金晶粒長大的元素。
24、根據(jù)權利要求
23所述的電纜，其中所說的組分選自錳、鐵、鉬、鈷、鎢和氧化物顆粒分散體，所說的元素選自鈮和鈦。
專利摘要
公開了使用鎳基合金的整體壓實物質(zhì)絕緣的鎧 裝電導電纜，熱電偶敏感元件，熱檢測器和加熱元 件，它們的特征在于該電纜包含至少一個由N型 合金構成的熱電元件，且保護套管是由一種與組成它 的至少一個熱電元件的合金有相似性質(zhì)的合金構成 的。
文檔編號H01B7/16GK85104121SQ85104121
公開日1986年10月22日 申請日期1985年5月31日
發(fā)明者伯利 申請人:貝爾艾里股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan