专利名称：高阻限流型铠装加热电缆的制作方法
技术领域：
本发明系一种金属套管铠装加热电缆，用于飞机传感器的防冰除冰加热。
背景技术：
传统的铠装加热器由合金套管(1Cr18Ni9Ti或GH系列合金)，矿物绝缘粉体材料(MgO或Al2O3)和具有恒定电阻率的合金加热丝(Ni80Cr20合金等)组成。在额定电压下，加热电缆的功率保持恒定。这种加热电缆用于飞机传感器的化冰除冰，电能消耗大，而飞机的电源容量有限，另一缺点是较长时间处于恒定的高功率工作状态，寿命和可靠性差，其使用受到限制。
发明内容
本发明为了克服传统铠装加热器存在的缺点，提出一种高阻限流型铠装加热电缆，该铠装加热电缆具有高的单位电阻值和自动调节加热功率的功能。
本发明采用一种具有限流功能的新型镍基稀合金制成加热丝，该合金的名义化学成份为Ni99.0～99.5％wt.，Si+Mn0.5～1.0％wt.。合金通过真空熔炼，热加工，冷加工及热处理制成直径为φ0.10～0.15mm的加热丝材。
本发明的电缆采用上述加热丝，将其制成螺旋结构，螺径为φ0.60～0.85，用高温绝缘纤维如高温石英纤维绝缘支承材料，复合后铠装入纯镍或Inconel 600合金套管内，经热、冷塑性变形制成外径为φ1.40～1.60mm的限流型铠装加热电缆。
本发明的优点是1、采用镍基稀合金制成加热丝，其电阻温度系数为6200～6600PPM/℃，室温电阻率为0.07～0.08μΩ.m，而常规Ni80Cr20合金加热丝的电阻温度系数仅为85PPM/℃，因此本合金具有很强的随温度变化而自动调节加热功率的功能。
2、将合金加热丝制成螺旋状发热体，使其具有15～60Ω/m的高的单位电阻值，从而使加热器具有明显限流加热效果和良好的使用寿命，而传统的直线式发热体的结构则无法实现上述的高单位电阻值和使用寿命的要求。
3、采用高温石英纤维绝缘材料或其它高温纤维绝缘材料解决了传统MgO粉体尚无法与螺旋发热体复合制成微细铠装加热电缆的技术问题。
4、采用纯镍套管或Inconel合金套管，与不锈钢套管相比使加热电缆具有更理想的耐环境和组焊性能总的来说，本高阻限流型加热电缆的100℃和0℃的电阻比(W100)约为1.66，具有明显的随温度变化而自动调节加热功率功能。例如在115V额定电压下，置于室温静态空气环境中的加热电缆的功率可从瞬态的约780w降至平衡态的200w左右。在-60～0℃动态空气环境工作，使传感器具有理想的防冰除冰效果。上述特性对降低加热器能耗，节约飞机电能，提高加热器和传感器的可靠性具有积极的实际效果。传统的铠装加热电缆不具备上述特性，仅在恒定的高功率状态下工作，高能耗，易烧断。传统MgO绝缘材料尚无法制成小于φ1.6mm外径的螺旋结构发热体铠装加热器。
电缆的主要性能见下表表1.
性能 参数外径 φ1.40～1.60mm长度 600～3000mm室温电阻(20℃) 15～60Ω/m电阻温度系数(α20～100℃) 6200～6600×10-6/℃绝缘电阻 ≥500MΩ(500V DC)耐热性 800℃弯曲半径 R≥2mm
图1是高阻限流型加热电缆的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1高阻限流型铠装加热电缆结构如图1所示，其中1是加热电缆外套管，由纯镍或Inconel600合金组成，2为螺旋状限流型合金加热丝，由镍基稀合金制做，3为高温石英纤维绝缘材料。
电缆的制作方式如下
首先，采用化学成份为Ni99.5％wt.，Si+Mn0.5％wt的镍基稀合金制成加热丝，将合金通过真空熔炼，热加工，冷加工及热处理制成直径为φ0.13mm的加热丝材。
然后，将上述加热丝制成螺旋结构，螺径为φ0.60。用高温石英纤维做绝缘支承材料，复合后铠装入纯镍套管内，经热、冷塑性变形制成外径为φ1.5mm的限流型铠装加热电缆。
上述电缆的性能指标见表2表2组成及性能 材料及参数套管材料及外径 Ni φ1.5mm芯线材料及外径 Ni基稀合金 φ0.11mm室温电阻(R20℃) 15Ω/m电阻比(R100℃/R0℃) 1.66绝缘材料 石英纤维绝缘电阻 ≥500MΩ(500V DC)耐热性 800℃弯曲半径实施 R≥2mm例2合金加热丝与电缆的成份、结构、工艺与实施例1相同。将加热丝制成φ0.11mm丝材，制成φ0.80螺径发热体，与高温石英纤维复合后装入Inconel 600合金套管，经变形加工制成外径为φ1.60的限流型加热电缆，室温单位电阻值为24Ω/m。其它性能同表2。
实施例3合金加热丝与电缆的成份、结构、工艺同实施例1，将加热合金制成φ0.10mm微细丝，然后制成φ0.85mm螺径的螺旋发热体，与高温耐火矿物纤维复合后装入纯镍套管，经变形加工制成外径φ1.45的限流型铠装加热电缆，室温单位电阻值60Ω/m，其它性能同表2中内容。
权利要求
1.高阻限流型铠装加热电缆，由合金加热丝、绝缘支承材料和金属导管构成，其特征在于加热丝的合金为镍基稀合金，名义化学成份为Ni99.0～99.5％wt.，Si+Mn0.5～1.0％wt.。
2.根据权利要求1所述的高阻限流型铠装加热电缆，其特征在于加热丝为螺旋状，螺旋状外径为φ0.60～0.85mm，室温电阻值15～60Ω/m。
3.根据权利要求1或2所述的高阻限流型铠装加热电缆，其特征在于加热丝的直径为φ0.10～0.15mm。
4.根据权利要求3所述的高阻限流型铠装加热电缆，其特征在于采用高温绝缘纤维做绝缘支承材料，绝缘电阻大于等于500MΩ(500VDC)。
5.根据权利要求4所述的高阻限流型铠装加热电缆，其特征在于高温绝缘纤维采用高温石英纤维绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的高阻限流型铠装加热电缆，其特征在于合金套管采用镍套管或Inconel 600合金，加热电缆外径φ1.4～1.6mm。
全文摘要
本发明涉及一种高阻限流型铠装加热电缆,它采用具有限流功能的新型镍基稀合金制成加热丝，该合金的名义化学成份为Ni99.0～99.5％wt.，Si+Mn0.5～1.0％wt.，上述加热丝被其制成螺旋结构，螺径为φ0.60～φ0.85，用高温绝缘纤维如高温石英纤维绝缘支承材料，复合后铠装入纯镍或Inconel 600合金套管内，经热、冷塑性变形制成外径为φ1.40～φ1.60mm的限流型铠装加热电缆。该铠装加热电缆具有高的单位电阻值和自动调节加热功率的功能，对降低加热器能耗，节约电能，提高加热器和传感器的可靠性具有积极的实际效果。
文档编号H05B3/54GK1455624SQ03117509
公开日2003年11月12日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者张平, 李多庄 申请人:重庆仪表材料研究所