专利名称：限流型铠装加热电缆及元件的制作方法
技术领域：
本发明系一种金属套管铠装加热电缆及元件，用于飞机传感器的防冰除冰加热。与传统的铠装加热电缆不同，该电缆具有随温度变化自动调节加热功率的功能。
背景技术：
传统的金属铠装加热器由具有恒定的电阻率的合金加热丝，如Ni80Cr20合金等，不锈钢金属套管和矿物绝缘材料氧化镁(MgO)组成，在额定电压下，加热电缆的加热功率保持恒定，该加热电缆对飞机电源消耗大，同时由于较长时间处于恒定高功率工作状态，寿命和可靠性差，其使用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服传统金属铠装加热器的不足，设计一种限流型铠装加热电缆及元件，该电缆和元件具有随温度变化自动调节加热功率的功能。
本发明采用的是一种具有限流加热功能的镍-铁基新型合金加热丝，名义化学成分为Ni69～72％，Fe31～28％wt.。限流型镍-铁基(Ni-Fe)合金加热丝系经过真空熔炼，热加工，冷加工及热处理制备成直径为φ3.0mm的线材。该合金的室温(20℃)电阻率为0.19±0.01μΩ.m，平均电阻温度系数(20～100℃)为5000±500PPM/℃。常规Ni80Cr20合金加热丝的电阻温度系数仅为85PPM/℃，因此本发明的合金具有较强的随温度变化而自动调节加热功率的功能。
本发明电缆的获得是将上述合金加热丝与绝缘材料MgO粉铠装于Inconel 600、不锈钢或纯镍套管中，经热、冷变形和热处理制备成直径分别为φ1.0～1.5mm的系列限流型铠装加热电缆，室温单位电阻值为3.0～7.5Ω/m，室温绝缘电阻大于等于500MΩ(500V DC)。
本发明进一步提供一种由该电缆制成的加热元件。将上述电缆进一步加工制备成变断面加热元件，电缆一端为工作端焊点，另一端为密封的引线端。变径部分直径系列范围为φ0.7～1.0mm，长度为1.0～6.0m，室温电阻值为5～25Ω。该加热电缆和加热元件的电阻比(R100 ℃/R0℃)大于等于1.5，具有明显的快速加热和和自动调节加热功率的特性(限流特性)，与传统恒定电阻率的铠装加热器相比，明显降低了对电源的消耗，提高了工作的寿命和可靠性，具有理想的防冰除冰效果。
本发明的优点和积极效果(1)本发明采用的限流型合金(Ni-Fe)具有较高的电阻温度系数α20～100℃＝5000±500PPM/℃和较合适的室温电阻率ρ20℃＝0.19±0.01μΩ.m，高于Ni基稀合金电阻率，可使发热丝直径较大，便于微细铠装加热电缆的制作。与NiCr合金丝相比，具有明显的限流特性。(2)由上述限流合金加热丝制作的微细铠装加热电缆(φ1.0～1.5mm)和变断面加热元件，R100℃/R0℃＝1.5，与传统铠装加热器相比具有明显的快速加热和自动调节加热功率的特性(限流特性)，降低电能损耗，提高了工作寿命和可靠性，在应用中具有理想的除冰、防冰效果。(3)加热元件工作端采用变径结构，便于高阻元件引线端的承受电流载荷能力和引线工艺性能提高。
图1是限流型铠装加热电缆的结构示意图；图2是变断面限流型铠装加热元件的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1加热电缆镍-铁基合金加热丝的化学成份为70％Ni，30％Fe，经真空熔炼，热加工、冷加工及热处理，制备成一定直径的合金丝材，将其与金属套管(In.600，不锈钢或纯镍)和氧化镁绝缘材料组装成金属铠缆坯料，经热加工，冷加工和热处理制成套管直径为φ1.2mm的限流型铠装加热电缆，其芯线直径为φ0.25mm，室温单位电阻值为3.3Ω/m，其结构如图1，1是加热丝，2是氧化镁绝缘材料，3是合金套管，其性能如表1。
实施例2加热电缆合金加热芯线及加热电缆组成及工艺、结构同实施例1，将铠装加热电缆坯料经热、冷变形加工及热处理后制备成直径φ1.0mm的铠装加热电缆，芯线直径约φ0.20mm，室温单位电阻为7.5Ω/m。
实施例3加热元件合金芯线及加热电缆组成同实施例1，元件的形成是将铠装加热电缆一端作为工作端，进行变径加工至φ0.7×1000mm，并在其工作端将芯线与套管进行焊接连接，构成导电回路。电缆的另一端为引线端，即冷端，该端的引线与套管间采用绝缘材料密封，结构如图2，1是加热丝，2是氧化镁绝缘材料，3是合金套管，4是工作端焊点，5是引线端。本加热元件的室温电阻为9Ω，性能见表2。
实施例4加热元件合金芯线及加热电缆组成、结构及工艺同实施例1，将铠装加热电缆坯料进行变径加工制备成φ1.0×6000mm的变径铠装加热电缆元件，变径部分芯线直径为φ0.26mm，限流型铠装加热电缆元件的室温电阻值为19Ω。
表1构成及性能 材料及参数套管及外径 Inconel 600 φ1.2mm加热丝及直径 NiFe φ0.25mm绝缘材料 MgO长度 4500mm室温电阻(20℃) 15Ω电阻温度系数 5000PPM/℃耐热性能 800℃弯曲半径 ≥3mm绝缘电阻 ≥500MΩ(500V DC)表2构成及性能 材料及参数套管及外径 Inconel 600φ1.0×80+φ0.7×1000mm加热丝及直径 NiFeφ0.18×100+φ0.16×1000mm绝缘材料 MgO室温电阻(20℃) 9Ω电阻温度系数 5000PPM/℃绝缘电阻 ≥500MΩ(500V DC)耐热性能 800℃弯曲半径 ≥3mm
权利要求
1.限流型铠装加热电缆，由合金加热丝、绝缘材料氧化镁和金属套管构成，其特征在于加热丝合金采用镍-铁基加热合金，化学成分为Ni69～72％，Fe31～28％wt。
2.根据权利要求1所述的限流型铠装加热电缆，其特征在于合金加热丝的直径为φ0.16～0.26mm。
3.根据权利要求1或2所述的限流型铠装加热电缆，其特征在于金属套管采用Inconel600、不锈钢或纯镍套管。
4.根据权利要求3所述的限流型铠装加热电缆，其特征在于金属套管的直径为φ0.7～1.5mm。
5.根据权利要求4所述的限流型铠装加热电缆，其特征在于电缆的室温电阻值为3.0～7.5Ω/m。
6.采用权利要求1限流型铠装加热电缆制成的加热元件，其特征在于将电缆的一端作为元件的工作端，设有工作端焊点，该端进行了变径；电缆的另一端为引线端，并在端面用绝缘密封材料密封。
7.根据权利要求6所述的加热元件，其特征在于引线端的变径部分直径范围为0.7～1.0mm，长度为1.0～6.0m。
8.根据权利要求6或7所述的加热元件，其特征在于加热元件的室温电阻值为5～25Ω。
全文摘要
本发明涉及一种限流型铠装加热电缆，它采用具有限流加热功能的镍－铁基新型合金加热丝，名义化学成分为Ni69～72％，Fe31～28％wt.，该合金加热丝与绝缘材料MgO粉铠装于Inconel 600、不锈钢或纯镍套管中，制备成直径分别为φ1.0～1.5mm的系列限流型铠装加热电缆。本发明进一步提供由该电缆制成的加热元件，它是将上述电缆进一步加工制备成变断面加热元件，电缆一端为工作端焊点，另一端为密封的引线端。本发明的加热电缆和加热元件的电阻比(R
文档编号H05B3/40GK1455623SQ03117510
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, 郭为民, 刘奇 申请人:重庆仪表材料研究所