专利名称：热电变换器的制造方法
技术领域：
本发明涉及制造包含多个由两类导电丝形成的串联热电偶的热电变换器的方法，本发明也涉及采用该方法取得的热电变换器。
为提高这样的热电变换器产生的有效功率，(在众多方法中)常规的方法是增加热电偶的数量，从而探索可以经济、快速、可靠地取得包含大量串联热电偶的装置的制造方法。
本发明的目的就是解决这些问题。
在本发明的较佳实施例中，导电线是纬线，由绝缘材料制作的线是经线。
根据本发明的编织方法速度快，并且通过并排布置大量经线，形成许多分别包括大量串联热电偶的平行编织带。绝缘经线的间隔减小了编织数目并且有利于编织。
由电绝缘材料制作、不在导电线上滑动的线，以规则的间隔插入到绝缘线中，是有好处的。它们对导电线的磨擦力使这些线移到一起，并定位，以便于焊接和切割操作，特别是考虑到其它绝缘线由玻璃纤维制作，易于在导电线上滑动，这种优点是显著的。
两个两个地焊接并切割形成热电偶结的导电线部分，最好是在两个这种间隔预定距离(例如几毫米，足以进行导电线的焊接和切割)的电绝缘防滑线之间。
将纬线引入经线时，通过将两类导电线放置到上述由绝缘防滑材料制作的线之一或两个的相同侧，而在所需接触区域中将两类导电线移到一起，比较有利。
最好通过激光焊接或电弧焊接进行导电线在接触区的焊接。使所述与纬线接触的部分在电源连接的电极之间通过，使电极间通过的纬线触发电弧，对接触部进行焊接和切割，从而可较好地自动完成焊接操作。
将两行电极设置在由上述经线和纬线组成的编织物的纬线方向两侧，并通过使编织物在这两行电极间前进，以能在所有平行编织带的相同纬线上自动同时完成所有的焊接和切割操作，来形成热电变换器。
也可改用等离子体焊接或其它技术执行纬线焊接。
在焊接和切割导线后，将所得编织带在涂敷上一层或一片电绝缘绝热材料(例如玻璃纤维层)后，卷绕或折叠并切割成所需长度。
例如，在卷绕或折叠前，将纬线的焊接末端涂敷上电绝缘物，如蜡或清漆。如此，则热电偶带在卷绕或折叠前就无需涂覆绝缘层或绝缘片。
然后，将缠绕或折叠的热电偶带放置到由电绝缘绝热材料制作的护套中，而导电线的末端嵌入电绝缘绝热材料层中。
替换的方案是，将缠绕或折叠的热电偶带用陶瓷类绝热绝缘材料进行真空浸渍。
图7根据本发明的热电变换器的轴向示意图。
详细描述
图1是根据本发明的编织方法主要阶段的示图，其中由电绝缘材料(诸如玻璃纤维)制作的经线10与交替引入到经线中去的两类导电纬线12、14一起编织。这些导电线12、14沿编织物总宽度按规则间隔相互焊接，以形成在编织物长度方向上延伸并在编织物宽度方向上交叉并列的多个平行热电偶带中的热电偶。
在编织中，经线10具有预定常数的径向张力，而交替编织到经线的纬线12、14在经线外部切割，并具有略大于编织宽度的长度，从而在经线的两侧略为伸出。
为了将纬线按规则的间距焊接在一起，纬线必需在所需焊接区中两个两个地移并到一起。
根据本发明，由优选的具有较大直径的经线18来完成上述移并，经线18按玻璃纤维线10有规则间隔地插入，它是由不用会在纬线12、14上滑动的电绝缘材料制作，例如，线18可由塑料材料(诸如聚乙烯)制作。
这些经线18与纬线对12、14编织一起(而不是单根的纬线)，这样各条经线18通过纬线对12、14上面，插到下一对纬线12、14下面，再引到再下一对纬线12、14上面，如此交替等等。
这种编织方法具有将一对纬线中的两条线12、14合并到一起的效果，这来源于加到线18上的径向张力、其较大的直径以及纬线12、14上没有径向张力。这种移并使两条纬线12、14在经线18通过的点上互相接触。
为了清楚地确定一对纬线12、14的焊接区，将两条线18在径向并排设置是有利的，如图1所示，在两条线18间可完成焊接。
这样将各线对中的两条线12、14在两条相继的经线18间移近(如图1中的20所示)。
在径线横端，纬线12、14的末端通过一条聚乙烯线18或两条相继线18(它们相互间具有预定的短间隔)也合并在一起(如22所示)。
如图4(较大比例)所示，可通过两条相继线18，这两条经线18能将两条纬线12、14合并在一起以形成两条纬线间的接触区20，在这两条经线中，第一条在两条纬线下面，而第二条在两条纬线上面。对于下一对纬线12、14，第一条线18穿过两条纬线上面，而第二条在纬线之下，等等。
在图5示出的替换情况中，两条相继经线都穿过纬线12、14下面，再穿过下一对纬线12、14上面，等等。
后面的操作包括分别在每两条纬线12、14的接触区20、22将它们焊接。
在此实施例中，通过在两个连接到交流电源26输出端的电极24间进行电弧放电来完成焊接，电源峰值电压可达500V量级或更高。设置电极24，使之为一个在纬线对接触区20的通道之上、另一个在其下，它们间的距离为当在这些电极间不放置成对纬线12、14时，不在电极24间触发电弧，另一方面，在电极间通过一对纬线时，则在电极间触发电弧。该电弧完成两条纬线12、14在其接触区20(或22)中的焊接，并同时烧断焊接区的中间部分，其结果是能够焊接两条纬线并在纬线中间将它们切割开。
在图4和图5的较大比例示图中，两条纬线12、14的焊接部分用标记28表示。它们用相应于由电弧熔解的两条线的接触区20的中间部分的空隙30分离。
将两行平行的电极24分别处于由纬线12、14和经线10、18组成的编织物的上面和下面。这些电极平行于纬线延伸，并包括数目等于编织物热电偶平行带数目加1的多个电极。
也可采用由计算机控制的发生器产生的激光束执行纬线12、14的焊接和切割。
编织物32由在焊接装置间穿行的纬线和经线组成，包含多个相互分离和独立的平行编织带34。
各个编织带34包括多个在线12、14末端焊接28形成并沿带34串连的热电偶。
根据本发明，在经线10、18间的预定短距离简化了编织并减小了热电偶带的成本。例如，玻璃纤维经线10的直径可为0.3-0.5毫米量级，两条相继线10间的间距为约2到5毫米。由聚乙烯或相似材料制作的经线18的直径大于纬线直径，如，是纬线直径的1.5至2倍，而(例如)两条相继线18间的距离等于两条相继线10之间的距离或比其更大，以(如果必需)有助于纬线的焊接。
例如，这些纬线是具有直径量级为0.15毫米的线，两条相继线12、14间的距离为0.6毫米。
根据本发明制作的热电偶带34的宽度可进行调节，以适于用这些热电偶所设计的应用，例如，当它们的直径是0.15毫米时，其宽度是15毫米。
当由经线和纬线制作的编织物宽度大约一米时，同时制作的热电偶平行带34的数目大约为66。
例如，在带34一侧热电偶间的间隔为1.5毫米，编织速度为80毫米每分钟，根据本发明的方法使制造带66包括6400个结(每小时)，即每个编织小时3200个串联的热电偶。
在编织物出口，各条热电偶带34涂敷有宽度基本等于热电偶34带宽度的电绝缘材料带36，例如，这条带36由薄编织物或玻璃纤维的非编织品或类似材料组成。由两条带34和36组成的该织件随后卷绕，以形成在两个轴向端包括热电偶的线团或滚筒38。
由带34、36组成的该织件也可折叠为锯齿形以代替卷绕。
根据另一种替换方式，为了防止卷绕或折叠时的短路，纬线焊接端形成的结可先涂敷诸如清漆或蜡这样的电绝缘材料。在这种情况中，当带卷绕和/或折叠时，覆盖结的材料层形成结间的支架，这防止结间的短路，以防绝缘带36无效。
当然，热电偶带34根据应用的需要可切割为所需的长度，从而形成包括预定数目和预定直径的串联热电偶的滚筒38。
如图7所示，接着将各个滚筒38放置在由电绝缘材料制作的外套40中，由纬线的焊接结28形成的热电偶嵌入在绝热和绝缘材料层42中。
这些层42构成了允许结28和外部介质间热交换的改进的辐射，这是有利的。
在本发明的较佳实施例中，外套40和层42由陶瓷制作。
外套40对于热结侧的层42是机械独立和热独立的，这是有利的，即该结当热电变换器工作时暴露于高温介质。事实上，这促使外套40和形成变换器的热电偶的导电线12、14间的热膨胀差。这也使得形成嵌入有热电偶热结28的材料层42和相应外套40末端间的空气层44，从而减小了从外套40到嵌入有热电偶冷结的材料层42的热交换。
外套40与包含热结的层42无关，能够保护包含冷结的层42。
在替换的方案中，卷绕(或折叠)带38(可包含绝缘带36或不包括)在真空中浸渍到陶瓷类绝热和绝缘材料中，该材料根据环境温度的温度范围在大约150℃和700℃之间，并在冷却时硬化。在浸渍缠绕带前，在陶瓷类绝热和绝缘材料的层42中较佳嵌入焊接结28。焊接结28也可嵌入到形成上述层42辐射的浸渍材料中。
当然，根据本发明的方法也能够采用导电经线和电绝缘材料制作的纬线来替换设计。
权利要求
1.一种制造热电变换器的方法，该热电变换器包括多个串联的热电偶，且热电偶是通过将平行并交替地排列的两类导电线(12，14)与由绝缘材料制作的线(10)编织制作，其特征在于，该方法包括沿导电线(12，14)以预定的间隔两个两个地将导电线移并到一起，在导电线的接触区(20)将其焊接，以及在焊接层将导电线分割以得到平行编织带(34)，其中导电线(12，14)的末端串联连接形成热电偶结。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，导电线(12，14)是纬线，绝缘线(10)是经线。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，它包括于由电绝缘材料制作的线(10)中按一定间隔插入由在导电线上不滑动的诸如塑料材料等电绝缘材料制作的线(18)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，它包括在绝缘防滑材料制作、以预定距离相互分离的两条线(18)间，两个两个地焊接导电线(12，14)。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，导电线(12，14)没有经向张力。
6.如权利要求3到5中任一项所述的方法，其特征在于，它包括移动两条导电线(12，14)，使它们通过由绝缘非滑动材料制作的线(18)的相同侧，将其焊接在一起。
7.如权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，它包括在导电线(12，14)的接触区(20)通过电弧或通过激光焊接或等离子体焊接来焊接和切割导电线。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，它包括在连接到交流电源(26)的两行电极(24)间通过由导电线和绝缘线组成的编织物(32)，电极(24)在导电线(12，14)的接触区(20)的每侧上是成对的。
9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，绝缘线(10，18)相互间隔。
10.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接和切割导电线(12，14)后，编织带(34)涂敷有由电绝缘材料制作的带(36)，它们是卷绕和/或折叠的。
11.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在缠绕和/或折叠前，至少导电线(12，14)的焊接末端(28)涂敷诸如蜡或清漆这样的电绝缘产品，然后将编织带(34)折叠和/或卷绕。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在卷绕和/或折叠后，编织带(38)放置到由电绝缘材料和绝热材料制作的外套(40)中，导电线的焊接末端(28)嵌入到绝热材料和电绝缘材料的层(42，46)中。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，至少嵌有导电线焊接端(28)的绝热材料的一层(42)与所述外套(40)之间是机械和热独立的。
14.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在缠绕和/或折叠后，编织带(34)真空浸渍陶瓷型绝热绝缘材料，而线(12，14)的焊接结(28)嵌入到陶瓷型绝缘材料层中。
全文摘要
一种制造热电变换器的方法，包括将电绝缘材料制作的线(10)与平行并交替排列的不同类型的导电线(12，14)编织起来；以预定间隔将导电线成对地移到一起；在其接触区(20)将它们焊接；在焊缝处将其切割，从而获得在其径向边缘上包括大量串联热电偶的编织带(34)。
文档编号G01K7/02GK1478197SQ0181989
公开日2004年2月25日 申请日期2001年11月30日 优先权日2000年12月1日
发明者爱德华塞拉斯 申请人:法国石油研究所, 爱德华塞拉斯