CN101828424B - 用于电阻元件的端子 - Google Patents
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Abstract
一种用于硅化钼或该材料的合金制成的电阻元件的端子，所述端子(1)设置成穿过炉壁(3)或炉顶或相应的绝缘壁，其中位于所述元件(2)的热区(4)的每端处的所述端子(1)的直径大于所述元件在热区(4)中的直径。本发明的特征在于，端子连接器(5)连接至每个端子(1)，端子连接器(5)由铝制成，端子连接器(5)的长度完全或部分地构成组合后的端子长度的长度，其中组合后的端子长度为所述元件的相关端子(1)和端子连接器(5)的长度。
Description
技术领域
本发明涉及用于对电阻元件供应电流的端子。
背景技术
这样的元件是已知的，且通常由硅化钼材料和该材料的各种合金组成。
这样的元件具有热区，在热区两端存在端子。在热区位于炉中的应用中，为了加热炉腔，端子穿过炉壁。端子连接至炉腔外侧的电导体。端子通常由与热区相同的材料构成，但是它们的直径大于元件的构成热区的部分的直径，以便以此方式降低端子中不期望的功率损耗(power development)。
在热区的长度和端子的长度之间的正常比率的情况下为热区和端子选择的横截面引起端子中的功率损耗，该功率损耗构成所供应的总功率的约10％。
元件可负载有高表面功率，且以此方式产生高功率集中。高表面负载的存在引起高电流，且因而进一步在端子中引起不期望的功率损耗。
此外，端子中的功率损耗对绝缘壁穿透部件可多长设定了限制。穿透部件的绝缘能力越高，穿透部件能够越短，以便防止端子中发生过热。能够与常规绝缘材料一起经济地使用的壁和顶的厚度约300-400mm。对于具有名称为“Kanthal Super”的元件，基于表面功率、元件尺寸和穿透部件的材料选择，穿过炉壁的穿透部件可被限制到150-200mm。绝缘厚度的差异在壁或顶绝缘厚度大于穿透部件长度的情况下出现，由此存在于穿透部件处的绝缘材料外侧的敞开空间导致穿过绝缘材料的能量流动的增加，即：比如果穿透部件为相同厚度且另外与绝缘材料具有相同的绝缘能力的情形的能量损失高。
另一问题是，基于MoSi2合金，在某些情况下端子具有400-600℃的温度，在该温度下有害物形成。有害物为形成在未受保护的MoSi2表面上的低温氧化物。MoSi2元件上的通常表面层为SiO2，其保护以免氧化。这个表面层通常情况下不能保持完好无损，因而会形成有害物。在许多情况下，这是限制元件的寿命的因素。
端子周围的密封在具有受控气氛的装备中使用陶瓷垫圈来实现，其不能被认为是“气密的”。端子的较高的温度以及MoSi2的脆性和对热冲击的高度敏感性限制了在实现密封的穿透部件中传统的机械解决方案的使用。
端子和热区相对于横截面的面积比通常为1∶4。对于端子来说材料成本因而是相当高的，且在许多情况下，其决定了绝缘厚度和绝缘外侧的突出的长度的选择。后者导致电连接处增加的高接触温度和增加的过渡电阻的风险。绝缘厚度减小到最小以及增加的过渡电阻构成了增加的功率损失。
通过使用元件保持器将元件保持在穿透部件中的适当位置，元件保持器防止元件向下滑入穿透部件中，或在水平安装中，防止因热膨胀和收缩而滑动。目前使用双保持器和单保持器。双保持器具有与端子接触的陶瓷区域，而单保持器可具有陶瓷或金属接触区域。保持器通过施加压力的螺钉连接而与所有系统中的端子接触。使用太低的压力或者压力因热影响而降低，螺钉连接以错误方式接触其实很正常。这导致端子滑入保持器并引起元件变形，这可导致元件失效。接触也可设置成较靠近炉的绝缘材料，从而温度增加，且这可导致触点过热以及因此元件失效。
因而，获得太高温度的端子引起许多问题。
在炉中发生的某些过程产生气体形式的反应产物，其可在低温下冷凝。沿端子形成冷凝物出现一个问题，且这可导致随后的问题，这取决于冷凝物的类型。一个这样的问题是，端子可变得固定并防止遭受热膨胀或收缩，且这导致变形或元件失效。另一问题是，冷凝物可能与MoSi2反应，且这导致还原或腐蚀，随后元件失效。第三个问题是，冷凝物导电，且可引起涡电流以及端子之间的短路。
发明内容
本发明提供对上述问题的解决方案。
因而，本发明涉及用于硅化钼或该材料的合金制成的电阻元件的端子，该端子设置成穿过炉壁或炉顶或等同的绝缘壁，其中在该元件的热区的每端处，端子的直径比元件在热区中的直径大，且其特征在于，端子连接器连接至每个端子，端子连接器由铝制成，端子连接器的长度完全或部分地构成组合后的端子长度的长度，其中组合后的端子长度为元件的相应的端子和端子连接器的长度。
附图说明
下面部分地结合在附图中示出的本发明的实施方式详细说明本发明，其中：
图1示出根据本发明并根据第一设计的用于电阻元件的端子和端子连接器的横截面，
图2示出根据本发明并根据第二设计的用于电阻元件的端子和端子连接器的横截面，
图3示出穿过炉壁的组装好的端子，炉壁在附图中由阴影示出。
具体实施方式
因而，图3示出用于硅化钼或该材料的合金制成的电阻元件2的端子1。端子1设置成穿过炉壁3或炉顶或相应的绝缘壁。电阻元件具有两个端子。在该元件的热区4的每端处，端子1的直径大于热区的直径，附图中只示出了其中的一部分。
根据本发明，端子连接器5连接至每个端子1。端子连接器5由铝制成。而且，端子连接器5的长度完全或部分地构成组合后的端子长度的长度。常规上，端子的长度对应于端子1和端子连接器5的组合后的长度。
根据本发明的解决方案因而基于开发高电导率铝及其功能设计方面的适合性，并且该方案是将电阻元件的硅化钼材料接合到铝，其中铝部分构成组合后的端子长度的全部长度，或者全部长度的较大部分。
根据一个优选实施方式，端子1和端子连接器5之间的接触区域6大于端子1的横截面，如图1和图2所示，其中端子1和端子连接器5相互分离。这产生较低的过渡电阻。
根据另一个优选实施方式，端子1的自由端7在端子和端子连接器之间的接合区域变窄，同时，端子连接器具有腔8，腔8具有相对应的互补形状。
接合的一个有利方法是通过已经被熔化的端子连接器的接合表面6a和随后施加于端子连接器的接合表面的端子的接合表面6b来将端子附接到端子连接器，在此之后被熔化的材料凝固。
图1示出的可选实施方式是端子的自由端9为直径小于端子的其余部分的直径的柱形，且端子连接器具有相对应的钻孔10。
优选地，端子1设置有通过热喷射而施加并被加工来实现所述形状的铝。
一个优选设计是所述柱形部分9和所述钻孔10设置有相互作用的螺纹。这使得容易从端子连接器移除不起作用的电阻元件，这之后，能重新使用端子连接器。
端子到端子连接器的附接的另一选择是通过压力而连接端子和端子连接器，其中主要的是端子连接器被变形。
附接构造的另一选择是端子1的端表面11和端子连接器5的端表面12是平的，并且分别位于与端子和端子连接器的纵轴垂直的平面中，且端表面11、12通过摩擦焊接而相互附接，如图3所示。
当硅化钼的全部量或大部分量由具有相同横截面的铝代替时，电阻降低高达35倍，这是因为整个端子由端子连接器替代，且平均温度随后为600℃，而同时热传导性增加7倍。
降低的功率损耗一般减少能量损失。
降低的功率损耗也使得可以使用较长的绝缘穿透部件以及因而降低损失成为可能。使用铝的高热传导率使得在相当高于铝熔点的周围环境温度下设置硅化钼和铝之间的接合成为可能。这使得选择接合位置成为可能，考虑到当前的密度、周围环境温度和通过端子连接器的任何气体供应，其可被提供使得端子部分在超过600℃的温度下操作。
根据非常优选的实施方式，端子连接器5设置有一个或多个内通道13、14，内通道13、14通过入口15供应冷却气体，例如空气、氮气或氩气，它们通过出口16、17而被注入炉腔内。
铝部分通过气体供应来冷却，限制了较高的热传导率的负面效应，同时气体被预加热。在端子周围发生冷凝的应用中，穿过端子的气体供应能减小或消除冷凝问题。
因为整个端子或端子的大部分为铝制的，所以能使用气密的机械穿透部件，这是因为允许铝在张紧下被固定在适当位置。在端子1处出现的热运动被传递到韧性的铝部分，这部分能变形而并不引起失效。可以允许水冷却或其它强制冷却，且垫圈材料能选择成提供抵抗气体通过的最好密封。
因而，上面提到的问题能通过本发明来解决。
上面描述了多个实施方式，但是，明显，例如能在端子连接器中使用铝合金。此外，能以其它方式设计接合表面。而且，能进行其他修改而不偏离上述功能。
因此，本发明不被考虑为限制上述具体实施方式，因为能在所附权利要求的范围内对本发明进行改变。
Claims (10)
1.一种用于硅化钼或该材料的合金制成的电阻元件的端子，所述端子(1)设置成穿过炉壁(3)或炉顶或相应的绝缘壁，其中位于所述元件(2)的热区(4)的每端处的所述端子(1)的直径大于所述元件在所述热区(4)中的直径，其特征在于，端子连接器(5)连接至相应的端子(1)，所述端子连接器(5)由铝制成，并且所述端子连接器(5)的长度完全或部分地构成组合后的端子长度的长度，其中所述组合后的端子长度为所述元件的相关端子(1)和所述端子连接器(5)的长度，所述端子连接器(5)设置有一个或多个内通道(13、14)，所述内通道(13、14)设置成通过入口(15)供应冷却气体，所述气体设置成通过出口(16、17)而被注入炉腔内。
2.如权利要求1所述的端子，其特征在于，所述端子(1)和所述端子连接器(5)之间的接触区域大于所述端子的横截面。
3.如权利要求1或2所述的端子，其特征在于，所述端子(1)的自由端(7)在所述端子(1)和所述端子连接器(5)之间的接合区域中变窄，并且所述端子连接器(5)具有腔(8)，所述腔具有相对应的互补形状。
4.如权利要求1或2所述的端子，其特征在于，所述端子(1)通过已经被熔化的所述端子连接器的接合表面(6a)和随后施加到所述端子连接器的所述接合表面的所述端子的接合表面(6b)而附接至所述端子连接器(5)，在此之后被熔化的材料凝固。
5.如权利要求1或2所述的端子，其特征在于，所述端子(1)的自由端(9)为直径小于所述端子的其余部分的柱形，且所述端子连接器(5)具有相对应的钻孔(10)。
6.如权利要求1或2所述的端子，其特征在于，所述端子(1)设置有铝，铝通过热喷射来施加，并且铝被加工来实现所述端子的形状。
7.如权利要求5所述的端子，其特征在于，所述柱形部分(9)和所述钻孔(10)设置有相互作用的螺纹。
8.如权利要求1或2所述的端子，其特征在于，所述端子(1)和所述端子连接器(5)通过压力而接合，其中主要的是所述端子连接器(5)被变形。
9.如权利要求1所述的端子，其特征在于，所述端子(1)的端表面和所述端子连接器(5)的端表面是平的，且分别位于与所述端子和所述端子连接器的纵轴垂直的平面中，且所述端表面(12)通过摩擦焊接而相互附接。
10.如权利要求1所述的端子，其特征在于，所述冷却气体为空气、氮气或氩气。
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