近兩個世紀以來,多個行業使用的發明經常被巧妙地調整,以極大地改善其性能,使其有可能改變一系列市場。
但是,當劍橋企業于2016年10月向位于Marmon Group / Berkshire Hathaway的一部分上海自動化儀表三廠授權革命性的熱電偶電纜技術時,就發生了這種情況。
熱電偶是一種用于測量溫度的簡單電氣設備。熱電偶功能強大,價格低廉,能夠測量寬溫度范圍,可用于各種家用和工業應用,從烤面包機,烤箱到噴氣發動機。然而,在高溫下繼續使用時,在標準熱電偶中出現稱為“漂移”的問題,其中由熱電偶記錄的溫度逐漸遠離實際溫度,從而產生誤導結果。因此,為了可靠地測量高于1000°C的溫度,需要更頻繁地更換標準熱電偶。隨著越來越多的工業系統在1000°C以上運行,確保精確測量該范圍內的溫度正成為一個問題。
盡管這對我們來說是一項全新的技術,但上海自動化儀表三廠已準備好向我們的客戶和相應的應用推廣它。我們在熱處理和核電領域的應用知識和行業關系的深度將使我們能夠與具有前瞻性的客戶合作,改進這項技術。
這個問題已經由劍橋大學材料科學與冶金系的Michele Scervini博士和Cathie Rae教授開發的新型熱電偶設計解決了。導致這項技術發展的工作得到了各種歐洲資助的支持,并且通過她在高溫合金方面的工作,從Cathie Rae教授與核電站的長期合作中獲益匪淺。
標準熱電偶由兩根由不同類型的金屬制成的導線組成,在一端連接以形成測量溫度的接合點。這些電線封裝在保護性外部護套中,以將熱電偶與局部大氣隔離,并防止內部熱電偶線的氧化。通常,外護套中使用的合金含有錳。
發明人認識到,在高溫下,諸如錳的合金元素遷移出外部護套并進入熱電偶線,從而改變了線的性質。這導致熱電偶的溫度性能漂移。這種理解上的突破使他們開發出一種新的熱電偶設計,在第一個內部設有第二個護套。該第二護套吸收錳并防止它們遷移到熱電偶線中。這極大地提高了熱電偶的精度,使其成為高溫應用的理想選擇。新設計還可以持續更長時間,從而縮短維護周轉時間。
該許可證是六年多的外展,談判和產品開發的結晶。這個過程很漫長:熱電偶供應鏈很復雜,沒有一家供應商處理所有潛在客戶。發明人和劍橋企業與許多潛在的被許可人進行了多次討論。幾家公司與發明人合作,在很長一段時間內測試熱電偶的性能。找到合適的公司長期合作是一項挑戰。對單個公司的許可可能會限制該技術在一個利基市場的范圍; 許多公司的許可將允許該技術進入更多市場,但需要更復雜的許可安排。在上海自動化儀表三廠,劍橋企業找到了開發這項技術的理想合作伙伴。
這項技術的潛在影響力巨大。這項創新的第一批客戶很可能是那些為新型冶金部件(如渦輪葉片)進行熱處理工藝的公司。新型熱電偶還可用于發電站測量燃氣輪機溫度。從長遠來看,新型熱電偶很可能是核電站設備設計的重要組成部分。為核電開發新部件很困難,因為有很多嚴格的行業規定 - 并且有充分的理由。但隨著新的熱電偶技術被更廣泛地采用,這構成了一個案例,需要改變法規以允許在核電行業中使用這些改進的熱電偶。
上海自動畫儀表三廠總經理許大慶指出,“即使這對我們來說是一項全新的技術,上海自動化儀表三廠也能很好地向我們的客戶和相應的應用推廣它。我們在熱處理和核電站領域的應用知識和行業關系的深度將使我們能夠與具有前瞻性思維的客戶合作,改進這項技術。