[發明專利]多孔惰性材料及其在熱導元件上的應用

有效

• 申請號: 200710093111.1
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN101186490A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 朱正和;于慶;黃強;樊榮;廖德林;毛小波;李瑩瑩
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院重慶研究院
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明屬于一種惰性材料及其應用，具體的說，是一種多孔惰性材料及其在測量礦井CH₄濃度的熱導元件上的應用。

背景技術

在煤礦礦井中，需要對礦井中的CH₄濃度進行測量，目前都是采用熱導敏感元件來檢測甲烷，其原理在于甲烷和煤礦井下其他氣體的導熱率不同而進行檢測，由于氣體的導熱率數值太小不便直接測量，而是采用間接的測量方法，對導熱率的測量轉變成對熱導敏感元件的電阻變化的測量，此外，敏感元件的電阻變化和被測氣體中的甲烷含量在一定范圍內具有線性關系，因此可以通過測量電阻元件的電阻變化來直接確定待測氣體中的甲烷含量。20世紀初期就用金屬絲直接裸露制成熱敏元件，這種元件僅能測高濃度甲烷，而且較難長期保持儀器零點的穩定性。目前，都是采用鉑金絲涂上氧化鋁，然后用玻璃體包裹，其中鉑金絲的直徑在0.02毫米左右，中部盤繞成螺旋狀，兩端點焊在金屬引線上，利用氧化鋁耐高溫不導電，對盤繞的鉑金絲進行絕緣，玻璃體保證通電后鉑金絲的強度，這樣元件可以測量濃度較低的甲烷含量，穩定性能保證，但是由于包裹氧化鋁和玻璃體造成反應速度較慢，敏感性較差，傳輸信號距離短，達不到目前的新煤礦安全標準，同時原材料成本增加，加工工序增多造成生產中廢品率增加，整個鉑金絲重量增加與引線焊接處抗震，跌落非常容易損害，使用壽命不長。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種分布有納米級小孔，耐高溫、絕緣的多孔惰性材料。

本發明的目的之二在于提供一種多孔惰性材料鉑金絲在鉑金絲螺旋形部位上，使熱導元件靈敏度高、傳輸信號距離遠。

本發明的技術方案如下：一種多孔惰性材料其特征在于：包括下述重量份數配比的原料：

SiO₂???????????????????30～35

Zn(NO3)₂.6H₂O??????????15～20

Mg(NO3)₂.6H₂O??????????16～19

CaCO₃??????????????????6～9

Al₂O₃??????????????????6～8

ZrOCl₂.8H₂O????????????3～5

H₃BO₃??????????????????3～5

NaOH???????????????????1～2

KOH????????????????????1～2

將配好的粉體干磨半小時，濕磨1小時，在120℃烘箱烘干。放入鉑蒸發皿中煅燒，在1200±100℃保溫2～5小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊狀材料，干磨半小時，加水濕磨1小時，在120℃烘箱內烘干得到粉末，配比該烘干后粉末總重量3％～8％的SiO2，加水配置為濃度10～30％溶液，然后SiO₂溶液與所述烘干后粉末混合均勻制得多孔惰性材料。

多孔惰性材料用作熱導元件的用途。所述的熱導元件，包括氣室、元件架和鉑金絲，所述元件架由兩根引線上端穿過底部直徑大的圓形套筒，在該圓形套筒內填充燒制成型的陶瓷組成，所述圓形套筒下端面形成臺階，所述兩引線上端之間焊接有鉑金絲，該鉑金絲中部為螺旋形，所述氣室下端面開有兩個沉孔，其中一個沉孔與氣室上端面相通，所述兩元件架分別裝入兩沉孔內，所述引線下端位于氣室外，其關鍵在于：所述鉑金絲螺旋形的部分涂有多孔惰性材料。該多孔惰性材料，能達到絕緣、抗氧化、保證鉑金絲通電時的強度，同時分布有很多納米級的小孔，鉑金絲與空氣的接觸面積相對增多，靈敏度增高，測量更加準確，加工工序減少產品，原材料減少，產品合格率增高，傳輸信號距離更遠，能達到新煤礦安全標準。

上述引線與鉑金絲焊接處用耐溫絕緣材料包裹，耐溫絕緣材料為電工絕緣材料中的1032浸漆。提高了整個元件的抗震性，跌落不易損壞，使用壽命長。

上述氣室下端面沉孔的孔口裝有螺母，同時灌有環氧樹脂密封。所述氣室上端面的孔口過贏配合裝有過濾片，該過濾片用黃銅粉末冶金制得。整個元件下端密封效果更加牢固，不易損壞，測量數據更準確效果更好。