[發(fā)明專利]溫度傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580071642.3
• 申請(qǐng)日: 2015-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN107110712A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N.格雷茲;P.扎克雷夫斯基;P.卡斯特羅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法雷奧電機(jī)控制系統(tǒng)公司
• 主分類號(hào): G01K1/08
• 分類號(hào): G01K1/08;G01K7/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 葛青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括熱電偶的溫度傳感器，其意于測(cè)量可自-40℃至1200℃變化的溫度，尤其是在機(jī)動(dòng)車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)組中。

背景技術(shù)

如圖1所示，溫度測(cè)量裝置傳統(tǒng)地包括溫度傳感器2，該溫度傳感器2通過允許將溫度傳感器連接到測(cè)量設(shè)備4的延伸電纜3而被延長(zhǎng)。溫度傳感器2傳統(tǒng)地包括金屬保護(hù)套5和止擋件6，該止擋件6安裝在保護(hù)套5上并根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用而被調(diào)整。

測(cè)量設(shè)備4意于解釋由溫度傳感器2提供的并通過延伸電纜3傳遞的電信號(hào)。該解釋允許估測(cè)溫度傳感器的端部所經(jīng)受的溫度。

在保護(hù)套5的內(nèi)部，溫度傳感器2傳統(tǒng)地包括熱電偶7和礦物絕緣體8(傳統(tǒng)地由氧化鋁或氧化鎂制成)，這允許熱電偶抵御環(huán)境限制、尤其是抵御高溫。

如圖2所示，熱電偶7是第一和第二導(dǎo)電線10和12的組件，第一和第二導(dǎo)電線10和12在熱點(diǎn)13處彼此端對(duì)端地連接。根據(jù)眾所周知的塞貝克效應(yīng)(l’effet Seebeck)，第一和第二導(dǎo)電線的端子處的電勢(shì)差ΔU取決于在熱點(diǎn)處的溫度T₁和在所述端子處的溫度T₀之間的差。

熱電偶式溫度傳感器尤其用于熱力發(fā)動(dòng)機(jī)組中，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)組中，該熱電偶式溫度傳感器經(jīng)受可在從-40℃至1200℃的范圍內(nèi)變化的溫度。

為了制造意于這樣的應(yīng)用的溫度傳感器，傳統(tǒng)地采用按照以下步驟的方法：

首先，制造礦物絕緣電纜14、或MIC電纜(在英語中為“mineral insulated cable”)。

礦物絕緣電纜包括金屬保護(hù)套5，并在保護(hù)套5的內(nèi)部包括由適于形成熱電偶的材料制成的兩條熱電偶線10和12，這兩條熱電偶線借助于礦物絕緣體8彼此絕緣并與保護(hù)套5絕緣。

礦物絕緣電纜通常以卷狀物的形式被輸送。其然后被拉直，然后被切成部段(圖3a)。

為了形成這兩條熱電偶線之間的接合部、或“熱點(diǎn)”13，從礦物絕緣電纜的端部中的一個(gè)、通常在約為2至10mm的深度上取走一些礦物絕緣體(例如通過噴砂處理或刮研)。在該被稱為“遠(yuǎn)側(cè)”端部的端部處，這兩條熱電偶線由此從絕緣體露出，同時(shí)被保護(hù)套5環(huán)繞(圖3b)。

熱電偶線的由此暴露的兩個(gè)端部機(jī)械地靠近，直至彼此接觸、然后例如通過電焊接彼此連接(圖3c)。

保護(hù)套的鏤空端部然后可選地可被與礦物絕緣電纜的礦物絕緣體相同或不同的絕緣材料填充，，然后被再封閉以保護(hù)熱電偶，例如通過電焊接(圖3d)。

此外，在保護(hù)套的封閉之后或在礦物絕緣電纜的切割之前，傳統(tǒng)地，在保護(hù)套5的遠(yuǎn)側(cè)端部處制成縮徑部15(傳統(tǒng)地通過拉絲或鍛造)。縮徑部傳統(tǒng)地允許改善溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間。

這樣的制造方法難以自動(dòng)化，并且目前需要棘手的手工操作。

因此，存在對(duì)這樣的解決方案的需求：該解決方案允許方便熱電偶式溫度傳感器的制造自動(dòng)化。

本發(fā)明的目的在于滿足該需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種用于制造熱電偶式溫度傳感器的方法，該方法包括以下相繼的步驟：

a)將兩條熱電偶線引入由陶瓷材料制成的支撐管中，直至這兩條熱電偶線超過所述支撐管之外(在支撐管的與所述兩個(gè)熱電偶線被引入支撐管中所經(jīng)由的側(cè)相反的側(cè))，所述陶瓷材料是氧化鋁(Al2O3)基或氧化鎂(MgO)基的，但也可以是屬于陶瓷族的其它材料或它們的混合物AIN、BN、SiO2或其它。

b)焊接所述熱電偶線的超出所述支撐管之外的端部，以形成熱電偶熱點(diǎn)；

c)與前述步驟獨(dú)立地，但在步驟d)之前，將支撐管至少部分地引入由不銹鋼制成的加強(qiáng)管中，該不銹鋼通常屬于因科鎳合金(Inconel)族或是310S、或根據(jù)應(yīng)用限制所選擇的其它不銹鋼；

d)將蓋帽固定在所述加強(qiáng)管上，以保護(hù)所述熱點(diǎn)。

如在接下來的說明中將更加詳細(xì)地看到的，這樣的方法能夠被自動(dòng)化。

根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括以下優(yōu)選的可選特征中的一個(gè)或多個(gè)：

-支撐管被分隔；

-蓋帽在被固定在支撐管上之前具有縮徑部；

-蓋帽被成形為覆蓋支撐管的外側(cè)向表面的90％以上；

-蓋帽由因科鎳合金制成，這賦予隨著時(shí)間的良好的穩(wěn)定性；

-在組裝蓋帽之前，蓋帽填充有絕緣材料，該絕緣材料優(yōu)選地是粉狀的，其由從氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁和/或氮化硼選擇的材料制成。