温度传感器和制造温度传感器的方法技术

技术编号:14412970 阅读:84 留言:0更新日期:2017-01-12 00:58
公开了一种温度传感器(100)。该温度传感器包括矿物绝缘的供电线(108)、有底金属管(102)以及固定在支持结构中的温度传感元件。有底金属管的开口端部(102B)机械地连接至矿物绝缘的供电线。导线连接件将温度传感元件机械联接并电联接至矿物绝缘的供电。支持结构在有底金属管的底端部(102A)中沿有底金属管的轴向方向永远可动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温度传感器,更具体地,本专利技术涉及高温传感器,例如废气温度传感器。本专利技术还涉及制造温度传感器的方法。
技术介绍
在大多数情况下,高温传感器包括暴露在待测量媒介下的外片。更具体地,在废气温度传感器的情况下是如此的,在这种情况下,外片与废气接触,同时内部温度传感元件与从外部向内部传导和传递热通量的内部媒介接触。内部温度传感元件可以是PTC热敏电阻或NTC热敏电阻。高温传感器受极高的加热和冷却梯度影响。这些梯度导致内部部件和连接引线的不同材料之间出现过度的压缩和拉伸应力。应力可能导致携带代表由内部温度传感元件感测到的温度的输出信号的内部部件和传导件的损坏。US6639505B2公开了一种温度传感器,其中的热敏电阻元件与金属外壳之间的距离不小于0,但不大于0.3毫米,并且热敏电阻元件和金属外壳通过绝缘构件彼此接触。绝缘构件可以是结晶化玻璃或陶瓷。绝缘构件消除了热敏电阻元件与金属外壳之间的无用间隙。US6829820B2公开了一种制造温度传感器的方法。将热敏电阻元件插入有底的金属管,同时使用填料(优选硅油)对金属管的内部进行填充,以降低热敏电阻元件与金属管之间的滑动阻力,其中热敏电阻元件与金属管随后作为一个完整温度传感结构被安装在壳体中。在将热敏电阻元件插入金属管之后,对金属管进行加热以使硅油的油性成分挥发。该方法减少了在将热敏电阻放入金属管期间由热敏电阻的电极线的弯曲所产生的缺陷。在上述温度传感器中,由测量电阻与供电线缆之间的温度变化和震动引起的作用在传导件上的应力导致了传导件的磨损。在US8328419B2中,公开了这个问题的解决方案。热解耦导线布置在测量电阻器与供电线缆之间。热解耦导线在矿物绝缘的供电线缆上卡住作为螺旋弹簧并将测量电阻器弹性地连接至供电线缆。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的温度传感器,其具有以下特点:可靠、制造成本低、能够通过半自动或全自动生产工艺大量制造、使用寿命长、耐受内燃机中常见的高温和震动。根据本专利技术的第一个方面,该目的通过具有权利要求的特征的温度传感器来实现。实施该专利技术的有利实施方式和其他方法可通过从属权利要求中提到手段来实现。根据本专利技术的温度传感器的特征在于,温度传感器包括:矿物绝缘的供电线、有底金属管以及容纳在有底金属管内的温度传感元件。有底金属管包括底端部和开口端部。开口端部机械地连接至矿物绝缘的供电线。温度传感元件固定在支持结构中。支持结构在底端部中沿有底金属管的轴向方向永远可动。导线连接件将温度传感元件机械联接并电联接至矿物绝缘的供电。基本思想是减少导线连接件中由于极高的加热和冷却梯度而导致的应力,这些梯度导致矿物绝缘的供电线与温度传感元件之间的内部部件和连接引线的不同材料之间出现过度的压缩和拉伸应力。该应力通过使有底金属管的底端部与传感元件机械分离而减少。由于有底金属管与连接引线的材料的不同的热膨胀系数(CTE)以及有底金属管与连接引线在待测量媒介发生急剧温度变化期间的温差,温度传感元件沿有底金属管的轴向方向运动。作用在连接引线上的力现在仅限于温度传感元件与有底金属管之间的摩擦力。如果温度传感元件被固定地置于有底金属管中,则连接引线将在从200℃到850℃再返回200℃的每个温度循环期间以更大的力被拉伸和/或弯曲。随着时间流逝,这些更大的力将导致连接引线的断裂并降低产品的使用寿命。在一个实施方式中,支持结构的截面的外边缘具有与有底金属管的底端部的截面的内边缘相似的形状,其中支持结构的外边缘小于底端部的内边缘。该特征提供这样一种结构,其因支持结构与有底金属管之间的预先限定的最大间隙而允许支持结构在有限的摩擦力下沿轴向方向运动并在有底金属管与支持结构之间提供充分的热接触以从外侧向内侧传递热通量。在一个实施方式中,在底端部的轴向方向上,底部间隙设置在有底金属管的底部与支持结构之间。该间隙确保支持结构在所有情况下都能够沿轴向方向运动。如果迫使该支持结构朝着有底金属管的底部移动,则连接引线将被弯曲,从而导致比支持结构与有底金属管之间的摩擦力更大的压缩力作用在该引线上。作为更大压缩力的结果,引线在每个温度周期都将弯曲,这将使连接引线变得脆弱。在一个实施方式中,在支持结构包括填充有灌封材料的金属杯,并且温度传感元件位于灌封材料中。使金属杯和有底金属管具有几乎相同的CTE确保了金属杯和有底金属管之间的摩擦力不随着温度变化而发生大的改变。在一个实施方式中,在支持结构包括填充有灌封材料的金属杯,并且温度传感元件位于灌封材料中。这些特征提供将温度传感器嵌入支持结构中的简单方法,并且支持结构的与有底金属管匹配的外部尺寸可以被精确地限定。在可替换实施方式中,支持结构是由陶瓷或水泥化合物制成的主体。这一方案需要更少的部件来制造具有嵌入的温度传感元件的支持结构。在一个实施方式中,支持结构的远端在距离有底金属管的底部第一距离处接触有底金属管的侧壁,并且支持结构的近端在距离有底金属管的底部第二距离处接触有底金属管的相对的侧壁。通过将支持结构放置为与底端部的端部成一角度,可使支持结构沿轴向方向运动的摩擦力受连接引线的刚度限制。另外,支持结构具有与有底金属管的良好的热接触,并且支持结构无法自由侧向移动。在一个实施方式中,有底金属管的开口端部附接至矿物绝缘的供电线,温度传感元件通过导线连接件连接至矿物绝缘的供电线的线束,支持结构能够通过摩擦力沿有底金属管的轴向方向运动,导线连接件具有刚度,使得在摩擦力作用于导线连接件上时导线连接件不发生变形。由于这些特征,由摩擦力引起以使支持结构沿轴向方向运动的、导线连接件中的应力对导线连接件的损害被显著降低。在一个实施方式中,温度传感器在支持结构与有底金属管的底部之间包括滑动间隙。该滑动间隙确保支持结构不因支持结构与底端部之间的不同热膨胀而被卡在底端部。在另一个实施方式中,滑动间隙通过非固化粘性物质填充。通过这种方法,由支持结构与有底金属管之间的摩擦而导致的磨损被降低。在第二个方面中,提供了一种制造温度传感器的方法。该方法包括:将温度传感元件嵌入支持结构;将所述温度传感元件机械地联接至矿物绝缘的供电线的线束;将支持结构放入有底金属管的底端部中;以及将矿物绝缘的供电线机械地连接至有底金属管的开口端部。通过下面的详细描述,结合通过示例示出实施方式的各种特征的附图,其他特征和优点将变得显而易见。附图说明将在下文参照附图基于下面的描述说明这些和其他方面、性质和优点,其中相近的参考标号指代相近或相当的部件,在附图中:图1示意性地示出了高温传感器的第一实施方式的剖视图;图2示意性地示出了高温传感器的第二实施方式的剖视图;图3示意性地示出了温度传感器在组装状态下的剖视图;以及图4示意性地示出了温度传感器在组装之后的剖视图。具体实施方式图1示意性地示出温度传感器100的第一实施方式的尖端的剖视图。温度传感器100尤其适合于测量高达900℃的高温。温度传感器可以是废气温度传感器。本申请公开了增加针对热循环的封闭外壳传感器的使用寿命的方案。废气管中的温度可在200℃-900℃之间快速变化。温度传感器100包括有底金属管102,有底金属管102具有底端部102A和开口端部102B。有底金属管102形成暴露于待测量媒介中的外片形状。在有底金属管102中,设置有温本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种温度传感器(100),包括:矿物绝缘的供电线(108);有底金属管(102),具有底端部(102A)和开口端部(102B),所述开口端部机械地连接至所述矿物绝缘的供电线;以及温度传感元件(104),容纳在所述有底金属管内,导线连接件将所述温度传感元件机械联接并电联接至所述矿物绝缘的供电线,其特征在于,所述温度传感元件固定在支持结构(106)中,其中所述支持结构在所述底端部(102A)中沿所述有底金属管的轴向方向永远可动。

【技术特征摘要】
2015.07.01 EP 151747271.一种温度传感器(100),包括:矿物绝缘的供电线(108);有底金属管(102),具有底端部(102A)和开口端部(102B),所述开口端部机械地连接至所述矿物绝缘的供电线;以及温度传感元件(104),容纳在所述有底金属管内,导线连接件将所述温度传感元件机械联接并电联接至所述矿物绝缘的供电线,其特征在于,所述温度传感元件固定在支持结构(106)中,其中所述支持结构在所述底端部(102A)中沿所述有底金属管的轴向方向永远可动。2.根据权利要求1所述的温度传感器(100),其中所述支持结构的截面的外边缘具有与所述有底金属管的底端部的截面的内边缘相似的形状,其中所述支持结构的所述外边缘小于所述底端部的所述内边缘。3.根据权利要求1至2中任一项所述的温度传感器,其中在所述底端部(102A)的轴向方向上,在所述有底金属管(102)的底部与所述支持结构(106)之间设置有底部间隙(112A)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度传感器,其中在所述支持结构包括填充有灌封材料(106B)的金属杯(106A),并且所述温度传感元件位于所述灌封材料中。5.根据权利要求1至3中任一项所述的温度传感器,其中所述支持结构是由陶瓷或水泥化合物制成的主体(106’)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度传感器,其中所述支持结构的远端(112A)在距离所述有底金属管的底部第一距离处接触所述有底金属管的侧壁,并且所述支持结构的近端(122B)...

【专利技术属性】
技术研发人员:爱德华·尤金·克里斯蒂安·佰茨瓦伦汀·格利高洛夫巴甫洛夫·阿斯巴罗夫·鲍里索夫拉提诺夫·斯沃特米尔·扎尔科夫
申请(专利权)人:森萨塔科技有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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