温度传感器系统和用于加工温度传感器系统的方法技术方案

本发明专利技术给出一个温度传感器系统（100），它具有第一感应元件外壳部件（200），它具有套状的下部件（210），它包括具有第一开孔（211）的第一下端部（215）和具有第二开孔（212）的第二上端部（216）,以及与第二上端部（216）连接的上部件（220）。所述温度传感器系统（100）还具有至少部分地设置在下部件（210）里面的温度计元件（1），它具有陶瓷的感应元件外壳（3）、设置在所述感应元件外壳（3）里面的感应元件（2）和电输入导线（4）。所述感应元件外壳（3）至少部分地设置在第一开孔（211）里面。此外所述陶瓷的感应元件外壳（3）具有比第一陶瓷外壳部件（200）更高的导热能力。还给出一种用于加工温度传感器系统（100）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
例如通过陶瓷的加热导体-热敏电阻元件（NTC 热敏电阻，“负温度系数热敏电阻”）、硅-温度传感器（例如所谓的KTY-温度传感器）、铂-温度传感器（PRTD，“铂电阻温度探测器”）或热偶（TC,“热电偶”）为了在不同的应用中监控和调节测量温度。为了在应用中容易地装配、足够的机械稳定性，并且为了防止外部影响自身的温度传感器元件，以及为了避免由于侵蚀介质的腐蚀，安装在外壳里面，外壳一般由塑料、由简单金属结构或者由塑料-金属复合物组成。为了电连接一般将插触点和/或导线过孔组合到外壳里面。这种系统的适合密封在使用密封、浇注原料和/或粘接剂的情况下实现。但是具有塑料或聚合物外壳的传感器系统不能用于测量非常高的温度。这种具有塑料或聚合物外壳的系统的最高使用温度限制在约200℃至250℃。而非常温度稳定的金属存在缺陷，非常难以实现复杂的外壳形状，并因此大多不能满足应用中的几何形状要求。此外具有金属外壳的传感器系统由于腐蚀现象只能有限地在特别侵蚀的介质中使用。这样构造的系统的另一大的缺陷是其由于附加的结构引起的热传导和所使用原料的低导热带来的延迟的响应时间。由文献EP 2 420 807 A2已知一个具有金属外壳的传感器系统。在文献JP 2010 032 237 A中描述了一个具有陶瓷套的传感器系统。
技术实现思路
要解决的至少一些实施例的任务是，给出一温度传感器系统，它具有高的牢固度以及短的响应时间。至少一些实施例的另一任务是，给出一种用于加工温度传感器系统的方法。这些目的通过按照独立权利要求的内容和方法得以实现。此外，由从属权利要求、下面的描述和附图给出所述内容的有利实施例和改进方案。按照至少一实施例的温度传感器系统具有第一陶瓷外壳部件。第一陶瓷外壳部件具有套状的下部件，它包括具有第一开孔的第一下端部和具有第二开孔的第二上端部,以及与第二上端部连接的上部件。此外，所述温度传感器系统具有至少部分地设置在第一陶瓷外壳部件的下部件里面的温度计元件。该温度计元件具有陶瓷的感应元件外壳、设置在感应元件外壳里面的感应元件以及电输入导线。所述感应元件外壳至少部分地设置在第二开孔里面。所述感应元件外壳尤其可以部分地设置在套状的下部件里面并且部分地从套状下部件里面伸出来。所述陶瓷的感应元件外壳与第一陶瓷外壳部件具有不同的导热能力。按照一特别优选的实施例，所述陶瓷的感应元件外壳具有比第一陶瓷外壳部件更高的导热能力。按照另一实施例，设置在感应元件外壳里面的感应元件由陶瓷的热敏电阻元件构成。例如，所述感应元件可以是NTC热敏电阻元件（NTC，“负温度系数”），即热导体。NTC热敏电阻元件的特征尤其在于其微少的加工成本。NTC热敏电阻元件例如与热电偶或金属电阻元件、例如Pt元件相比的另一优点在于，显著的、负的电阻温度特征。此外能够使感应元件由PTC热敏电阻元件（PTC，“正温度系数”），即冷导体构成。按照另一实施例，所述感应元件这样设置在陶瓷的感应元件外壳里面，使所述感应元件的至少一侧面具有与感应元件外壳直接且形状锁合的接触。例如，所述感应元件可以具有多个侧面，其中至少一侧面整平面地与感应元件外壳的内壁直接接触。在此感应元件外壳的内壁在这个部位以其形状适配于感应元件的侧面，由此得到在感应元件内壁与感应元件外壳内壁之间的形状锁合的接触。在直接且形状锁合地与感应元件外壳接触的感应元件侧面与感应元件外壳之间最好不设置其它元件，例如浇注原料或导热膏。按照另一实施例，所述感应元件外壳具有陶瓷结构的原料，具有高的导热能力，或者由这种原料制成。所述感应元件外壳最好具有氧化铝。这种感应元件外壳的特征优选在于有利的特别高的导热能力。所述感应元件外壳可以具有不同质量的氧化铝。例如，所述感应元件外壳可以具有纯度至少为95%至99.9%或者更高的氧化铝。在此感应元件外壳的牢固度在机械强度和化学耐抗性方面以及导热能力随着原料纯度增加。按照特别优选的实施例，所述感应元件外壳由氧化铝制成。备选地所述感应元件外壳可以具有其它陶瓷原料，例如氮化铝或碳化硅，或者由其组成。所述温度传感器系统有利地具有非常短的响应时间，它们例如根据壁厚并且根据感应元件外壳的原料最好位于三秒以下。响应时间最好可以在一秒以下，并且例如当感应元件外壳具有非常薄的壁厚时，甚至为几毫秒。按照另一实施例，所述感应元件外壳是喷铸外壳。所述感应元件外壳尤其可以利用陶瓷喷铸工艺、例如利用所谓的陶瓷微喷铸工艺制成。利用陶瓷微喷铸工艺可以有利地加工非常小的适配于感应元件尺寸的感应元件外壳的外壳形状，具有精确的、可复制的且非常高的机械强度，其中能够实现标准化的安装几何形状。按照另一实施例，所述感应元件具有包括元素Y,Ca,Cr,Al,O的钙钛矿结构。此外所述感应元件可以具有钙钛基的元素Sn。按照另一实施例，所述感应元件具有陶瓷原料，后者具有一般化学式ABO3的钙钛矿结构。尤其对于高温稳定的温度计优选这样的感应元件，它们应该适用于高的应用温度。特别优选所述陶瓷功能的感应元件具有组分（Y1-xCax）(Cr1-yAly)O3,其中x=0.03至0.05，y=0.85。按照另一实施例，所述感应元件具有包括元素Ni,Co,Mn,O的尖晶石结构。尖晶石基的感应元件还可以具有一种或多种下面的元素：Al,Fe,Cu,Zn,Ca,Zr,Ti,Mg。按照另一实施例，所述感应元件具有陶瓷原料，后者具有一般化学式AB2O4或者B(A,B)O4的尖晶石结构。这样的感应元件尤其在低应用温度时优选。按照特别优选的实施例，所述陶瓷功能的感应元件具有组分Co3-(x+y)NixMnyO4，其中x=1.32，y=1.32。按照另一实施例，所述感应元件外壳具有0.1mm至1mm的壁厚。这尤其可以意味着，所述感应元件外壳具有至少一外壳壁，它具有0.1mm至1mm的厚度。优选所述感应元件外壳到处都具有上述范围的壁厚。按照特别优选的实施例，所述感应元件外壳具有0.3mm至0.7mm的壁厚。通过感应元件外壳的这种壁厚可以实现温度计特别短的响应时间。按照另一实施例，所述电输入导线由两个接触部件构成，它们导电地与感应元件连接。所述接触部件最好具有温度稳定的原料，具有微少的腐蚀倾向。例如，所述接触部件可以具有贵金属例如铂、金、银或高温稳定的合金钢，最好具有高含量的铬和/或镍，或者由这些材料制成。按照另一实施例，所述接触部件由连接丝构成。例如所述接触部件可以以镍包裹的铜丝形式或者通过一种或多种其它上述金属构成。按照另一实施例，所述感应元件具有两个电极。所述电极最好涂覆在感应元件的两个对置的侧面上。所述接触部件最好分别利用焙烧的金属化凝胶与感应元件的电极导电地连接。所述感应元件的电极例如可以根据温度计的最高使用温度具有金属，例如铂，金，银，或者金属合金，例如银-钯，或者由其组成。用于在接触部件与感应元件的电极之间电接通的金属化凝胶最好具有贵金属例如金、银或铂，或者由其组成。此外金属化凝胶可以具有铜、钼或钨或者金属合金，例如银-钯或由其组成。按照另一实施例，所述感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度传感器系统（100），具有‑第一陶瓷外壳部件（200），它具有套状的下部件（210），该下部件包括具有第一开孔（211）的第一下端部（215）和具有第二开孔（212）的第二上端部（216）,以及与第二上端部（216）连接的上部件（220），和‑至少部分地设置在下部件（210）里面的温度计元件（1），它具有陶瓷的感应元件外壳（3）、设置在所述感应元件外壳（3）里面的感应元件（2）和电输入导线（4），‑其中，所述感应元件外壳（3）至少部分地设置在第一开孔（211）里面，并且‑其中，陶瓷的感应元件外壳（3）具有比第一陶瓷外壳部件（200）更高的导热能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.12 DE 102012110822.61.一种温度传感器系统（100），具有
-第一陶瓷外壳部件（200），它具有套状的下部件（210），该下部件包括具有第一开孔（211）的第一下端部（215）和具有第二开孔（212）的第二上端部（216）,以及与第二上端部（216）连接的上部件（220），和
-至少部分地设置在下部件（210）里面的温度计元件（1），它具有陶瓷的感应元件外壳（3）、设置在所述感应元件外壳（3）里面的感应元件（2）和电输入导线（4），
-其中，所述感应元件外壳（3）至少部分地设置在第一开孔（211）里面，并且
-其中，陶瓷的感应元件外壳（3）具有比第一陶瓷外壳部件（200）更高的导热能力。
2. 如权利要求1所述的温度传感器系统，
-其中，所述上部件（220）具有缺口（221），在其中至少部分地设置并导引温度计元件（1）的电输入导线（4），和
-其中，所述下部件（210）和上部件（220）一体地构成。
3. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，其中，第一陶瓷外壳部件（200）是喷铸件。
4. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，其中，所述第一陶瓷外壳部件（200）具有莫来石、滑石或氧化锆。
5. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，其中，所述陶瓷感应元件外壳（3）具有氧化铝、氮化铝或碳化硅。
6. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，
-其中，所述陶瓷感应元件外壳（3）具有环绕的凸起（32），并且
-其中，所述凸起（32）利用粘连接形状锁合地与第二开孔（211）连接。
7. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，具有第二陶瓷外壳部件（300），它与第一陶瓷外壳部件（200）的上部件（220）连接并且具有凸肩（301），该（4）具有缺口（321），在其中至少部分地设置并导引电输入导线（4）。
8. 如上述权利要求中任一项所述的温度传感器系统，其中，所述温度计元件（1）利用浇注原料（400）固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊勒，O巴尔德，G克洛伊贝尔，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE