[发明专利]温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及包括热电偶的温度传感器，其意于测量可自-40℃至1200℃变化的温度，尤其是在机动车辆的热力发动机组中。

背景技术

如图1所示，温度测量装置传统地包括温度传感器2，该温度传感器2通过允许将温度传感器连接到测量设备4的延伸电缆3而被延长。温度传感器2传统地包括金属保护套5和止挡件6，该止挡件6安装在保护套5上并根据目标应用而被调整。

测量设备4意于解释由温度传感器2提供的并通过延伸电缆3传递的电信号。该解释允许估测温度传感器的端部所经受的温度。

在保护套5的内部，温度传感器2传统地包括热电偶7和矿物绝缘体8(传统地由氧化铝或氧化镁制成)，这允许热电偶抵御环境限制、尤其是抵御高温。

如图2所示，热电偶7是第一和第二导电线10和12的组件，第一和第二导电线10和12在热点13处彼此端对端地连接。根据众所周知的塞贝克效应(l’effet Seebeck)，第一和第二导电线的端子处的电势差ΔU取决于在热点处的温度T₁和在所述端子处的温度T₀之间的差。

热电偶式温度传感器尤其用于热力发动机组中，在热力发动机组中，该热电偶式温度传感器经受可在从-40℃至1200℃的范围内变化的温度。

为了制造意于这样的应用的温度传感器，传统地采用按照以下步骤的方法：

首先，制造矿物绝缘电缆14、或MIC电缆(在英语中为“mineral insulated cable”)。

矿物绝缘电缆包括金属保护套5，并在保护套5的内部包括由适于形成热电偶的材料制成的两条热电偶线10和12，这两条热电偶线借助于矿物绝缘体8彼此绝缘并与保护套5绝缘。

矿物绝缘电缆通常以卷状物的形式被输送。其然后被拉直，然后被切成部段(图3a)。

为了形成这两条热电偶线之间的接合部、或“热点”13，从矿物绝缘电缆的端部中的一个、通常在约为2至10mm的深度上取走一些矿物绝缘体(例如通过喷砂处理或刮研)。在该被称为“远侧”端部的端部处，这两条热电偶线由此从绝缘体露出，同时被保护套5环绕(图3b)。

热电偶线的由此暴露的两个端部机械地靠近，直至彼此接触、然后例如通过电焊接彼此连接(图3c)。

保护套的镂空端部然后可选地可被与矿物绝缘电缆的矿物绝缘体相同或不同的绝缘材料填充，，然后被再封闭以保护热电偶，例如通过电焊接(图3d)。

此外，在保护套的封闭之后或在矿物绝缘电缆的切割之前，传统地，在保护套5的远侧端部处制成缩径部15(传统地通过拉丝或锻造)。缩径部传统地允许改善温度传感器的响应时间。

这样的制造方法难以自动化，并且目前需要棘手的手工操作。

因此，存在对这样的解决方案的需求：该解决方案允许方便热电偶式温度传感器的制造自动化。

本发明的目的在于满足该需求。

发明内容

本发明提出一种用于制造热电偶式温度传感器的方法，该方法包括以下相继的步骤：

a)将两条热电偶线引入由陶瓷材料制成的支撑管中，直至这两条热电偶线超过所述支撑管之外(在支撑管的与所述两个热电偶线被引入支撑管中所经由的侧相反的侧)，所述陶瓷材料是氧化铝(Al2O3)基或氧化镁(MgO)基的，但也可以是属于陶瓷族的其它材料或它们的混合物AIN、BN、SiO2或其它。

b)焊接所述热电偶线的超出所述支撑管之外的端部，以形成热电偶热点；

c)与前述步骤独立地，但在步骤d)之前，将支撑管至少部分地引入由不锈钢制成的加强管中，该不锈钢通常属于因科镍合金(Inconel)族或是310S、或根据应用限制所选择的其它不锈钢；

d)将盖帽固定在所述加强管上，以保护所述热点。

如在接下来的说明中将更加详细地看到的，这样的方法能够被自动化。

根据本发明的方法还可以包括以下优选的可选特征中的一个或多个：

-支撑管被分隔；

-盖帽在被固定在支撑管上之前具有缩径部；

-盖帽被成形为覆盖支撑管的外侧向表面的90％以上；

-盖帽由因科镍合金制成，这赋予随着时间的良好的稳定性；

-在组装盖帽之前，盖帽填充有绝缘材料，该绝缘材料优选地是粉状的，其由从氧化铝、氧化镁、氮化铝和/或氮化硼选择的材料制成。