溫度傳感器系統(tǒng)和用于加工溫度傳感器系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明給出一個(gè)溫度傳感器系統(tǒng)。此外給出一種用于加工溫度傳感器系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如通過(guò)陶瓷的加熱導(dǎo)體-熱敏電阻元件(NTC熱敏電阻，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)、硅-溫度傳感器(例如所謂的KTY-溫度傳感器)、鉑-溫度傳感器(PRTD，鉑電阻溫度探測(cè)器)或熱偶(TC，熱電偶)為了在不同的應(yīng)用中監(jiān)控和調(diào)節(jié)測(cè)量溫度。
[0003]為了在應(yīng)用中容易的裝配、足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，并且為了防止外部影響自身的溫度傳感器元件，以及為了避免由于侵蝕介質(zhì)的腐蝕，安裝在外殼里面，外殼一般由塑料、由簡(jiǎn)單金屬結(jié)構(gòu)或者由塑料-金屬?gòu)?fù)合物組成。為了電連接一般將插觸點(diǎn)和/或?qū)Ь€過(guò)孔組合到外殼里面。這種系統(tǒng)的適合密封在使用密封、澆注原料和/或粘接劑的情況下實(shí)現(xiàn)。
[0004]但是具有塑料或聚合物外殼的傳感器系統(tǒng)不能用于測(cè)量非常高的溫度。這種具有塑料或聚合物外殼的系統(tǒng)的最高使用溫度限制在約200°C至250°C。而非常溫度穩(wěn)定的金屬存在缺陷，非常難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的外殼形狀，并因此大多不能滿足應(yīng)用中的幾何形狀要求。此外具有金屬外殼的傳感器系統(tǒng)由于腐蝕現(xiàn)象只能有限地在特別侵蝕的介質(zhì)中使用。這樣構(gòu)造的系統(tǒng)的另一大的缺陷是其用于附加的結(jié)構(gòu)引起的熱傳導(dǎo)和所使用原料的低導(dǎo)熱帶來(lái)的延遲的響應(yīng)時(shí)間。
[0005]由文獻(xiàn)EP 2 420 807 A2已知一個(gè)具有金屬外殼的傳感器系統(tǒng)。
[0006]在文獻(xiàn)JP 2010 032 237 A中描述了一個(gè)具有陶瓷冷卻套的傳感器系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]要解決的至少一些實(shí)施例的任務(wù)是，給出一溫度傳感器系統(tǒng)，它具有高的牢固度以及短的響應(yīng)時(shí)間。至少一些實(shí)施例的另一任務(wù)是，給出一種用于加工溫度傳感器系統(tǒng)的方法。
[0008]這些目的通過(guò)按照獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容和方法得以實(shí)現(xiàn)。此外，由從屬權(quán)利要求、下面的描述和附圖給出所述內(nèi)容的有利實(shí)施例和改進(jìn)方案。
[0009]按照至少一實(shí)施例的溫度傳感器系統(tǒng)具有溫度計(jì)元件，它具有感應(yīng)元件和電輸入導(dǎo)線。所述感應(yīng)元件例如可以是熱敏電阻、娃或鉬感應(yīng)元件或熱電偶。
[0010]所述溫度傳感器系統(tǒng)還具有第一陶瓷外殼部件。第一陶瓷外殼部件具有套狀的下部件，它具有封閉的下端部和敞開(kāi)的上端部，以及與敞開(kāi)的上端部連接的上部件。所述套狀下部件的封閉的下端部可以在第一陶瓷外殼部件的外側(cè)面上例如由套狀下部件的錐形收縮的尖端或倒圓的尖端構(gòu)成。溫度計(jì)元件的感應(yīng)元件最好設(shè)置在套狀的下部件里面。例如，所述感應(yīng)元件可以在套狀下部件內(nèi)部設(shè)置在封閉的下端部附近，其中電輸入導(dǎo)線從感應(yīng)元件開(kāi)始在敞開(kāi)的上端部方向上延伸。
[0011]按照另一實(shí)施例，與敞開(kāi)的上端部連接的第一陶瓷外殼部件的上部件具有缺口，在其中至少部分地設(shè)置并導(dǎo)引溫度計(jì)元件的電輸入導(dǎo)線。所述缺口例如可以以位于內(nèi)部的袋或凹下的形式構(gòu)成，它們用于導(dǎo)引和容納電輸入導(dǎo)線。
[0012]按照另一實(shí)施例，所述第一陶瓷的外殼部件的下部件和上部件一體地構(gòu)成。所述下部件和上部件例如可以在公共的加工過(guò)程中制成。所述下部件和上部件尤其不是兩個(gè)分開(kāi)制成的部件，它們利用連接工藝、例如借助于固定措施相互連接。在第一陶瓷的外殼部件的下部件與上部件之間有利地不存在相交位置。
[0013]按照另一實(shí)施例，第一陶瓷外殼部件是噴鑄件。例如第一陶瓷外殼部件可以利用所謂的陶瓷噴鑄工藝制成。借助于陶瓷的噴鑄工藝可以有利地精確且可復(fù)制地制成非常復(fù)雜的、適配于用戶特殊要求的陶瓷的外殼形狀，它們具有高的機(jī)械強(qiáng)度。
[0014]按照另一實(shí)施例，第一陶瓷外殼部件具有陶瓷原料，具有高的導(dǎo)熱能力。例如，第一陶瓷外殼部件可以具有氧化鋁、氮化鋁或碳化硅或者由氧化鋁、氮化鋁或碳化硅組成。這種原料有利地具有非常高的機(jī)械強(qiáng)度和并且賦予溫度傳感器系統(tǒng)必需的機(jī)械穩(wěn)定性，用于滿足在應(yīng)用中所要求的負(fù)荷。此外，所述溫度傳感器系統(tǒng)由于第一陶瓷外殼部件的原料特性具有非常短的響應(yīng)時(shí)間。所述響應(yīng)時(shí)間例如根據(jù)第一陶瓷外殼部件的壁厚和原料位于6秒以下，有利地位于3秒以下。
[0015]按照另一實(shí)施例，第一陶瓷外殼部件在套狀下部件部位的壁厚為0.3_至3_。按照特別優(yōu)選的實(shí)施例，第一陶瓷外殼部件在套狀下部件部位的壁厚為0.5_至1.5mmο由此以足夠的穩(wěn)定性同時(shí)實(shí)現(xiàn)特別短的溫度傳感器系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。
[0016]按照另一實(shí)施例，所述溫度傳感器系統(tǒng)具有第二陶瓷外殼部件，它與第一陶瓷外殼部件的上部件連接。第二陶瓷外殼部件最好封閉溫度傳感器系統(tǒng)。所述上部件例如可以具有凸肩，它伸進(jìn)到套狀下部件的敞開(kāi)的上端部里面，并且利用它可以固定上部件在下部件上。所述凸肩最好具有缺口，在其中至少部分地設(shè)置并導(dǎo)引溫度計(jì)元件的電輸入導(dǎo)線。因此，第一和第二陶瓷外殼部件可以配有組合的且最好在幾何形狀上適配于電輸入導(dǎo)線的導(dǎo)線過(guò)孔。此外，第一和第二陶瓷外殼部件可以配有密封面，它們例如可以通過(guò)連接劑為了粘接充滿。
[0017]按照另一實(shí)施例，第二陶瓷外殼部件具有與第一陶瓷外殼部件相同的原料。第二陶瓷外殼部件最好與第一陶瓷外殼一樣是噴鑄件，它可以利用陶瓷的噴鑄工藝制成。
[0018]按照另一實(shí)施例，第一和第二陶瓷外殼部件通過(guò)連接劑相互連接。所述連接劑例如可以根據(jù)溫度傳感器系統(tǒng)的使用溫度具有聚合物、玻璃或陶瓷粘接劑，或者是聚合物、玻璃或陶瓷粘接劑。第一和第二陶瓷外殼部件最好利用連接劑通過(guò)密封面力鎖合和形狀鎖合地相互連接。
[0019]按照另一實(shí)施例，所述溫度傳感器系統(tǒng)具有澆注原料，它設(shè)置在第一陶瓷外殼部件的下部件里面并且包圍感應(yīng)元件。所述感應(yīng)元件最好完全被澆注原料包圍。所述澆注原料例如可以具有聚合物、最好是溫度穩(wěn)定的聚合物、玻璃或水泥式的原料、例如氧化鋁水泥，或者由一種這樣的原料組成。在此澆注原料的選擇尤其取決于溫度傳感器系統(tǒng)的使用溫度。所述澆注原料例如可以在直到300°C的使用溫度具有溫度穩(wěn)定的聚合物或者由其組成。在直到1000°C的使用溫度時(shí)尤其優(yōu)選玻璃或水泥式的原料。
[0020]按照另一實(shí)施例，所述澆注原料與連接劑具有相同的原料。例如作為澆注原料使用具有粘接特性的溫度穩(wěn)定的澆注原料。用于粘接第一和第二陶瓷外殼部件的原料同時(shí)也可以用于固定電輸入導(dǎo)線和/或與電輸入導(dǎo)線連接的連接導(dǎo)線和/或用于充滿到電輸入導(dǎo)線的連接位置和導(dǎo)線過(guò)孔。
[0021]按照另一實(shí)施例，所述溫度計(jì)元件的電輸入導(dǎo)線具有一種或多種溫度穩(wěn)定的原料，最好具有微少的腐蝕傾向或者由一種或多種這樣的原料組成。所述電輸入導(dǎo)線例如可以是由鐵或者由貴重材料例如鉑、金或銀制成的絲。此外，所述電輸入導(dǎo)線可以是由高溫穩(wěn)定的合金鋼、例如具有高含量絡(luò)和/或镲制成的絲或者通過(guò)镲包裹的銅絲構(gòu)成。
[0022]按照另一實(shí)施例，所述電輸入導(dǎo)線與連接導(dǎo)線連接。所述連接導(dǎo)線最好是溫度穩(wěn)定的。例如，所述連接導(dǎo)線同樣可以至少部分地在第一陶瓷外殼部件的上部件的缺口里面導(dǎo)引。電輸入導(dǎo)線與連接導(dǎo)線的連接例如通過(guò)高溫釬焊工藝實(shí)現(xiàn)，例如硬釬焊、卡接或焊接。
[0023]按照另一實(shí)施例，所述連接導(dǎo)線至少在局部部位包裹。例如所述連接導(dǎo)線具有包裹層，它們例如直到300°C的使用溫度具有聚合物或者由聚合物組成。在超過(guò)300°C、例如在300°C至1000°C之間的使用溫度時(shí)，所述包裹層可以具有玻璃纖維，或者由其組成。按照另一實(shí)施例，所述連接導(dǎo)線由金屬包裹的材料隔絕的導(dǎo)線構(gòu)成。所述連接導(dǎo)線與電接口的連接例如可以根據(jù)要求通過(guò)插連接或通過(guò)卡接、釬焊或焊接實(shí)現(xiàn)。
[0024]按照另一實(shí)施例，所述溫度傳感器系統(tǒng)具有引出部位，在其中電輸入導(dǎo)線和/或連接導(dǎo)線從第一和