一種高速響應溫度探頭及其制造方法
【專利摘要】本發明屬于傳感器技術，涉及一種用于流體溫度探測的高速響應溫度探頭及其制造方法。本發明高速響應溫度探頭包括探頭體、帽蓋、殼體、溫度敏感元件及熱導液。本發明通過熱導液將溫度敏感元件包覆設置在金屬探頭體內，使得探頭組件可以耐受高高的液壓壓力，以及免受待測介質的腐蝕。同時由于溫度敏感元件與金屬凹槽盲腔之間填充有適量的導熱膠液，從而能夠有效降低整個探頭的熱阻效應，提高傳感器的動態響應速度。
【專利說明】
一種高速響應溫度探頭及其制造方法
技術領域
[0001]本發明屬于傳感器技術，涉及一種用于流體溫度探測的高速響應溫度探頭及其制造方法。
【背景技術】
[0002]溫度探頭經常用于測量氣體或液體問題，如工程上通常需要測量大壓力、高溫度、腐蝕性液體的溫度。同時為了提高控制效率，測量液體溫度的傳感器應具有高速響應的特點。
[0003]現有的溫度探頭主要有裸露式和非裸露式，現有裸露式溫度探頭直接放置在流體內，不具備抗腐蝕和耐壓力性能。而非裸露式溫度探頭不與流體直接接觸，因此響應速度較低，難以滿足實際探測要求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:提供一種雙余度、高速響應、耐腐蝕、耐壓力的溫度探頭。
[0005]另外，本發明還提供該溫度探頭的制造方法。
[0006]本發明的技術方案是:一種高速響應溫度探頭，其包括探頭體、帽蓋、殼體、溫度敏感元件及熱導液，其中，所述探頭體設置在殼體前端，為帶有貫通凹槽的框架結構，帽蓋設置在探頭體末端形成一用于隔離密封的盲腔，所述溫度敏感元件通過框架結構凹槽伸進盲腔，盲腔內部固化有用于填充并包覆溫度銘感元件的熱導液，且所述探頭體、帽蓋及外殼均為熱導體材料。
[0007]所述探頭體、帽蓋及外殼均為金屬。
[0008]所述框架凹槽為方形孔結構，深12mm，壁厚0.35±0.1mm。
[0009]所述探頭體與殼體之間為焊接連接。
[0010]一種高速響應溫度探頭的制造方法，其包括如下步驟:
[0011]步驟1:將帽蓋焊接在探頭體的框架結構頂端，形成深度大于溫度敏感元件長度的盲腔；
[0012]步驟2:在溫度敏感元件表面涂導熱膠液，并將溫度敏感元件從探頭體框架結構凹槽內端伸進盲腔；
[0013]步驟3:迅速從探頭體框架結構的凹槽內端向盲腔注入導熱膠，使得導熱膠覆蓋整個溫度敏感元件，且注入量不超過盲腔體積，再立即置于真空箱內凝固至少lh，取出剔除導熱膠注入過量的組件；
[0014]步驟4:將帶有溫度敏感元件的探頭體焊接在殼體上。
[0015]本發明具有的優點和有益效果
[0016]本發明通過熱導液將溫度敏感元件包覆設置在金屬探頭體內，使得探頭組件可以耐受高高的液壓壓力，以及免受待測介質的腐蝕。同時由于溫度敏感元件與金屬凹槽盲腔之間填充有適量的導熱膠液，從而能夠有效降低整個探頭的熱阻效應，提高傳感器的動態響應速度。根據工程實測值，響應時間不大于0.8s。
[0017]另外，本發明高速響應溫度探頭結構簡單，尺寸較小，溫度響應快、具有耐腐蝕、耐壓力的特點，特別適合于環控系統的溫度測量。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明高速響應溫度探頭的結構示意圖，該圖與實物比例為2:1;
[0019]圖2是探頭體的結構示意圖，該圖與實物比例為5:1;
[0020]圖3是帽蓋與探頭體裝配圖；
[0021 ]圖4是敏感元件示意圖，，該圖與實物比例為10:1，
[0022 ]其中，1-探頭體、2-殼體、3-敏感元件、4-帽蓋。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明:
[0024]請參閱圖1，本發明高速響應溫度探頭包括探頭體、帽蓋、殼體、溫度敏感元件及熱導液。其中，所述探頭體設置在殼體前端，為帶有貫通凹槽的框架結構，帽蓋設置在探頭體末端形成一用于隔離密封的盲腔。所述溫度敏感元件通過框架結構凹槽伸進盲腔，盲腔內部固化有用于填充并包覆溫度銘感元件的熱導液。
[0025]所述探頭體、帽蓋及外殼均為熱導體材料，優選為金屬，特別是如導電性好、耐壓力性強、抗腐蝕性好的不銹鋼等硬金屬。
[0026]所述框架凹槽為方形孔結構，深12mm，壁厚0.35 ± 0.Imm，以具有足夠的空間用于熱導液流通，避免毛細管效應而使導熱液無法填滿探頭體和帽蓋所形成的盲腔，使得熱導液可以完全包覆溫度敏感元件，保證熱導性能。
[0027]另外，由于探頭體內壁結構凹槽長度較長，孔壁厚度較薄，若將外殼與探頭體做成一體，難以保證孔壁厚度，所以探頭體和外殼分成兩個獨立的部件，二者通過焊接結合固定。
[0028]—種高速響應溫度探頭的制造方法，其包括如下步驟:
[0029]步驟1:將帽蓋焊接在探頭體的框架結構頂端，形成深度大于溫度敏感元件長度的盲腔；
[0030]步驟2:在溫度敏感元件表面涂導熱膠液，并將溫度敏感元件從探頭體框架結構凹槽內端伸進盲腔；
[0031]步驟3:迅速從探頭體框架結構的凹槽內端向盲腔注入導熱膠，使得導熱膠覆蓋整個溫度敏感元件，且注入量不超過盲腔體積，再立即置于真空箱內凝固至少lh，取出剔除導熱膠注入過量的組件；
[0032]步驟4:將帶有溫度敏感元件的探頭體焊接在殼體上。
[0033]另外，步驟3中的灌注導熱膠為探頭組件制作的關鍵工序，應遵循兩條原則:I灌注的膠液應較稀釋，易于填充熱敏感組件的導熱面與方孔之間的空隙；2膠液灌注量以灌滿方孔為最佳，灌注量過少，則填充不充分導致組件的熱阻偏大，降低了響應速度;灌注過量則易出現多余熱導液，從而導致組件的熱慣性較大，同樣降低響應速度。
[0034]綜上所述，本發明通過熱導液將溫度敏感元件包覆設置在金屬探頭體內，使得探頭組件可以耐受高高的液壓壓力，以及免受待測介質的腐蝕。同時由于溫度敏感元件與金屬凹槽的盲腔之間填充有適量的導熱膠液，從而能夠有效降低整個探頭的熱阻效應，提高傳感器的動態響應速度。根據工程實測值，響應時間不大于0.8s，能夠較好的滿足實際溫度傳感器對響應速度的要求。
【主權項】
1.一種高速響應溫度探頭，其特征在于，包括探頭體、帽蓋、殼體、溫度敏感元件及熱導液，其中，所述探頭體設置在殼體前端，為帶有貫通凹槽的框架結構，帽蓋設置在探頭體末端形成一用于隔離密封的盲腔，所述溫度敏感元件通過框架結構凹槽伸進盲腔，盲腔內部固化有用于填充并包覆溫度銘感元件的熱導液，且所述探頭體、帽蓋及外殼均為熱導體材料。2.根據權利要求1所述的高速響應溫度探頭，其特征在于，所述探頭體、帽蓋及外殼均為金屬。3.根據權利要求2所述的高速響應溫度探頭，其特征在于，所述框架凹槽為方形孔結構，深12臟，壁厚0.35±0.1mnin4.根據權利要求3所述的高速響應溫度探頭，其特征在于，所述探頭體與殼體之間為焊接連接。5.—種高速響應溫度探頭的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:將帽蓋焊接在探頭體的框架結構頂端，形成深度大于溫度敏感元件長度的盲腔； 步驟2:在溫度敏感元件表面涂導熱膠液，并將溫度敏感元件從探頭體框架結構凹槽內端伸進盲腔； 步驟3:迅速從探頭體框架結構的凹槽內端向盲腔注入導熱膠，使得導熱膠覆蓋整個溫度敏感元件，且注入量不超過盲腔體積，再立即置于真空箱內凝固至少lh，取出剔除導熱膠注入過量的組件； 步驟4:將帶有溫度敏感元件的探頭體焊接在殼體上。
【文檔編號】G01K1/10GK105973486SQ201610296934
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】涂瑤, 汪曉靜, 賴念華
【申請人】武漢航空儀表有限責任公司