CN101660952A

CN101660952A - 机车车辆用轴温传感器及其制造方法

Info

Publication number: CN101660952A
Application number: CN200910092599A
Authority: CN
Inventors: 王旭如; 李学锋
Original assignee: Locomotive and Car Research Institute of CARS
Current assignee: Locomotive and Car Research Institute of CARS
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2010-03-03

Abstract

一种机车车辆用轴温传感器，包括有传感器壳体，在所述传感器壳体内设有温度传感器及温度熔断器。一种机车车辆用轴温传感器的制造方法，包括：a)制造传感器壳体，所述传感器壳体包括具有腔室的主壳体和盖体；b)将减震导热材、温度传感器及温度熔断器置于主壳体的腔室中，使温度传感器及温度熔断器埋置于减震导热材内部且不与传感器壳体的内壁面接触；c)安装盖体，并将引出线引出。本发明的制造方法所制得的机车车辆用轴温传感器，既能显示机车运行中的轴温变化，又能在轴温过高时由高温导致熔断器熔断，确保可靠地发出故障报警；缓冲车辆运行过程中对传感器内部元器件的强烈振动，提高传感器测量可靠性及使用寿命，保证车辆运行安全。

Description

机车车辆用轴温传感器及其制造方法

技术领域

本发明有关一种传感器及其制造方法，特别是有关一种例如动车组、铁路列车、轻轨、地铁等轨道机车车辆用轴温传感器及其制造方法。

背景技术

保证动车组、高速及准高速旅客列车、货运列车、地铁、轻轨等轨道机车车辆的运行安全非常重要。其中车辆车轮轴承的温度是衡量安全性能的众多指标中一个重要的参考指标，目前普遍采用传感器在轴温超过许用温度值时进行超温报警，以保证车辆运行安全。

目前普遍使用的传感器包括两类。一类是国内所采用的半导体测温的温度传感器。另一类是在引进动车组中，国外所采用的温度熔断器。其中：半导体测温的温度传感器的优点是能获得温度数值，再通过串行通信方式传输到主机，从而能实现实时温度数据采集，便于车辆管理人员观测，掌握车轮轴承在正常运行时的参考数据，还能够通过轴承温度变化曲线来判断车轮轴承的早期故障隐患；但缺点是由于测温原理较复杂，故障较多，与主机的通信易受干扰，较多误报，若关键时刻不起作用或者被管理人员忽视将会危及行车安全。而温度熔断器的优点是原理简单，温度超过标称熔断值即熔断；但温度熔断器的缺点是不能显示正常运行时的轴承温度值，用户不能了解轴承运行状态，直到发生故障影响列车运行时才知道轴承有问题，不利于车辆管理人员掌握相关信息，并且温度熔断器一旦熔断，整个车辆将会停止运行，这将导致巨大的经济损失。

另外，由于在车辆运行过程中，车轮轴承部位会受到很强的振动，不论是半导体测温的轴温传感器，还是温度熔断器，内部的电器元件都会因受到强烈的振动而导致使用寿命缩短，危急了行车安全，也增加了机车安全运行的维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机车车辆用轴温传感器及其制造方法，既能显示机车运行中的轴温变化，又能在轴温过高时由高温导致熔断器熔断，确保可靠地发出故障报警，保证机车运行安全。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种机车车辆用轴温传感器及其制造方法，能有效的缓冲车辆运行过程中对传感器内部元器件的强烈振动，提高传感器测量可靠性及使用寿命，保证车辆运安全。

本发明提供一种机车车辆用轴温传感器，包括有传感器壳体，在所述传感器壳体内设有温度传感器及温度熔断器。

优选的，在所述传感器壳体内设有减震导热材，所述温度传感器及温度熔断器埋置于所述减震导热材内部并与传感器壳体的内壁保持一定距离。

优选的，所述减震导热材灌注于所述传感器壳体内，所述减震导热材为电子灌封胶，所述电子灌封胶在固化后具有如下物理性能：体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；导热系数≥0.7W/m.k；伸长率≥150％；最小工作温度范围：-50～200℃。

本发明还提供一种机车车辆用轴温传感器的制造方法，包括以下步骤：

a)制造传感器壳体，所述传感器壳体包括具有腔室的主壳体和盖体；

b)将减震导热材、温度传感器及温度熔断器置于主壳体的腔室中，使温度传感器及温度熔断器埋置于减震导热材内部且不与传感器壳体的内壁面接触；

c)安装盖体，并将引出线引出。

优选的，步骤b具体包括：先在传感器壳体的腔室内置入一个模芯，模芯的外表面与传感器壳体的内壁面之间形成第一空腔；将减震导热材灌注于所述第一空腔内；在减震导热材凝结固化后拔出所述模芯；在拔出模芯后所成型的第二空腔内放入温度传感器及温度熔断器；向第二空腔内灌注减震导热材并包覆所述温度传感器及温度熔断器。

优选的，步骤b具体包括：在传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，在减震导热材凝结固化之前，将温度传感器及温度熔断器插置于减震导热材内部，且保证不与传感器壳体的内壁面接触。

优选的，步骤b包括：将温度传感器及温度熔断器悬置保持于传感器壳体的腔室内固定不动，且不与传感器壳体的内壁面接触，再向传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，以将温度传感器及温度熔断器埋置于减震导热材内部。

优选的，在步骤b中，使温度传感器及温度熔断器靠近传感器壳体的腔室的头部，以减小温度传感器和温度熔断器与传感器壳体头部的温差。

优选的，在步骤b中所灌注的减震导热材灌为电子灌封胶，所述步骤c是在全部减震导热材凝结固化后安装盖体。

优选的，所述电子灌封胶在固化后具有如下物理性能：体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；导热系数≥0.7W/m.k；伸长率≥150％；最小工作温度范围：-50～200℃。

根据上述方案，本发明相对于现有技术的效果是显著的：

一、本发明在一个轴温传感器中同时包括了温度传感器和温度熔断器，因此能将二者的优点结合起来，克服了各自的不足，轴温报警器既能由温度传感器显示运行中的轴温变化，又能在轴温过高时由高温导致熔断器熔断，大大提高了可靠性，成为一个具有双重功能的轴温传感器，能可靠地发出故障报警，保证车辆运行安全。

二、本发明将传感器内部的电器元件悬浮在减震导热材中，能有效降低传感器内部电器元件受到的振动，显著提高传感器测量的可靠性，延长轴温传感器整体的使用寿命，保证车辆运安全。

附图说明

图1为本发明实施方式1的一个实施例的示意图。

图2为本发明实施方式1的又一个实施例的示意图。

图3～10为本发明机车车辆用轴温传感器的制造方法的示意图。

具体实施方式

实施方式1

如图1所示，本发明提供一种机车车辆用轴温传感器，包括有传感器壳体1，在传感器壳体1内设有温度传感器2及温度熔断器3，由温度传感器2来显示机车运行中的轴温变化，由温度熔断器3在车轴温过高时熔断，确保可靠地发出故障报警，保证机车运行安全。

在本发明中，温度传感器2可以采用数字温度传感器(例如达拉斯公司出产的DS18B20型温度传感器)、模拟温度传感器、半导体温度传感器、热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器等等，温度熔断器3可采用现有技术中的各种类型，例如NEC日本电器公司出产的SM146A0型温度熔断器，显然温度熔断器3的熔断温度要远远低于车轮轴承的受热损坏温度。

传感器壳体1由导热金属例如铜制成，包括具有腔室11的主壳体12和盖体13，引出线4从盖体13中引出。主壳体12的前部设有螺纹121，后部设有开口122，盖体13封闭开口122作为后盖，当然盖体13也可以位于主壳体12的前部而作为前盖，此时主壳体12的开口方向就需要朝前。如图1所示，主壳体12呈包括大径段和小径段的阶梯柱体，相应的腔室11包括主体腔室111和头部腔室112，头部腔室112的横截面尺寸小于主体腔室111的横截面尺寸，当然主壳体12也可以是等径柱体，不作限制。引出线4可包括电源线、熔断器信号线、温度传感器通信总线和地线。

优选使温度传感器2和温度熔断器3位于主壳体12的腔室11的头部，即主壳体12靠近感测部位的头部，在呈阶梯状柱状的主壳体12中，就可以把温度传感器2和温度熔断器3设置在头部腔室112中，从而能减小温度传感器2和温度熔断器3与传感器壳体12头部的温差。在本实施例中的温度传感器2和温度熔断器3分别具有内置的集成微缩电路，因此在传感器壳体12内未设置单独的电路板。

如图2所示，在本实施方式的另一个实施例中，温度传感器2和温度熔断器3不具有内置的集成微缩电路，传感器壳体12内还设有分别与温度传感器2、温度熔断器3相连接的电路板5。电路板5设于主体腔室111内，温度传感器2可位于头部腔室112中，温度熔断器3也靠近头部而位于电路板5和温度传感器2之间。同样，温度传感器2和温度熔断器3靠近传感器壳体12头部，能减少与传感器壳体12头部的温差。

对前述实施例的进一步改进，在传感器壳体12内灌注有减震导热材6，温度传感器2及温度熔断器3(及电路板5)埋置于减震导热材6内部，且与传感器壳体12的内壁保持一定距离，因此轴温传感器内部的电器元件没有直接接触传感器壳体12的内壁面，能有效的缓冲车辆运行过程中对传感器内部元器件的强烈振动，提高传感器测量的可靠性及使用寿命，保证车辆运安全。

在本发明中，减震导热材优选采用各种类型的灌封胶，只要在固化以后具有弹性能起到减震作用，具有导热性能不影响到温度传感器感测温度即可。灌封胶推荐使用固化后形成弹性体固化物的电子灌封胶，如硅橡胶固化物，环氧树脂灌封胶等等，在固化后应有如下物理性能：1、体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；2、导热系数≥0.7W/m.k；3、伸长率≥150％；4、最小工作温度范围：-50～200℃。

实施方式2

如图3～10所示，本发明的另一方面还提供一种制造机车车辆用轴温传感器的制造方法，包括以下步骤：

a)如图3所示，制造传感器壳体1，传感器壳体1包括具有腔室11的主壳体12和盖体13，一种主壳体12可呈包括大径段和小径段的非等径的阶梯状柱体，相应的腔室11包括主体腔室111和头部腔室112，主壳体12的前部设有螺纹121，后部设有开口122；

b)将减震导热材6、温度传感器2及温度熔断器3置于主壳体12的腔室11中，使温度传感器2及温度熔断器3(及电路板5)埋置于减震导热材6内部且不与传感器壳体12的内壁面接触；优选的方法中，步骤b具体包括：

如图4所示，先在传感器壳体1的腔室11内置入一个模芯7，模芯7可依据主体腔室111和头部腔室112的形状而呈阶梯柱状，模芯7的尺寸需要根据装入的温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)的大小进行调整，使模芯7的外表面与传感器壳体12的内壁面之间形成第一空腔8，为提高减震效果可尽量将模芯减小，可增加第一空腔8的体积从而增加灌封后减震导热材6厚度；

如图5所示，将熔融状态的减震导热材6灌注于第一空腔8内，可以不将第一空腔8灌满，在上部保留一段空间不灌注，所灌注的减震导热材6优选为电子灌封胶；

如图6所示，在减震导热材6凝结固化后拔出模芯7；

如图7所示，在拔出模芯7后所成型的第二空腔9内放入温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)，温度传感器2和温度熔断器3应保持尽量靠近传感器壳体12的头部即位于头部腔室112，以减小温度传感器2和温度熔断器3与传感器壳体12头部的温差；

如图8所示，向第二空腔9内灌注减震导热材6并包覆温度传感器2及温度熔断器3(及电路板5)，此时可以将腔室11全部灌满；

在此实施方式中，第一次灌注减震导热材6，由减震导热材6形成缓冲壁厚，严格保证温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)不与传感器壳体12的内壁面接触，而第二次灌注减震导热材6，能进一步由减震导热材6填实温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)的外部空腔，将温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)固定在减震导热材6内部，增加减震效果。

c)安装盖体13，并将引出线4引出。如图9、10所示，步骤c是在第二次灌注的减震导热材6凝结固化后，安装盖体13，将引出线4从盖体13中引出，当然也可以使引出线4从传感器壳体12靠近开口122的侧壁引出，但要作好密封保护。

在本发明中可采用各种类型的灌封胶，只要在固化以后具有弹性能起到减震作用，具有导热性能不影响到温度传感器感测温度即可。灌封胶推荐使用固化后形成弹性体固化物的电子灌封胶，如硅橡胶固化物，环氧树脂灌封胶等等，在固化后应有如下出的物理性能：1、体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；2、导热系数≥0.7W/m.k；3、伸长率≥150％；4、最小工作温度范围-50～200℃。另外也优选采用光固化或常温固化的减震导热材，以避免在灌注减震导热材时材料的熔融温度对电子元件造成任何可能的不利影响。

本发明虽然优选灌注减震导热材的制造方法，但事实上，也可以在温度传感器及温度熔断器(及电路板)外面裹覆减震导热材以后，再置于传感器壳体的腔室内，这里的“裹覆”可以是由温度传感器及温度熔断器在熔融的减震导热材浸泡蘸取，也可以缠绕由减震导热材制成的片状体，任何能将温度传感器及温度熔断器与传感器壳体的内壁面隔离可避免直接接触而传导震动的裹覆形式均可。另外也可以在传感器壳体的腔室内形成具有弹性的缓冲支架，将温度传感器及温度熔断器弹性地保持在传感器壳体的腔室内也是可行的。

实施方式3

该实施方式与实施方式2的原理和效果相同，不再重述。区别是步骤b有所不同，步骤b具体包括：在传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，在减震导热材凝结固化之前，将温度传感器及温度熔断器插置于减震导热材内部，且保证不与传感器壳体的内壁面接触。该实施方式同样能将温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)埋置在减震导热材6内部，达到减震作用，不再提供附图。

实施方式4

该实施方式与实施方式2的原理和效果相同，不再重述。区别是步骤b有所不同，步骤b具体包括：将温度传感器及温度熔断器悬置保持于传感器壳体的腔室内固定不动，且不与传感器壳体的内壁面接触，再向传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，以将温度传感器及温度熔断器(及电路板5)埋置于减震导热材内部。该实施方式同样能将温度传感器2、温度熔断器3(及电路板5)埋置在减震导热材6内部，达到减震作用，不再提供附图。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明的发明内容所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种机车车辆用轴温传感器，包括有传感器壳体，其特征在于，在所述传感器壳体内设有温度传感器及温度熔断器。

2.根据权利要求1所述的机车车辆用轴温传感器，其特征在于，在所述传感器壳体内设有减震导热材，所述温度传感器及温度熔断器埋置于所述减震导热材内部并与传感器壳体的内壁保持一定距离。

3.根据权利要求2所述的机车车辆用轴温传感器，其特征在于，所述减震导热材灌注于所述传感器壳体内，所述减震导热材为电子灌封胶，所述电子灌封胶在固化后具有如下物理性能：体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；导热系数≥0.7W/m.k；伸长率≥150％；最小工作温度范围：-50～200℃。

4.一种机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

c)安装盖体，并将引出线引出。

5.根据权利要求4所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，步骤b具体包括：先在传感器壳体的腔室内置入一个模芯，模芯的外表面与传感器壳体的内壁面之间形成第一空腔；将减震导热材灌注于所述第一空腔内；在减震导热材凝结固化后拔出所述模芯；在拔出模芯后所成型的第二空腔内放入温度传感器及温度熔断器；向第二空腔内灌注减震导热材并包覆所述温度传感器及温度熔断器。

6.根据权利要求4所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，步骤b具体包括：在传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，在减震导热材凝结固化之前，将温度传感器及温度熔断器插置于减震导热材内部，且保证不与传感器壳体的内壁面接触。

7.根据权利要求4所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，步骤b包括：将温度传感器及温度熔断器悬置保持于传感器壳体的腔室内固定不动，且不与传感器壳体的内壁面接触，再向传感器壳体的腔室内灌注减震导热材，以将温度传感器及温度熔断器埋置于减震导热材内部。

8.根据权利要求4所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，在步骤b中，使温度传感器及温度熔断器靠近传感器壳体的腔室的头部，以减小温度传感器和温度熔断器与传感器壳体头部的温差。

9.根据权利要求4～8中任意一项所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，在步骤b中所灌注的减震导热材为电子灌封胶，所述步骤c是在全部减震导热材凝结固化后安装盖体。

10.根据权利要求9所述的机车车辆用轴温传感器的制造方法，其特征在于，所述电子灌封胶在固化后具有如下物理性能：体积电阻系数≥10¹⁴Ω·cm；导热系数≥0.7W/m.k；伸长率≥150％；最小工作温度范围：-50～200℃。