CN105973486A - 一种高速响应温度探头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器技术，涉及一种用于流体温度探测的高速响应温度探头及其制造方法。本发明高速响应温度探头包括探头体、帽盖、壳体、温度敏感元件及热导液。本发明通过热导液将温度敏感元件包覆设置在金属探头体内，使得探头组件可以耐受高高的液压压力，以及免受待测介质的腐蚀。同时由于温度敏感元件与金属凹槽盲腔之间填充有适量的导热胶液，从而能够有效降低整个探头的热阻效应，提高传感器的动态响应速度。

Description

一种高速响应温度探头及其制造方法

技术领域

本发明属于传感器技术，涉及一种用于流体温度探测的高速响应温度探头及其制造方法。

背景技术

温度探头经常用于测量气体或液体问题，如工程上通常需要测量大压力、高温度、腐蚀性液体的温度。同时为了提高控制效率，测量液体温度的传感器应具有高速响应的特点。

现有的温度探头主要有裸露式和非裸露式，现有裸露式温度探头直接放置在流体内，不具备抗腐蚀和耐压力性能。而非裸露式温度探头不与流体直接接触，因此响应速度较低，难以满足实际探测要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种双余度、高速响应、耐腐蚀、耐压力的温度探头。

另外，本发明还提供该温度探头的制造方法。

本发明的技术方案是：一种高速响应温度探头，其包括探头体、帽盖、壳体、温度敏感元件及热导液，其中，所述探头体设置在壳体前端，为带有贯通凹槽的框架结构，帽盖设置在探头体末端形成一用于隔离密封的盲腔，所述温度敏感元件通过框架结构凹槽伸进盲腔，盲腔内部固化有用于填充并包覆温度铭感元件的热导液，且所述探头体、帽盖及外壳均为热导体材料。

所述探头体、帽盖及外壳均为金属。

所述框架凹槽为方形孔结构，深12mm，壁厚0.35±0.1mm。

所述探头体与壳体之间为焊接连接。

一种高速响应温度探头的制造方法，其包括如下步骤：

步骤1：将帽盖焊接在探头体的框架结构顶端，形成深度大于温度敏感元件长度的盲腔；

步骤2：在温度敏感元件表面涂导热胶液，并将温度敏感元件从探头体框架结构凹槽内端伸进盲腔；

步骤3：迅速从探头体框架结构的凹槽内端向盲腔注入导热胶，使得导热胶覆盖整个温度敏感元件，且注入量不超过盲腔体积，再立即置于真空箱内凝固至少1h，取出剔除导热胶注入过量的组件；

步骤4：将带有温度敏感元件的探头体焊接在壳体上。

本发明具有的优点和有益效果

本发明通过热导液将温度敏感元件包覆设置在金属探头体内，使得探头组件可以耐受高高的液压压力，以及免受待测介质的腐蚀。同时由于温度敏感元件与金属凹槽盲腔之间填充有适量的导热胶液，从而能够有效降低整个探头的热阻效应，提高传感器的动态响应速度。根据工程实测值，响应时间不大于0.8s。

另外，本发明高速响应温度探头结构简单，尺寸较小，温度响应快、具有耐腐蚀、耐压力的特点，特别适合于环控系统的温度测量。

附图说明

图1是本发明高速响应温度探头的结构示意图，该图与实物比例为2:1；

图2是探头体的结构示意图，该图与实物比例为5:1；

图3是帽盖与探头体装配图；

图4是敏感元件示意图，，该图与实物比例为10:1，

其中，1-探头体、2-壳体、3-敏感元件、4-帽盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

请参阅图1，本发明高速响应温度探头包括探头体、帽盖、壳体、温度敏感元件及热导液。其中，所述探头体设置在壳体前端，为带有贯通凹槽的框架结构，帽盖设置在探头体末端形成一用于隔离密封的盲腔。所述温度敏感元件通过框架结构凹槽伸进盲腔，盲腔内部固化有用于填充并包覆温度铭感元件的热导液。

所述探头体、帽盖及外壳均为热导体材料，优选为金属，特别是如导电性好、耐压力性强、抗腐蚀性好的不锈钢等硬金属。

所述框架凹槽为方形孔结构，深12mm，壁厚0.35±0.1mm，以具有足够的空间用于热导液流通，避免毛细管效应而使导热液无法填满探头体和帽盖所形成的盲腔，使得热导液可以完全包覆温度敏感元件，保证热导性能。

另外，由于探头体内壁结构凹槽长度较长，孔壁厚度较薄，若将外壳与探头体做成一体，难以保证孔壁厚度，所以探头体和外壳分成两个独立的部件，二者通过焊接结合固定。

一种高速响应温度探头的制造方法，其包括如下步骤：

步骤1：将帽盖焊接在探头体的框架结构顶端，形成深度大于温度敏感元件长度的盲腔；

步骤2：在温度敏感元件表面涂导热胶液，并将温度敏感元件从探头体框架结构凹槽内端伸进盲腔；

步骤3：迅速从探头体框架结构的凹槽内端向盲腔注入导热胶，使得导热胶覆盖整个温度敏感元件，且注入量不超过盲腔体积，再立即置于真空箱内凝固至少1h，取出剔除导热胶注入过量的组件；

步骤4：将带有温度敏感元件的探头体焊接在壳体上。

另外，步骤3中的灌注导热胶为探头组件制作的关键工序，应遵循两条原则：1灌注的胶液应较稀释，易于填充热敏感组件的导热面与方孔之间的空隙；2胶液灌注量以灌满方孔为最佳，灌注量过少，则填充不充分导致组件的热阻偏大，降低了响应速度；灌注过量则易出现多余热导液，从而导致组件的热惯性较大，同样降低响应速度。

综上所述，本发明通过热导液将温度敏感元件包覆设置在金属探头体内，使得探头组件可以耐受高高的液压压力，以及免受待测介质的腐蚀。同时由于温度敏感元件与金属凹槽的盲腔之间填充有适量的导热胶液，从而能够有效降低整个探头的热阻效应，提高传感器的动态响应速度。根据工程实测值，响应时间不大于0.8s，能够较好的满足实际温度传感器对响应速度的要求。

Claims (5)

1.一种高速响应温度探头，其特征在于，包括探头体、帽盖、壳体、温度敏感元件及热导液，其中，所述探头体设置在壳体前端，为带有贯通凹槽的框架结构，帽盖设置在探头体末端形成一用于隔离密封的盲腔，所述温度敏感元件通过框架结构凹槽伸进盲腔，盲腔内部固化有用于填充并包覆温度铭感元件的热导液，且所述探头体、帽盖及外壳均为热导体材料。

2.根据权利要求1所述的高速响应温度探头，其特征在于，所述探头体、帽盖及外壳均为金属。

3.根据权利要求2所述的高速响应温度探头，其特征在于，所述框架凹槽为方形孔结构，深12mm，壁厚0.35±0.1mm。

4.根据权利要求3所述的高速响应温度探头，其特征在于，所述探头体与壳体之间为焊接连接。

5.一种高速响应温度探头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将帽盖焊接在探头体的框架结构顶端，形成深度大于温度敏感元件长度的盲腔；

步骤2：在温度敏感元件表面涂导热胶液，并将温度敏感元件从探头体框架结构凹槽内端伸进盲腔；

步骤3：迅速从探头体框架结构的凹槽内端向盲腔注入导热胶，使得导热胶覆盖整个温度敏感元件，且注入量不超过盲腔体积，再立即置于真空箱内凝固至少1h，取出剔除导热胶注入过量的组件；

步骤4：将带有温度敏感元件的探头体焊接在壳体上。