CN1114744A - 一种热电偶装置 - Google Patents
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Abstract
在一种热电偶装置中，一壳状外电极由第一热电偶材料制成，并固定地罩住一导管的顶端。一内电极由第二热电偶材料制成，其一端焊接于外电极内壁的顶端。外电极的下端围绕导管的引导端安装，通过钎焊将它们于二者间的界面上导热地接合。
Description
本发明涉及一种线性内电极置于壳状外电极内的热电偶装置。
在燃气设备，例如燃气烹调炉或类似物内，使用热电偶作为反应敏感且寿命长的不着火探测器。这类热电偶通常有一锥形外电极，其下部通过钎焊与一导管的顶端导热地接合。外电极的里面有一内电极，其顶端焊接到外电极的顶部内壁。
在这种情况下，外电极的下端与该导管内壁的一直径扩大部分相适应，从而如申请公报No.3-69029所示，通过钎焊使其间的界面导热地接合。
在制造作为温度传感器与火苗接触的外电极时，使用一种因康镍合金(商标)，其价格相当昂贵，具有良好的耐热耐蚀性，而导管是由一种便宜的金属，例如导电黄铜等制成。
为满足这些需要，希望将外电极的长向尺寸减至最小，从而减小其内阻值，而且形状易于机加工。还希望导管的高温耐蚀性好，并设置成基本无腐蚀物质的，因为导管使用时总是暴露于火苗。
因此，本发明的一个目的是提供一种热电偶装置，它可以避免腐蚀物质进入其内，并将外电极尺寸减至最小，从而使其形状易于加工。这显然避免了腐蚀物粘到导管内壁，并减少外电极的内阻值，因此产生足够的电流强度，提供到热电偶内的电磁铁上，该热电偶内的线性内电极置于壳状外电极内。
按照本发明，提供一种热电偶装置，包括：形成热电偶装置的第一引线的导管；由第一热电偶材料制成的，并固定地盖住导管的引导端的壳状外电极；由第二热电偶材料制成的内电极，其一端焊于外电极的内壁的顶端；使外电极的下端围绕导管的引导端安装，通过钎焊使二者在其之间的界面上导热地接合。
进一步按照本发明，导管的引导端成形为具有直径减小部位的阶梯状，而外电极的下部有一凹槽或凸起。
更进一步按照本发明，提供了一种制造热电偶装置的方法，包括如下步骤：制备一导管，其顶端成形为具有一直径减少部位的阶梯状轮廓；提供由第一热电偶材料制成的锥形外电极，其顶端具有一收缩的管部；使外电极的下端围绕导管的直径减小部位安装，通过钎焊使二者在其之间的界面上导热地接合；并提供由第二热电偶材料制成的内电极，其顶端穿过导管固定到外电极的窄管部位内，并将内电极的一顶端通过焊接导热地接合到该窄部分的一顶端。
更进一步按照本发明，在通过钨极惰性气体保护焊将内电极的顶端与窄管部位的顶端导热地接合时，内电极的顶端略微从外电极的收缩管部位的顶端处收缩。
由于外电极的下端通过钎焊围绕导管顶端的外围固定，外电极的顶部暴露于周围气氛中，即火苗的存在，从而形成有效的传感器部分。这样就能够制成外电极最小的热电偶装置，同时使外电极易于加工。外电极的最小尺寸减少了材料，节省了造价，并减小了外电极的纵向尺寸，降低了其内阻值，从本热电偶装置可获得足够的电流强度。
在外电极下端设置凹槽或凸起使钎焊焊料能够平滑地渗透内电极顶端与窄管部位顶端之间的界面。从而能够进行钎焊与焊接操作，改进了生产工艺。
由于内电极的顶端略微从外电极的窄管部位的顶端收缩，能够在焊完后使窄管部位的顶端完全罩住收缩的温度传感部分。因而，耐热耐腐蚀的外电极保护温度传感部分，使其不暴露于外电极的外面，延长了寿命。
结合权利要求书和附图参考下面说明，本发明的这些和其它优点将会显而易见。
图1为按照本发明的实施例的热电偶的纵向剖面图；
图2为不打火探测器的纵向剖面图；
图3a、3b和3c示出一系列制造步骤的透视图；
图4a和4b为示出另一系列制造步骤的透视图。
参考图1，该图示出了一气灶的不打火探测器100，它有一热电偶装置1，用于控制设备的联接出口2和将热电偶装置1与出口2联接的导线3。热电偶装置1有一形成其第一引线的导管4，如图2所示。围绕导管4的顶端，装有锥形外电极5的下端，该外电极5的顶端有一收缩管部54。外电极5由作为第一热电偶材料的因康镍(Inconel)合金600(商标)制成。在锥形外电极5内，将线性内电极6的顶端焊接到外电极5的内壁的顶端上。内电极是由作为第二热电偶材料的康铜(Constantan)(商标)制成。
导线3有一外线31和一内线33。外线31为电用软铜线，焊到导管4的下端。内线33为氟树脂一铜复合线，覆以玻璃漆管32，并焊于内电极6的下端。外线31的下端联结于出口2的阳极端21，内线33从后背引入地穿过导管4，并与出口2的负极端22相联。制造导线31，33时使用一种金属包层复合结构，由铜包覆一铁芯。在这种情况下，内线33可由涂覆处理的软铜线制成。
导管4的顶端或形为带有一直径减小部位41的阶梯形状，外电极5的下端51围绕该阶梯安装。外电极5的下端51是通过数字7所示的，在界面处的钎焊与导管4的直径减小部位41导热地接合的。如图3a和3b所示，外电极5的下端有一个或多个凹槽52，以便进行钎焊时，熔融的焊料能平滑地渗入外电极5的下端51与导管4的直径减小部位41之间的界面。也可如图3c所示用凸起53代替凹槽52。
在外电极5的中部是焊接在内线33的顶端，从而构成一冷联结11的内电极6。
在不着火探测器100内，热电偶装置1的外电极5在使用时总是处在与煤气灶上的火苗接触的位置。在这种情况下，能减少外电极5的原材料因康镍合金600的用量。由于外电极的长度尺寸减少，原料容易拉成外电极5，这在批量生产外电极时是优点。
参考图3a-3c，4a和4b，制造热电偶装置1的步骤如下：
如图3a所示，轴向放置一黄铜导管4，其顶端具有直径减小部位41。制作外电极5时，该锥形(子弹形)电极5是通过切割因康镍600管或拉伸一板材形成。进一步拉伸外电极5，使其顶端有一收缩部位54。同时在电极5的下端设置凹槽52或凸起53。然后将外电极5的下端围绕导管的直径减小部位固定。在外电极5的下端51与导管4的直径减小部位4之间的界面加入银焊料，如图3b所示。
如图4a所描绘的，通过将内线33与顶部直径减小的内电极6的下端焊接提供一焊接组件。将该焊接组件插入外电极5中，使内电极6的顶端6a从窄管部位54的顶端稍稍收缩。在这种情况下，通过钨极惰性气体保护焊将内电极6的顶端6a与收缩管部位54的顶端54a导热地接合，如图4b所示。然后，将外线31与导管4的一外表面焊接，并将线31与33的各自下端与出口2联接。
外电极5使用因康镍合金600，是考虑到其出色的高温耐热耐腐蚀性，而内电极6使用较便宜的康铜。但是，使用其它材料代替因康镍合金600和康铜是可接受的。
在使内电极6的顶端6a与窄管部位54的顶端54a导热地接合时，可使用激光、等离子体或电子束焊接代替钨极惰性气体保护焊。
虽然已参考特定的实施例对本发明作了描述，但不应理解为对本发明的限定，在不超出本发明的精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员可作很多改进。
Claims (4)
1. 一种热电偶装置，包括：形成该热电偶装置的第一引线的导管；由第一热电偶材料制成的、固定地罩在导管的引导端的壳状外电极；由第二热电偶材料制成的、其一端焊接在外电极内壁的顶端的内电极；使外电极的下端围绕导管的引导管安装，并通过钎焊使二者在其之间的界面上导热地接合。
2. 一种如权利要求1所述的热电偶装置，其特征在于，导管的引导端成形为有直径减小部位的阶梯状，而外电极的下端有一凹槽或凸起。
3. 一种制造热电偶装置的方法，包括如下步骤：制备一导管，其顶端成形为有一直径减小部位的阶梯状；提供由第一热电偶材料制成的锥形外电极，其一顶端有一窄管部位；围绕导管的直径减小部位安装外电极的下端，通过钎焊将它们在二者间的界面上导热地接合；并提供由第二热电偶材料制成的内电极，其顶端穿过导管，以便安装在外电极的窄管部位内，并通过焊接将内电极的顶端与窄管部位的顶端导热地接合。
4. 如权利要求3所述的制造热电偶装置的方法，其特征在于内电极的顶端在通过钨极惰性气体保护焊与窄管部位的顶端导热地接合时略微从外电极的窄管部位的顶端收缩。
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