DE3017577A1

DE3017577A1 - Detektor sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3017577A1
Application number: DE19803017577
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Amemori; Goro Momoya; Yoshio Senoo
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1980-11-20
Also published as: JPS6041815B2; GB2054157B; GB2054157A; DE3017577C2; JPS55154023A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor zur berührungsfreien, magnetischen Überwachung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Gegenstandes sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Detektors.

Bei der Messung von Strömungsgeschwindigkeiten oder Strömungsmengen von auf hoher Temperatur befindlichen oder von sich in heißer Umgebung befindenden Fluiden sind Meßgeräte erforderlich, die"-ausreichende Hitzebeständigkeit haben. Derartige Hitzebeständigkeitseigenschaften sind beispielsweise auch bei Meßspulen erforderlich, die in heißer Umgebung benutzt werden, etwa Detektoren zur Messung der Bewegung der Schaufeln eines turbinenartigen Meßgerätes. Meßspulen, also Detektoren für hohe Temperaturen sind bekannt und werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß man auf die Oberflächen eines , Kerns und seiner Flansche eine isolierende Beschichtung aus hitzebeständigem Keramikmaterial aufbringt, das in einem Lösungsmittel gelöst ist. Auf diese Keramikschicht wird ein hitzebeständiger Draht gewickelt, dessen Oberfläche mit isolierendem Keramikmaterial beschichtet ist, und- der bewickelte Kern wird dann in eine Buchse aus rostfreiem Stahl o.a. eingesetzt, die verschlossen wird. Da keramische Materialien im· allgemeinen stark hygroskopisch

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sind, haben derartige Detektoren den Nachteil, daß sich infolge der Absorption von Feuchtigkeit durch das keramische Material die elektrische Isolierung verschlechtert und daß der Spulendraht, der mit Keramikmaterial beschichtet ist, oxydiert, wodurch sich über lange Zeiträume sein Widerstand ändert, was zu Schwankungen im Meßverhalten führt.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wurde bereits so vorgegangen, daß man die Buchse mit getrocknetem Aluminiumoxid-Pulver füllte. Dies führte jedoch nicht immer zu zufriedenstellenden Ergebnissen, da ein besonderer Trocknungsschritt für das Aluminiumoxid-Pulver erforderlich war und da die Funktionsfähigkeit des Detektors sich nach dem Einfüllen des Aluminiumoxid-Pulvers verschlechterte.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Detektor mit guter Haltbarkeit und guter Hitzebeständigkeit zu schaffen, dessen Isoliereigenschaften sich nicht verschlechtern und bei dem keine Oxydation des Spulendrahtes eintritt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Detektors zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Detektor mit einem eine Spule aus mit anorganischem Material isoliertem Leiterdraht tragenden Kern und einem den Kern mit der Spule

aufnehmenden, dicht verschlossenen Gehäuse, aus dem die Spulenenden elektrisch herausgeführt sind, erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß der Gehäuseinnenraum evakuiert ist. ·

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur 'Herstellung eines solchen Detektors, das sich dadurch auszeichnet, daß das den Kern mit der Spule enthaltende Gehäuse, in eine Evakuierkammer eingebracht wird, daß in der Evakuierkammer ein Unterdruck erzeugt und dadurch das im Gehäuse befindliche Gas durch zumindest einen Evakuierdurchlaß entfernt wird, der sich entweder im Gehäuse oder in einem der das Gehäuse verschließenden Elemente befindet, und daß danach der Evakuierdurchlaß innerhalb der Evakuierkammer verschlossen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Detektor.

Figur 2 zeigt die Herstellung des Detektors gemäß Figur 1.

Figur 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Figur 2 zur Erläuterung des Schließens des Evakuierdurch lasses.

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Der Detektor gemäß Figur 1 hat eine zylindrische Buchse 1 aus nicht-magnetischem Material, etwa AISI 304 o.a. und weist an seiner gesamten inneren Umfangsflache eine elektrisch isolierende Membran 2 auf, die durch eine Beschichtung mit anorganischem, elektrisch isolierendem Material, beispielsweise isolierendem Keramikmaterial, das im wesentlichen aus anorganischen Silikaten besteht, hergestellt wurde. Das äußere Ende 4 eines Kerns 3 aus magnetischem Material erstreckt sich durch einen Flansch 5 nach außen, der als Verschluß am offenen Ende der Buchse 1 befestigt ist. Die gesamte äußere Umfangsflache des Kerns 3, die Innenfläche des Flansches 5 und die Innenfläche des mit dem Kern 3 verbundenen Flansches 6 sind ebenfalls von einer elektrisch isolierenden Membran 7 umgeben bzw. mit ihr bedeckt, die durch Beschichtung mit einem isolierenden Keramikmaterial hergestellt wurde. Der Flansch 6 besteht gegebenenfalls aus dem gleichen Material wie der Kern 3 und kann einstückig mit diesem ausgebildet sein. Um den Kern 3 ist eine Spule 8 aus leitfähigem Draht gewickelt, der vorzugsweise mit einem Isolierlack, etwa einem emorganischen, elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einem wärmebeständigen Keramikmaterial beschichtet ist. An der Außenseite des Flansches 6 ist ein Magnet 9 zur Erzeugung eines Magnetfeldes befestigt. Mit Hilfe von Glas 11 sind an einem Anschlußkörper 10 Anschlußstifte 12 befestigt, die sich durch den

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Anschlußkörper hindurcherstrecken, der als Verschluß am anderen Ende dj5r Buchse 1 befestigt ist. Die Leitungsenden 13 der Spule 8 sind jeweils an den Anschlußstiften 12 befestigt. Zum Evakuieren des durch die Buchse 1, den Flansch 5 und den Anschlußkörper 10 gebildeten Raums 15 ist eine Durchgangsbohrung 14 vorgesehen, die nach dem Evakuieren und Abdichten des Raums 15 gegenüber der Umgebungsluft verschlossen wird, beispielsweise durch Schweißüng. Anstelle von isolierenden Membranen 2 und 7 aus keramischem Material kann an der inneren Umfangsflache der Buchse 1 , der äußeren Umfangsflache des Kerns 3 und den Innenflächen der Flansche 5 und 6 auch Glasfasergewebe o.a. angebracht werden, um so eine elektrische Isolierung gegenüber der Spule 8 zu bewirken. Der Flansch 5 und der Anschlußkörper 10 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen nicht-magnetischen Material wie die Buchse 1.

Zur Herstellung des Detektors 20 wird auf dem Kern 3 und dem Flansch 5 sowie dem Flansch 6 eine isolierende Schicht 7 ausgebildet. Das äußere Ende 4 des Kerns 3 wird dichtend in die Durchgangsbohrung im Flansch 5 eingepaßt, um den Kern 3 und den Flansch 5 zu verbinden. Mit hitzebeständigem Keramikmaterial beschichteter Leiterdraht wird zur Bildung der Spule 8 auf den Kern 3 gewickelt. Danach wird die so gebildete Baueinheit aus Kern 3, Flanschen 5 und 6 und Magnet 9 in das Innere der Buchse 1 eingesetzt,

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deren innere Umfangsflache mit der isolierenden Membran 2 beschichtet ist. Der Flansch 5 wird zur Anlage an der Buchse 1 gebracht, so daß ein Ende der Buchse 5 verschlossen wird. Die Wicklungsenden 13 werden dann an die Anschlußstifte 12 angeschweißt, und der Verbindungskörper 10 zum Verschließen des anderen Endes der Buchse 1 auf diese aufgesetzt. Die so montierte -Baueinheit aus Buchse 1, Flansch 5, Spule 8 und Verbindungskörper 10 wird dann zwischen einem Stützelement 24 und einem Drehelement 25 befestigt und in eine Evakuierkammer 23 gebracht

—4 (Figur 2). In dieser wird ein Unterdruck von etwa 10

Torr erzeugt. Dabei wird das im Raum 15 des Gehäuses vorhandene Gas, also die Luft durch einen Spalt 21 zwischen der Buchse 1 und dem Verbindungskörper· 10, durch einen Spalt 22 zwischen der Buchse 1 und dem Flansch 5 und durch die Durchgangsbohrung 14 abgesaugt, so daß der Raum 15 evakuiert wird. Gleichzeitig mit diesem Evakuieren des Raums 15 wird in den Membranen 2 und 7 vorhandene Feuchtigkeit entfernt. Daher wird die Evakuierzeit zweckmäßigerweise so eingestellt, daß ausreichend Zeit für das Entfernen der Feuchtigkeit aus den Membranen 2 und 7 zur Verfugung steht.

Obwohl vorzugsweise in der Buchse 1 die dargstellte Durchgangsbohrung 14 vorhanden ist, die einen Evakuierdurchlaß bildet, um das Absaugen von Luft aus dem Raum 15 schnell durchführen zu können, kann das Evakuieren gegebenenfalls

auch c.llein durch die Spalte 21 und 22 erfolgen, falls diese eine entsprechende Weite haben oder ein schnelles Evakuieren nicht notwendig ist. In diesem Fall wird dann eine Buchse verwendet, die keine Durchgangsbohrung 14 aufweist.

Nach dem Evakuieren und Entfernen -der Feuchtigkeit im gewünschten Umfang wird das Drehelement 25 mittels eines nicht dargestellten Antriebes gedreht, um so den Verbindungskörper 10, die Buchse 1 und die übrigen Teile um die Mittelachse 26 zu drehen, wobei gleichzeitig Elektronenstrahlen 27 aus einem Elektronenstrahl-Schweißgerät senkrecht zur Achse 26 auf den Spalt 21 gerichtet werden, um in diesem Bereich den gesamten Umfang der Buchse 1 mit dem Verbindungskörper 10 zu verschweißen. Danach wird das Gehäuse zusammen mit den Elementen 24 und 25 in Richtung des Pfeiles 28 (Figur 2) in eine Lage bewegt, in der der Spalt 22 den Elektronenstrahlen 27 ausgesetzt wird. Der Spalt 22 wird entlang des gesamten Umfanges verschweißt und dadurch der Flansch 15 mit der Buchse 1 verbunden. Schließlich wird die Buchse 1 wieder parallel zur Achse 26 bewegt, und die Elektronenstrahlen 27 werden auf die Durchgangsbohrung 14 gerichtet, wobei die Buchse 11 in eine solche Winkelstellung gebracht wird, daß die Elektronenstrahlen 37 unter einem WinkeloL (obliegt zwischen 30 und 60 , im g.llgemeinen bei 45 ) bezüglich einer

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Linie 30 verlaufen, die die Mitte 29 der Buchse 1 tnd die Durchgangsbohrung 14 verbindet (Figur 3), um so die Durchgangsbohrung 14 zu verschweißen und dichtend zu verschließen. Nach dem Verschließen der Bohrung 14 wird die Buchse 1 horizontal in Richtung des Pfeiles 31 und nach oben bewegt, um die Bohrung 14 in den Brennpunkt der Elektronenstrahlen zu bringen. Der einen evakuierten Innenraum 15 aufweisende Detektor ist dann fertiggestellt.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Spalte 21 und 22 ebenfalls in der Evakuierkammer dichtend verschlossen werden, ist es auch möglich, in äer Evakuierkammer lediglich die Durchgangsbohrung 14 dichtend zu verschließen, während die Spalten 21 und 22 vorher außerhalb der Evakuierkammer verschlossen werden. In diesem Fall muß die Durchgangsbohrung 14 selbstverständlich vorher in der Buchse ausgebildet werden.

Da erfindungsgemäß das Gas aus dem Innenraum des Gehäuses entfernt wird, hat der Detektor eine sehr hohe Haltbarkeit und sehr gute Hitzebeständigkeitseigenschaften, ohne daß sich bei derartigen Belastungen die elektrischen Isoliereigenschaften der Isoliermaterialien verschlechtern oder Oxydationen am Leiterdraht eintreten. Da darüber hinaus keine zusätzlichen Arbeitsschritte, etwa das Befüllen mit getrocknetem Aluminiumoxid-Pulver, Trocknen bei

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hohen Temperaturen nach Herstellen der Beschichtung aus isolierendem Keramikmaterial u.a. erforderlich sind und da sich cas Verschweißen sehr einfach durchführen läßt, wird durch die Erfindung die Anzahl der erforderlichen Fertigungsschritte erheblich herabgesetzt, und man erhält einen preiswerten, berührungslosen Schalter, also einen Detektor, der sich bei hohen Temperaturen einsetzen läßt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Detektor mit einem eine Spule aus mit anorganischem Material isoliertem Leiterdraht tragenden Kern und einem den Kern mit der Spule aufnehmenden, dicht verschlossenen Gehäuse, aus dem die Spulenenden elektrisch herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseinnenraum (15) evakuiert ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zylindrisch ist und an einem Ende mit einem Verbindungskörper (10), durch den

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sich mit den Spulenenden (13) verbundene Anschlüsse (12) erstrecken, und am anderen Ende mit einer Abdeckung (5) verschlossen ist, die eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die sich das Ende (4) des Kerns (3) im Dichtsitz erstreckt.
3. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (5) und der Verbindungskörper (10) jeweils dichtend in das Gehäuse (1) eingepaßt und durch Verschweißung entlang des gesamten Umfanges mit diesem verbunden sind.
4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche des Gehäuses 11) und der Oberfläche des Kerns {3) eine isolierende Membran (2; 7} vorgesehen ist.
5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine nach dem Evakuieren dichtend verschlossene Absaugbohrung (14) aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Detektors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kern mit der Spule enthaltende Gehäuse, in eine Evakuierkammer eingebracht wird, daß in der Evakuierkammer ein Unterdruck erzeugt und dadurch

das im Gehäuse befindliche Gas durch zumindest einen Evakuierdurchlaß entfernt wird, der sich entweder im Gehäuse oder in einem der das Gehäuse verschließenden Elemente befindet, und daß danach der Evakuierdurchlaß innerhalb der Evakuierkammer verschlossen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Evakuieren des Gehäuses durch eine im Gehäuse zuvor hergestellte Durchgangsbohrung vorgenommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Evakuieren des Gehäuses durch einen Spalt zwischen Gehäuse und einem Verschlußelement erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Evakuierdurchlaß durch Elektronenstrahl-Schweißung verschlossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der den Evakuierdurchlaß bildende Spalt ringförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gedreht und der Ringspalt mittels Elektronenstrahl-Schweißung verschlossen wird.

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