本發(fā)明涉及包括熱電偶的溫度傳感器，其意于測量-40℃至1200℃范圍內(nèi)的溫度，尤其是在機動車輛的熱力發(fā)動機組中。

背景技術(shù)：

如圖1所示，溫度測量裝置傳統(tǒng)地包括溫度傳感器2，該溫度傳感器2通過允許將溫度傳感器連接到測量設(shè)備4的延伸電纜3而被延長。溫度傳感器2傳統(tǒng)地包括金屬保護鞘5和止擋件6，該止擋件6安裝在保護鞘5上并根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用而被調(diào)整。

測量設(shè)備4意于解釋由溫度傳感器2提供的并通過延伸電纜3傳遞的電信號。該解釋允許估測溫度傳感器的端部所經(jīng)受的溫度。

在保護鞘5的內(nèi)部，溫度傳感器2傳統(tǒng)地包括熱電偶7和礦物絕緣體8(傳統(tǒng)地由氧化鋁或氧化鎂制成)，這允許熱電偶抵御環(huán)境限制、尤其是抵御高溫。

如圖2所示，熱電偶7是第一和第二導(dǎo)電線10和12的組件，第一和第二導(dǎo)電線10和12在熱點13處彼此端對端地連接。根據(jù)眾所周知的塞貝克效應(yīng)(l’effetseebeck)，第一和第二導(dǎo)電線的端子處的電勢差δu取決于在熱點處的溫度t1和在所述端子處的溫度t0之間的差。

熱電偶式溫度傳感器尤其用于熱力發(fā)動機組中，在熱力發(fā)動機組中，該熱電偶式溫度傳感器經(jīng)受-40℃至1200℃范圍內(nèi)的溫度。

為了制造意于這樣的應(yīng)用的溫度傳感器，傳統(tǒng)地采用按照以下步驟的方法：

首先，制造礦物絕緣電纜14、或mic電纜(在英語中為“mineralinsulatedcable”)。

礦物絕緣電纜包括金屬保護鞘5，并在保護鞘5的內(nèi)部包括由適于形成熱電偶的材料制成的兩條熱電偶線10和12，這兩條熱電偶線借助于礦物絕緣體8彼此絕緣并與保護鞘5絕緣(圖3a)。

為了形成這兩個熱電偶線之間的接合部、即“熱點”13，從電纜的端部中的一個、通常在約為2至10mm的深度上取走一些礦物絕緣體(例如通過噴砂處理或刮研)。在該被稱為“遠側(cè)”端部的端部處，這兩條熱電偶線由此從絕緣體露出，同時被保護鞘5環(huán)繞(圖3b)。

熱電偶線的由此暴露的兩個端部機械地靠近，直至彼此接觸，然后例如通過電焊接彼此連接(圖3c)。

保護鞘的鏤空端部然后可選地可被絕緣材料填充，該絕緣材料與礦物絕緣電纜的礦物絕緣體相同或不同。保護鞘然后被再封閉(圖3c中的箭頭)，以保護熱電偶，該再封閉例如通過電焊接(圖3d)。

此外，在保護鞘5的封閉之后或在礦物絕緣電纜的切割之前，傳統(tǒng)地，在保護鞘5的遠側(cè)端部處制成縮徑部15(傳統(tǒng)地通過拉絲或鍛造)?？s徑部傳統(tǒng)地允許改善溫度傳感器的響應(yīng)時間，而不顯著影響其抵抗振動的能力。

這樣的制造方法難以自動化，并且目前需要棘手的手工操作。

因此，存在對這樣的解決方案的需求：該解決方案允許方便熱電偶式溫度傳感器的制造自動化。

本發(fā)明的目的在于滿足該需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種用于制造熱電偶式溫度傳感器的方法，該方法包括以下相繼的步驟：

a)制造礦物絕緣電纜(mic)，該礦物絕緣電纜包括保護鞘和兩條熱電偶線，這兩條熱電偶線在保護鞘中于電纜的整個長度上延伸并埋沒到礦物絕緣體中；

b)將礦物絕緣電纜的端部中的一個在2至20mm范圍內(nèi)的長度上、優(yōu)選地在小于15mm的長度上、優(yōu)選地在小于10mm的長度上剝皮，以暴露熱電偶線的端部；

c)連接由此暴露的熱電偶線的端部，以構(gòu)成熱電偶熱點；

d)將蓋帽固定在所述礦物絕緣電纜上，以保護所述熱點。

如在本說明書的下文中將更加詳細地看到的，因此不再需要重新使保護鞘本身封閉以保護熱電偶線，也不需要取走礦物絕緣體以使保護鞘鏤空，這顯著地方便了制造方法的自動化。

根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括以下優(yōu)選的可選特征中的一個或多個：

-蓋帽具有縮徑部，縮徑部在熱點處的直徑在步驟d)之后小于2.5mm；

-蓋帽在步驟d)之后覆蓋保護鞘的外側(cè)向表面的90％以上；

-蓋帽被成形為與保護鞘的邊抵靠和/或被成形為引導(dǎo)蓋帽在保護鞘上的安裝；

-安裝蓋帽之前，蓋帽被填充有絕緣材料，以在安裝蓋帽之后，熱電偶線的端部通過所述絕緣材料而與外部絕緣；

-將礦物絕緣電纜引入加強管中，以使得所述加強管至少部分地遮蓋保護鞘。

本發(fā)明還提出一種熱電偶式溫度傳感器，其包括礦物絕緣電纜，該礦物絕緣電纜包括限定熱點的兩條熱電偶線和保護鞘、以及被固定以密封地保護所述熱點的蓋帽。

根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器可特別地按照根據(jù)本發(fā)明的方法制造，該方法可選地被調(diào)整以使得溫度傳感器具有下文所述的可選特征中的一個或多個。

根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器還可以包括以下優(yōu)選的可選特征中的一個或多個：

-優(yōu)選地，礦物絕緣電纜沒有縮徑部；

-優(yōu)選地，蓋帽具有縮徑部，該縮徑部的外徑在熱點處優(yōu)選地小于3.5mm、或小于3mm、或小于2mm、或小于1.5mm；

-蓋帽覆蓋保護鞘的外側(cè)向表面的10％以上、30％以上、60％以上、90％以上，優(yōu)選地覆蓋保護鞘的外側(cè)向表面的大致100％；

-蓋帽被成形為與保護鞘的邊抵靠和/或被成形為引導(dǎo)蓋帽在保護鞘上的安裝；

-溫度傳感器包括加強管，該加強管至少部分地遮蓋礦物絕緣電纜的保護鞘；

-加強管的壁具有的厚度大于0.3mm和/或小于1.2mm；

-蓋帽和加強管一起覆蓋礦物絕緣電纜的保護鞘的外側(cè)向表面的10％以上、30％以上、60％以上、90％以上，優(yōu)選地覆蓋保護鞘的外側(cè)向表面的大致100％；

-溫度傳感器包括機械止擋件，該止擋件固定在、優(yōu)選地焊接在保護鞘上或加強管上；

-蓋帽被固定在礦物絕緣電纜的保護鞘上和/或包含礦物絕緣電纜的加強管上；

-蓋帽優(yōu)選地通過激光焊接被固定到保護鞘的遠側(cè)端部和/或優(yōu)選地被固定在保護鞘的外側(cè)向表面上；

-蓋帽填充有優(yōu)選地呈粉狀的絕緣材料，該絕緣材料與礦物絕緣電纜的礦物絕緣體相同或不同，該絕緣材料優(yōu)選地由從氧化鋁和/或氧化鎂中選擇的材料制成。

本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器在處于高于800℃、高于900℃、高于1000℃、高于1100℃和/或低于-20℃、低于-30℃的溫度的環(huán)境中、優(yōu)選地在處于在-40℃和1200℃之間變化的溫度的環(huán)境中的用途，特別是在機動車輛的熱力發(fā)動機組中。

本發(fā)明最后涉及一種機動車輛的熱力發(fā)動機組，其包括根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器；以及涉及一種機動車輛，其包括根據(jù)本發(fā)明的熱力發(fā)動機組。溫度傳感器可以特別地布置在渦輪增壓器的渦輪上游的排放集氣管中或布置在燃料或助燃劑的進入歧管中或布置在排放歧管中。

附圖說明

通過研究附圖和通過閱讀以下詳細的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將進一步顯現(xiàn)，在附圖中

圖1示意性地示出連接到測量設(shè)備的溫度傳感器；

圖2示意性地示出熱電偶的運行原理；

圖3(圖3a至3d)示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于制造溫度傳感器的方法；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的、在固定蓋帽之前的溫度傳感器；以及

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的、在剝皮之前的溫度傳感器。

定義

-通過“近側(cè)”和“遠側(cè)”，區(qū)分根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器的兩個側(cè)?！斑h側(cè)”是熱點那一側(cè)。

-“熱點”傳統(tǒng)地指示兩條熱電偶線之間的接合部，而獨立于該接合部的溫度。

-除非有相反說明，“包括一個”、“具有一個”或“含有一個”表示“包括至少一個”。

-相同的參考標(biāo)記被用于指示在不同的圖中的相似的部件。

具體實施方式

前面已經(jīng)描述了圖1至3，現(xiàn)在將參照圖4。

用于制造熱電偶式傳感器的現(xiàn)有技術(shù)的任何礦物絕緣電纜可被使用。

優(yōu)選地，保護鞘5的外徑大于4mm、優(yōu)選地大于或等于4.5mm和/或小于7mm、優(yōu)選地小于6mm。

保護鞘可由任意導(dǎo)電材料制成。

熱電偶線可以是柔性的或剛性的。優(yōu)選地，熱電偶線具有大致圓形的橫截面。還優(yōu)選地，熱電偶線的橫截面的最大尺寸和/或最小尺寸大于或等于0.2和/或小于或等于1。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，第一和第二熱電偶線10和12的材料對從由以下材料對構(gòu)成的集合中選擇：nisil/nicrosil。

熱電偶線10和12的可選地延伸超過礦物絕緣電纜的近側(cè)端部44的突出部分50和52可以具有大于5cm、大于10cm、大于20cm、大于50cm的長度。有利地，這些線可由此用作延伸電纜3，該延伸電纜3用于使溫度傳感器2與測量設(shè)備4電連接。當(dāng)然，如果熱電偶線被用作延伸電纜，所述突出部分50和52應(yīng)被電絕緣。

在它們的近側(cè)端部處，熱電偶線10和12包括電連接器件，例如準(zhǔn)許將它們連接到測量設(shè)備4和/或延伸電纜3的連接端子。

還優(yōu)選地，機械止擋件6固定(優(yōu)選地焊接)在保護鞘的外側(cè)向表面上。機械止擋件6有利地允許溫度傳感器的直徑的精確的局部的適配性，并因此允許與目標(biāo)應(yīng)用的良好的相符性。

優(yōu)選地，機械止擋件的最大橫向尺寸(即在垂直于對應(yīng)于礦物絕緣電纜的長度的縱向方向的平面中)大于8mm和/或小于25mm。

如圖4所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而被礦物絕緣電纜14的保護鞘5限定的保護被蓋帽20代替。

優(yōu)選地，蓋帽由因科鎳合金(inconel)制成。

優(yōu)選地，蓋帽20的最大外徑大于4mm、優(yōu)選地大于或等于4.5mm和/或小于7mm、優(yōu)選地小于6mm。

優(yōu)選地，蓋帽具有縮徑部56。使用添置的蓋帽有利地方便對縮徑部獲得復(fù)雜形狀。此外，減小了損壞熱電偶線的風(fēng)險。

還優(yōu)選地，如所示出的，縮徑部56延伸直至蓋帽20的遠側(cè)端部。有利地，縮徑部56改善了傳感器的響應(yīng)時間。

為了具有合適的響應(yīng)時間，縮徑部的外徑在熱點處優(yōu)選地小于3.5mm、或小于3mm、或小于2mm、或小于1.5mm。

縮徑部56還可以用作方便蓋帽20在礦物絕緣電纜上的組裝的機械止擋件。還優(yōu)選地，蓋帽20在縮徑部56的延長部中包括擴大部分58，該擴大部分58具有與礦物絕緣電纜大致互補的形狀，以使得礦物絕緣電纜能夠在蓋帽20的組裝期間引導(dǎo)該蓋帽。

優(yōu)選地，蓋帽填充有絕緣材料，該絕緣材料優(yōu)選地為粉狀的、優(yōu)選地是礦物性質(zhì)的，該絕緣材料與礦物絕緣電纜的保護鞘中所包含的絕緣材料相同或不同。優(yōu)選地，絕緣材料由從氧化鋁和/或氧化鎂選擇的材料制成。

根據(jù)本發(fā)明，溫度傳感器按照以下步驟a)至d)制造。

步驟a)至c)可對應(yīng)于如前面所描述的、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而被傳統(tǒng)地實施的步驟。

在步驟a)，制備礦物絕緣電纜或礦物絕緣電纜的部段。

在步驟b)，與傳統(tǒng)的方法不同地，熱電偶線的端部被剝皮，即包圍熱電偶線的保護鞘部分(其包含礦物絕緣體，傳統(tǒng)地，該礦物絕緣體被取走)被切割，以暴露熱電偶線的遠側(cè)端部。

切割線l在圖3c中由虛線示出。剝皮操作優(yōu)選地在于在包含切割線l的橫向面中同時切割保護鞘和礦物絕緣體，然后在于取走由此被切割的片，以暴露熱電偶線的遠側(cè)端部40和42。

如圖5中所示，在步驟b)結(jié)束時，熱電偶線的端部由此縱向地(沿著礦物絕緣電纜的長度方向)延伸超出保護鞘和礦物絕緣體。圍繞熱電偶線的兩個端部不存在環(huán)繞件(由保護鞘形成的環(huán)繞件)顯著地方便它們在步驟c)的連接，特別是方便它們的焊接。

在步驟c)，如圖4中所示，熱電偶線10和12的遠側(cè)端部40和42然后被彼此連接，即遠側(cè)端部40和42持久性地被置為物理和電接觸，以形成熱點13。優(yōu)選地，通過熱焊接實現(xiàn)該連接。

在步驟d)，由兩個熱電偶線的連接產(chǎn)生的熱電偶借助于蓋帽20而被保護，該蓋帽20優(yōu)選地由因科鎳合金制成。

蓋帽20可被固定在保護鞘的外側(cè)向表面22上。在一種實施方式中，蓋帽20的邊23(其界定蓋帽20的開口)可以被固定在礦物絕緣電纜的保護鞘的邊24上。

蓋帽20可以通過任何手段(例如通過合適的粘合劑)被剛性地固定、優(yōu)選地焊接，以限定容置熱電偶線的突出的遠側(cè)部分40和42的密封腔室。

優(yōu)選地，所述腔室填充有絕緣材料，該絕緣材料與礦物絕緣電纜的礦物絕緣體相同或不同，該絕緣材料優(yōu)選地是粉狀的，其在蓋帽被固定在支撐管30上之前而被布置在蓋帽中。絕緣材料粉可以特別是氧化鋁粉或氧化鎂粉。

優(yōu)選地，溫度傳感器還包括優(yōu)選地由不銹鋼制成的加強管60，該加強管至少部分地遮蓋保護鞘。

優(yōu)選地，加強管60使蓋帽20延長，以與蓋帽20遮蓋保護鞘的外側(cè)向表面的至少一部分、優(yōu)選地遮蓋保護鞘的外側(cè)向表面的全部。優(yōu)選地，蓋帽和加強管一起限定圍繞礦物絕緣電纜的環(huán)繞件。優(yōu)選地，該環(huán)繞件至少在溫度傳感器的自機械止擋件6起延伸直至溫度傳感器的遠側(cè)端部62的部分中是密封的，優(yōu)選地在溫度傳感器的自礦物絕緣電纜的近側(cè)端部起延伸直至溫度傳感器的遠側(cè)端部62的部分中是密封的。

優(yōu)選地，加強管的壁具有的厚度為0.3mm至1.2mm。

還優(yōu)選地，加強管60的孔具有與保護鞘5的外側(cè)向表面大致互補的形狀。

在一種實施方式中，蓋帽20固定在加強管60的遠側(cè)端部的邊64上和/或其內(nèi)表面上或其外表面上。在一種實施方式中，蓋帽20和加強管60形成一體式組件，即加強管60與蓋帽20一體地制成。

正如現(xiàn)在很清楚地，根據(jù)本發(fā)明的的制造方法的步驟是簡單的，并且能夠被自動化。這導(dǎo)致制造成本的顯著降低。

本發(fā)明還允許對縮徑部獲得復(fù)雜形狀。最后，本發(fā)明使得非常顯著地降低了損壞熱電偶線的風(fēng)險。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述并所示出的僅出于示例性的目的而提供的實施方式。