温度传感器系统和用于加工温度传感器系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明给出一个温度传感器系统。此外给出一种用于加工温度传感器系统的方法。
【背景技术】
[0002]例如通过陶瓷的加热导体-热敏电阻元件(NTC热敏电阻，负温度系数热敏电阻)、硅-温度传感器(例如所谓的KTY-温度传感器)、铂-温度传感器(PRTD，铂电阻温度探测器)或热偶(TC，热电偶)为了在不同的应用中监控和调节测量温度。
[0003]为了在应用中容易的装配、足够的机械稳定性，并且为了防止外部影响自身的温度传感器元件，以及为了避免由于侵蚀介质的腐蚀，安装在外壳里面，外壳一般由塑料、由简单金属结构或者由塑料-金属复合物组成。为了电连接一般将插触点和/或导线过孔组合到外壳里面。这种系统的适合密封在使用密封、浇注原料和/或粘接剂的情况下实现。
[0004]但是具有塑料或聚合物外壳的传感器系统不能用于测量非常高的温度。这种具有塑料或聚合物外壳的系统的最高使用温度限制在约200°C至250°C。而非常温度稳定的金属存在缺陷，非常难以实现复杂的外壳形状，并因此大多不能满足应用中的几何形状要求。此外具有金属外壳的传感器系统由于腐蚀现象只能有限地在特别侵蚀的介质中使用。这样构造的系统的另一大的缺陷是其用于附加的结构引起的热传导和所使用原料的低导热带来的延迟的响应时间。
[0005]由文献EP 2 420 807 A2已知一个具有金属外壳的传感器系统。
[0006]在文献JP 2010 032 237 A中描述了一个具有陶瓷冷却套的传感器系统。
【发明内容】
[0007]要解决的至少一些实施例的任务是，给出一温度传感器系统，它具有高的牢固度以及短的响应时间。至少一些实施例的另一任务是，给出一种用于加工温度传感器系统的方法。
[0008]这些目的通过按照独立权利要求的内容和方法得以实现。此外，由从属权利要求、下面的描述和附图给出所述内容的有利实施例和改进方案。
[0009]按照至少一实施例的温度传感器系统具有温度计元件，它具有感应元件和电输入导线。所述感应元件例如可以是热敏电阻、娃或钼感应元件或热电偶。
[0010]所述温度传感器系统还具有第一陶瓷外壳部件。第一陶瓷外壳部件具有套状的下部件，它具有封闭的下端部和敞开的上端部，以及与敞开的上端部连接的上部件。所述套状下部件的封闭的下端部可以在第一陶瓷外壳部件的外侧面上例如由套状下部件的锥形收缩的尖端或倒圆的尖端构成。温度计元件的感应元件最好设置在套状的下部件里面。例如，所述感应元件可以在套状下部件内部设置在封闭的下端部附近，其中电输入导线从感应元件开始在敞开的上端部方向上延伸。
[0011]按照另一实施例，与敞开的上端部连接的第一陶瓷外壳部件的上部件具有缺口，在其中至少部分地设置并导引温度计元件的电输入导线。所述缺口例如可以以位于内部的袋或凹下的形式构成，它们用于导引和容纳电输入导线。
[0012]按照另一实施例，所述第一陶瓷的外壳部件的下部件和上部件一体地构成。所述下部件和上部件例如可以在公共的加工过程中制成。所述下部件和上部件尤其不是两个分开制成的部件，它们利用连接工艺、例如借助于固定措施相互连接。在第一陶瓷的外壳部件的下部件与上部件之间有利地不存在相交位置。
[0013]按照另一实施例，第一陶瓷外壳部件是喷铸件。例如第一陶瓷外壳部件可以利用所谓的陶瓷喷铸工艺制成。借助于陶瓷的喷铸工艺可以有利地精确且可复制地制成非常复杂的、适配于用户特殊要求的陶瓷的外壳形状，它们具有高的机械强度。
[0014]按照另一实施例，第一陶瓷外壳部件具有陶瓷原料，具有高的导热能力。例如，第一陶瓷外壳部件可以具有氧化铝、氮化铝或碳化硅或者由氧化铝、氮化铝或碳化硅组成。这种原料有利地具有非常高的机械强度和并且赋予温度传感器系统必需的机械稳定性，用于满足在应用中所要求的负荷。此外，所述温度传感器系统由于第一陶瓷外壳部件的原料特性具有非常短的响应时间。所述响应时间例如根据第一陶瓷外壳部件的壁厚和原料位于6秒以下，有利地位于3秒以下。
[0015]按照另一实施例，第一陶瓷外壳部件在套状下部件部位的壁厚为0.3_至3_。按照特别优选的实施例，第一陶瓷外壳部件在套状下部件部位的壁厚为0.5_至1.5mmο由此以足够的稳定性同时实现特别短的温度传感器系统响应时间。
[0016]按照另一实施例，所述温度传感器系统具有第二陶瓷外壳部件，它与第一陶瓷外壳部件的上部件连接。第二陶瓷外壳部件最好封闭温度传感器系统。所述上部件例如可以具有凸肩，它伸进到套状下部件的敞开的上端部里面，并且利用它可以固定上部件在下部件上。所述凸肩最好具有缺口，在其中至少部分地设置并导引温度计元件的电输入导线。因此，第一和第二陶瓷外壳部件可以配有组合的且最好在几何形状上适配于电输入导线的导线过孔。此外，第一和第二陶瓷外壳部件可以配有密封面，它们例如可以通过连接剂为了粘接充满。
[0017]按照另一实施例，第二陶瓷外壳部件具有与第一陶瓷外壳部件相同的原料。第二陶瓷外壳部件最好与第一陶瓷外壳一样是喷铸件，它可以利用陶瓷的喷铸工艺制成。
[0018]按照另一实施例，第一和第二陶瓷外壳部件通过连接剂相互连接。所述连接剂例如可以根据温度传感器系统的使用温度具有聚合物、玻璃或陶瓷粘接剂，或者是聚合物、玻璃或陶瓷粘接剂。第一和第二陶瓷外壳部件最好利用连接剂通过密封面力锁合和形状锁合地相互连接。
[0019]按照另一实施例，所述温度传感器系统具有浇注原料，它设置在第一陶瓷外壳部件的下部件里面并且包围感应元件。所述感应元件最好完全被浇注原料包围。所述浇注原料例如可以具有聚合物、最好是温度稳定的聚合物、玻璃或水泥式的原料、例如氧化铝水泥，或者由一种这样的原料组成。在此浇注原料的选择尤其取决于温度传感器系统的使用温度。所述浇注原料例如可以在直到300°C的使用温度具有温度稳定的聚合物或者由其组成。在直到1000°C的使用温度时尤其优选玻璃或水泥式的原料。
[0020]按照另一实施例，所述浇注原料与连接剂具有相同的原料。例如作为浇注原料使用具有粘接特性的温度稳定的浇注原料。用于粘接第一和第二陶瓷外壳部件的原料同时也可以用于固定电输入导线和/或与电输入导线连接的连接导线和/或用于充满到电输入导线的连接位置和导线过孔。
[0021]按照另一实施例，所述温度计元件的电输入导线具有一种或多种温度稳定的原料，最好具有微少的腐蚀倾向或者由一种或多种这样的原料组成。所述电输入导线例如可以是由铁或者由贵重材料例如铂、金或银制成的丝。此外，所述电输入导线可以是由高温稳定的合金钢、例如具有高含量络和/或镲制成的丝或者通过镲包裹的铜丝构成。
[0022]按照另一实施例，所述电输入导线与连接导线连接。所述连接导线最好是温度稳定的。例如，所述连接导线同样可以至少部分地在第一陶瓷外壳部件的上部件的缺口里面导引。电输入导线与连接导线的连接例如通过高温钎焊工艺实现，例如硬钎焊、卡接或焊接。
[0023]按照另一实施例，所述连接导线至少在局部部位包裹。例如所述连接导线具有包裹层，它们例如直到300°C的使用温度具有聚合物或者由聚合物组成。在超过300°C、例如在300°C至1000°C之间的使用温度时，所述包裹层可以具有玻璃纤维，或者由其组成。按照另一实施例，所述连接导线由金属包裹的材料隔绝的导线构成。所述连接导线与电接口的连接例如可以根据要求通过插连接或通过卡接、钎焊或焊接实现。
[0024]按照另一实施例，所述温度传感器系统具有引出部位，在其中电输入导线和/或连接导线从第一和