專利名稱：防爆傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防爆傳感器，例如用于探測可燃的/有毒的氣體或者煙霧。
背景技術(shù)：
為了探測可燃的/有毒的氣體例如采用氣體傳感器，它包含有一個(gè)催化器，使催 化器加熱到一個(gè)預(yù)定的溫度，從而使可燃?xì)怏w在消耗一部分存在于測試氣體中的氧的情況 下時(shí)在傳感器表面上催化地燃燒，并在此使傳感器溫度提高。在燃燒反應(yīng)時(shí)所出現(xiàn)的傳感 器溫度的升高作為所要檢測的空氣混合物中氣體濃度的測量信號被分析。為了實(shí)施測量，通常將一個(gè)催化活性的傳感器元件和一個(gè)作為平衡器的被動(dòng)的傳 感器布置在一個(gè)電橋半支路中，其中被動(dòng)的傳感器用于平衡環(huán)境溫度的影響。電橋失衡是 在催化活性的傳感器元件上可燃?xì)怏w成分發(fā)生催化轉(zhuǎn)變的一個(gè)尺度。為了抑制可燃?xì)怏w的點(diǎn)燃，在一個(gè)傳感器外殼里至少裝有催化活性的傳感器元 件，這外殼用一種多孔的，透氣的燒結(jié)材料作為阻焰裝置遮蓋住。由EP94 863A1得知一種所述類型的，催化活性的氣體傳感器。傳感器外殼用一種 多孔的，透氣的燒結(jié)材料限制住，在這傳感器外殼里設(shè)有催化活性的傳感器元件。兩個(gè)接觸 傳感器元件的金屬銷釘穿過一個(gè)在傳感器外殼底面上的玻璃板，引向外面。傳感器元件被 沸石材料包圍住，以便通過其絕緣作用和吸收性能來降低能耗并提高壽命。用于金屬銷釘?shù)囊阎ＡЫ^緣子不適合使用在耐壓封閉的防爆傳感器外殼里。這 樣的傳感器外殼必須這樣來確定尺寸，使得它們經(jīng)受住發(fā)生爆炸時(shí)在傳感器外殼內(nèi)產(chǎn)生的 1.5-4倍的壓力。在有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)里甚至要求抗壓強(qiáng)度一直超過400巴。由玻璃材料組成的 一個(gè)平的盤，也就是一個(gè)厚度與直徑之比較小的玻璃板(它此外還通過集成多個(gè)金屬銷釘 而減弱了)當(dāng)氣體爆炸出現(xiàn)壓力沖擊的情況下由于形成裂紋而破壞。也得知了耐壓封閉的傳感器，它們由一個(gè)金屬外殼組成，這外殼埋入在塑料材料 里。在這樣的外殼結(jié)構(gòu)形式中必須保證一定的最小鑄/注件厚度，并且必須關(guān)于遵守一定 的標(biāo)準(zhǔn)要求來進(jìn)行探測。例如由W02004/048955 Al得知一種在一個(gè)塑料外殼里的傳感器。由DElO 2005 020 131 B3得知一種氣體傳感器，其中接觸傳感器元件的金屬銷釘 單個(gè)地以分開的玻璃嵌件熔入在傳感器外殼的底板里。雖然已知的氣體傳感器由于單個(gè)布 置的玻璃嵌件而具有高的抗壓強(qiáng)度，但是制造過程相對比較復(fù)雜。對于每個(gè)金屬銷釘都必 須在底板里設(shè)有單獨(dú)的孔。由于為了實(shí)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度而必須使孔的直徑小，因此使金屬銷釘 很準(zhǔn)確地置于其孔的中心，以阻止在金屬銷釘和底板之間的電短路。此外就熱膨脹而言，必 須有特殊選擇的玻璃/金屬配對，和/或密封的氧化層，而且為了機(jī)械的穩(wěn)定性需要底板和 玻璃嵌件的最小厚度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種具有用于耐壓罩的簡化外殼構(gòu)造的傳感器。這任務(wù)用專利權(quán)利要求1的特征來解決。
本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)方案見從屬權(quán)利要求。按照本發(fā)明所說明的防爆傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)本身不耐壓的玻璃絕緣子 (Glasdurchfuhrung)通過加上抗彎的鑄/注件(Verguss)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械的穩(wěn)定，而且這樣 遏制了玻璃嵌件(Glaseinsatz)生成裂縫或者整體壓出去。由于通過鑄/注件達(dá)到的機(jī)械 穩(wěn)定既可以應(yīng)用具有一個(gè)用于許多金屬銷釘?shù)奈ㄒ坏拇蟮牟Ａ都牟ＡЫ^緣子，也可以 應(yīng)用那些沒有密封氧化層的，或者說具有玻璃-金屬配對的玻璃絕緣子，后者的熱膨脹系 數(shù)相互不是很配合。按照本發(fā)明所述的防爆傳感器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于鑄/注件除了用于 使玻璃絕緣子機(jī)械穩(wěn)定之外，還能實(shí)現(xiàn)其它希望的目的。這里還列舉了部分地也是由相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)所要求的導(dǎo)電觸頭的電絕緣、爬電強(qiáng)度、防止金屬銷釘彎曲和焊在金屬銷釘上的電纜 的減輕張力。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述目的的組合，可能合理的是，將一種由鑄/注件材料組成的 多層的鑄/注件與不同的性能組合起來。那么例如陶瓷和水泥由于其高的抗彎強(qiáng)度很適用 于實(shí)現(xiàn)機(jī)械穩(wěn)定，而聚氨酯和環(huán)氧樹脂則具有絕緣強(qiáng)度和附著力/減輕張力的優(yōu)點(diǎn)。鑄/注件可以設(shè)置在玻璃絕緣子的一邊或者兩邊。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械穩(wěn)定它優(yōu)選地位 于玻璃絕緣子的背離壓力側(cè)。一種在兩邊的鑄/注件例如在以下情況時(shí)是合理的此時(shí)必 須由從兩邊的一種可能的壓力加載出發(fā)。鑄/注件的壁厚取決于傳感器外殼的體積和直徑，并取決于傳感器外殼之內(nèi)的玻 璃絕緣子的尺寸，而且通常在3mm至25mm的范圍里。水泥、陶瓷鑄/注件材料、環(huán)氧樹脂和聚氨酯適合作為鑄/注件材料。在一種具有環(huán)氧樹脂或者水泥的一邊的單層鑄/注件中，鑄/注件的通常厚度當(dāng) 傳感器外殼的體積小于IOcm3時(shí)為大約3mm，而當(dāng)傳感器外殼的體積在IOcm3和IOOcm3之間 時(shí)，鑄/注件的厚度大約為6mm。當(dāng)傳感器外殼的體積大于IOOcm3時(shí)，鑄/注件的厚度大約 為10mm。但根據(jù)所力求的許可和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，鑄/注件高度在25mm以內(nèi)或更大也可以是合 理的。鑄/注件的直徑通常在3mm和IOOmm的范圍里。為了改善鑄/注件在傳感器外殼里的錨定，傳感器外殼可以設(shè)有一個(gè)凹部或者一 個(gè)內(nèi)螺紋，以便使鑄/注件材料既位于玻璃絕緣子上也形狀配合連接地位于傳感器外殼的 部分上。玻璃絕緣子的玻璃嵌件通常容納于一個(gè)金屬底板里，其中這金屬底板與傳感器外 殼焊接起來。鑄/注件材料的彈性模量對于陶瓷鑄/注件材料來說通常在50KN/mm2和150KN/ mm2之間。對于高純的陶瓷鑄/注件材料來說，彈性模量可達(dá)小于等于380KN/mm2。適合的 材料是碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯、氮化鋁或硼硅玻璃。基于塑料的鑄/注件材料的彈 性模量優(yōu)選地對于硅樹脂和聚氨酯來說在1至100N/mm2的范圍里，對于(必要時(shí)裝填的) 環(huán)氧樹脂來說是1至10KN/mm2。通過列舉用于鑄/注件的某些材料并不限制按照本發(fā)明的 裝置的保護(hù)范圍，因?yàn)橐舶司哂信c已經(jīng)列舉的材料性能類似的鑄/注件材料。本發(fā)明的實(shí)施例表示于圖中并在下面詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施例方式唯一的附圖
表示了一個(gè)氣體傳感器1的縱向剖視圖，其中在一個(gè)傳感器外殼2里 將一個(gè)催化活性的傳感器元件3和一個(gè)催化非活性的傳感器元件4固定在金屬銷釘5，6，7 上。為了進(jìn)氣使傳感器外殼2的上側(cè)以已知的方式用一種多孔的透氣的由金屬燒結(jié)材料制成的盤封閉住。金屬銷釘5，6，7由一個(gè)平坦構(gòu)造的玻璃嵌件9容納，其中玻璃嵌件9被一 個(gè)環(huán)形的金屬底板10圍住，用它借助于焊縫11建立一種與傳感器外殼2的氣密連接。在 玻璃嵌件9底面上的金屬銷釘5，6，7的自由端設(shè)有輸入線12，13，14，它們建立了與分析處 理單元15的連接。在玻璃嵌件9的頂面和底面上分別有一個(gè)由厚度為6mm的陶瓷材料組 成的鑄/注件16，17。在玻璃嵌件9底面上的第一鑄/注件17包圍輸入線12，13，14與金 屬銷釘5，6，7的接觸部，因此一方面實(shí)現(xiàn)了輸入線12，13，14的電絕緣，而另一方面減輕了 張力。第二鑄/注件16位于玻璃嵌件9的向著傳感器元件3，4的一側(cè)。此外傳感器外殼 2在底面上用一個(gè)環(huán)氧樹脂的鑄/注件18封閉住。附圖標(biāo)記表1氣體傳感器2傳感器外殼3活性的傳感器元件4非活性的傳感器元件5,6,7金屬銷釘8透氣盤9玻璃嵌件10底板11焊縫12，13，14 輸入線15分析處理單元16，17，18鑄/注件權(quán)利要求
1.防爆傳感器，具有與金屬銷釘(5，6，7)導(dǎo)電連接的傳感器元件(3，4)，各向包圍住 傳感器元件的傳感器外殼( 和至少一個(gè)用于一個(gè)或多個(gè)金屬銷釘(5，6，7)的玻璃絕緣子 (9)，其中玻璃絕緣子(9)至少在一邊具有抗彎的，支承住玻璃絕緣子(9)的鑄/注件(16， 17，18)。
2.按權(quán)利要求1所述的防爆傳感器，其特征在于，玻璃絕緣子(9)具有一體的玻璃嵌件 (9)，其中容納有金屬銷釘。
3.按權(quán)利要求1或2所述的防爆傳感器，其特征在于，第一鑄/注件(17)設(shè)于玻璃絕 緣子(9)的傳感器外側(cè)。
4.按權(quán)利要求1至3中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，第二鑄/注件(16)設(shè)置 于玻璃絕緣子(9)的傳感器里側(cè)。
5.按權(quán)利要求1至4中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，鑄/注件(16，17)在玻璃 絕緣子(9)的兩側(cè)。
6.按權(quán)利要求1至5中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，在鑄/注件部位里有在金 屬外殼里的凹部，因此在壓力方向上在鑄/注件和金屬外殼之間產(chǎn)生形狀配合連接。
7.按權(quán)利要求1至6中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，水泥、陶瓷材料、環(huán)氧樹脂 或聚氨酯作為鑄/注件材料。
8.按權(quán)利要求1至7中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，鑄/注件的厚度在3mm和 25mm之間。
9.按權(quán)利要求1至8中之一所述的防爆傳感器，其特征在于，鑄/注件的彈性模量對于 陶瓷鑄/注件材料來說在50KN/mm2和380KN/mm2之間的范圍內(nèi)，對于硅樹脂和聚氨酯組成 的鑄/注件材料來說在lN/mm2至100N/mm2的范圍里，對于環(huán)氧樹脂在lN/mm2至10KN/mm2 之間。
10.按上述權(quán)利要求之一所述的防爆傳感器，其特征在于，鑄/注件是多層構(gòu)造的。
11.按上述權(quán)利要求之一所述的防爆傳感器，其特征在于，鑄/注件在導(dǎo)通電流和電壓 的元件的范圍里是聚氨酯或環(huán)氧樹脂。
12.按上述權(quán)利要求之一所述的防爆傳感器，其特征在于，傳感器設(shè)計(jì)用于測量可燃?xì)?體或有毒氣體或者用于探測煙霧。
13.按上述權(quán)利要求之一所述的防爆傳感器，其特征在于，玻璃絕緣子的厚度在0.5mm 和6mm之間。
14.按上述權(quán)利要求之一所述的防爆傳感器，其特征在于，玻璃絕緣子的直徑在2mm和 20mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及防爆傳感器。用于探測可燃?xì)怏w的防爆傳感器具有玻璃絕緣子(9)用于建立與外殼內(nèi)腔的導(dǎo)電連接，其外殼的抗壓強(qiáng)度應(yīng)該改善。為了解決此任務(wù)，設(shè)計(jì)使玻璃絕緣子(9)至少在一邊具有抗彎的，機(jī)械地使玻璃絕緣子(9)保持穩(wěn)定的鑄/注件(16，17，18)。
文檔編號G01N33/00GK102053135SQ20101052776
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者B·朗格, M·施利希特 申請人:德拉格安全股份兩合公司