熱傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及熱傳感器，更具體地說，涉及飛機和車輛中的連續(xù)熱/過熱感測。
【背景技術】
[0002]飛機部件(例如，來自引擎的用于客艙環(huán)境控制的熱空氣管道)的熱感測可利用設置在飛機部件中的熱量感測元件來監(jiān)測部件的過熱。當前管道泄漏過熱檢測系統(tǒng)(DL0DS)使用由粒狀多孔陶瓷或玻璃層分開的含鎳內芯電極和鎳鉻鐵合金(Inconel) 625外護套電極。這種粒狀支撐層填充有鹽，并且當在低于閾值溫度暴露電極時充當電極之間的電氣屏障。鹽混合物在閾值溫度下熔融并引起內電極與外電極之間的電氣連接，以使得鹽混合物成為熱量感測部件。
[0003]這類常規(guī)方法和系統(tǒng)通常被視為可以滿意地達到其預期目的。然而，在本技術領域中仍需要改進的熱傳感器。對于具有聚合物復合部件的飛機來說，熱感測需要以較快且準確響應的方式在較低溫度下做出反應。本公開提供針對這種需要的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0004]在本公開的至少一個方面中，用于飛機的熱傳感器包括外電極、內電極、設置在所述外電極與所述內電極之間的支撐層。所述支撐層含有狀態(tài)變化材料，其中所述狀態(tài)變化材料被配置成在非導電狀態(tài)與在閾值溫度下的導電狀態(tài)之間轉變，以便電氣地連接所述外電極和所述內電極。所述支撐層可為獨立實體或電極的一部分。例如，兩個電極可包括不銹鋼、鋁和/或其它導電材料。所述支撐層可為一個電極的至少一個內表面上的陽極化層。
[0005]所述狀態(tài)變化材料被沉積來使得所述狀態(tài)變化材料與所述陽極化電極表面和非陽極化電極表面部分接觸。在一些實施方案中，當達到臨界傳感器溫度時，所述狀態(tài)變化材料由固態(tài)轉化為液態(tài)并完成電氣連接，從而產生傳感器輸出。
[0006]在一些實施方案中，所述支撐層可包括粒狀陶瓷、玻璃或粒狀高溫聚合物。所述粒狀陶瓷或聚合物的形式可作為網狀結構、纖維結構或膜結構存在。合適的聚合物材料包括高溫聚四氟乙烯(PTFE)，并且合適的陶瓷材料包括如氧化鋁的非導電金屬氧化物以及玻璃。所述高溫聚合物可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)或聚砜(PSU)中的至少一種。
[0007]所述狀態(tài)變化材料可包括共晶鹽、鹽混合物、導電聚合物膜和/或任何其它合適的相變材料/狀態(tài)變化材料。所述鹽可包括例如硝酸鹽和較少量亞硝酸鹽的任何合適的化學混合物，所述硝酸鹽具有鋰陽離子、鈉陽離子和鉀陽離子，并且所述亞硝酸鹽可含有包括鋰、鈉和鉀的一種或多種陽離子。亞硝酸鹽物質的所需量在從約1重量％到約15重量％的范圍變化。示例性鹽包括以下比率:LiN03:NaN03:KN03:NaN02。鹽可包括合適的組合物，例如，CsN03、Ca(N03)2、NaCl、ZnS04、K1、SnCL2、NH4C1 和 / 或 MgCl。所述狀態(tài)變化材料可夾在所述外電極與所述內電極之間，并且可通過密封劑被密封在所述外電極與所述內電極之間。所述密封劑包括全氟彈性體或任何其它合適的材料。
[0008]—種用于制造熱傳感器的方法包括:陽極化內電極的外表面或外電極的內表面以在表面上產生支撐層，使用熔融的狀態(tài)變化材料涂布支撐層，同軸地設置所述內電極和所述外電極，并且在所述內電極和所述外電極的末端處密封所述支撐層和所述狀態(tài)變化材料。
[0009]涂布可包括在熔融鹽或水性鹽溶液中浸涂所述支撐層，或用熔融鹽填充所述內電極與所述外電極之間的空間。密封所述支撐層可包括在所述支撐層的暴露邊緣上設置密封劑。
[0010]根據(jù)以下結合附圖進行的詳細描述，本公開的系統(tǒng)和方法的這些和其它特征對本領域技術人員而言將變得更加顯而易見。
【附圖說明】
[0011]為使本公開所屬領域的技術人員將容易地理解如何在無不當實驗的情況下制造和使用本公開的設備和方法，以下將參考某些附圖來詳細描述本公開的實施方案，其中:
圖1是根據(jù)本公開的熱傳感器的實施方案的透視、局部截面圖，其示出熱傳感器被電氣地連接至信號處理設備；
圖2是圖1的熱傳感器的實施方案的截面圖；并且圖3是根據(jù)本公開的熱傳感器的另一實施方案的截面圖。
【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在將參考附圖，其中相同的參考數(shù)字標識本公開的相似結構特征或方面。為達解釋和說明而非限制的目的，根據(jù)本公開的熱傳感器的實施方案的透視圖在圖1至圖3中示出，并且所述熱傳感器總體上由參考字符100標示。本文描述的系統(tǒng)和方法可用于例如在飛機部件和/或系統(tǒng)中感測溫度或指示閾值溫度。
[0013]熱傳感器100包括外電極101、內電極103和設置在外電極101與內電極103之間的支撐層105。狀態(tài)變化材料107可設置在支撐層105上和/或支撐層105內，以使得狀態(tài)變化材料107被配置成在非導電狀態(tài)與在閾值溫度下的導電狀態(tài)之間轉變，以便允許高于閾值溫度時外電極101與內電極103之間的導電。
[0014]如圖所示，外電極101和內電極103中的一個或兩個可以是圓柱形電極，并且也可以是同軸電極。預期內電極103和外電極101可制造成任何其它合適的形狀。外電極101和內電極103也可由鋁或任何其它合適的材料制成。
[0015]如圖所示，支撐層105可為形成在外電極101和內電極103中的一個或兩個上的陽極化層(如，陽極化鋁層A1203)或任何其它合適的氧化層。陽極化層可形成在內電極103的外表面上(例如，如圖1和圖2所示)，或者形成在外電極101的內表面上(例如，如圖3所示)，或兩者皆有。
[0016]在這樣的實施方案中，陽極化層特性可被選擇來在將能力施加至傳感器100時實現(xiàn)傳感器的所需阻抗和/或電阻。例如，形態(tài)、厚度、孔隙率或其它性質可被改性來改變傳感器100的電氣和物理特性。在一些實施方案中，支撐層105的厚度是約25微米(大約0.001 英寸)。
[0017]在一些實施方案中，支撐層105可包括粒狀陶瓷、玻璃或粒狀高溫聚合物。粒狀陶瓷或聚合物的形式可作為網狀結構、纖維結構或膜結構存在。合適的聚合物材料包括高溫聚四氟乙烯(PTFE)，并且合適的陶瓷材料包括如氧化鋁的非導電金屬氧化物以及玻璃。在其它實施方案中，支撐層105可包括任何其它合適的多孔材料。
[0018]狀態(tài)變化材料107可被沉積使得狀態(tài)變化材料107與陽極化電極表面和非陽極化電極表面部分接觸。在一些實施方案中，當達到臨界傳感器溫度時，狀態(tài)變化材料107由固態(tài)轉化為液態(tài)并完成電氣連接，從而產生傳感器輸出。
[0019]狀態(tài)變化材料可包括共晶鹽、鹽混合物、導電聚合物膜和/或任何其它合適的相變材料/狀態(tài)變化材料。鹽可包括例如硝酸鹽和較少量亞硝酸鹽的任何合適的化學混合物，所述硝酸鹽具有鋰陽離子、鈉陽離子和鉀陽離子，并且所述亞硝酸鹽可含有包括鋰、鈉和鉀的一種或多種陽離子。亞硝酸鹽物質的所需量在從約1重量％到約15重量％的范圍變化。
[0020]在一些實施方案中，鹽混合