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包括密封空腔的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱導(dǎo)率檢測(cè)器，它包括傳感器塊體(1)，該傳感器塊體(1)包括：兩個(gè)空腔(2、3)，用于容納氣體，這兩個(gè)空腔中的一個(gè)(3)是開(kāi)口的，另一個(gè)(2)是密封的，且在各空腔(2、3)中布置有熱敏電阻(4、5)；密封元件(6、7)，用于密封所述空腔(2、3)，該密封元件(6、7)包括電流饋通元件(60、70)，該電流饋通元件(60、70)與布置在相應(yīng)空腔內(nèi)的熱敏電阻(4、5)電連接。至少在密封空腔(2)中的密封元件(6)是玻璃-金屬饋通元件，它焊接在所述傳感器塊體(1)上，以便與其形成氣密接頭。本發(fā)明還涉及一種用于制造熱導(dǎo)率檢測(cè)器的方法。
【專利說(shuō)明】包括密封空腔的熱導(dǎo)率檢測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括密封空腔的熱導(dǎo)率檢測(cè)器。所述熱導(dǎo)率檢測(cè)器例如用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，例如人工氣候箱，特別是恒溫箱或干燥箱，或者用于氣相色譜儀中，更特別是用于確定變量，例如濕度、氣體含量或者氣壓。另外，本發(fā)明涉及一種用于制造這種熱導(dǎo)率檢測(cè)器的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知多種形式的熱導(dǎo)率檢測(cè)器實(shí)施例。普通形式的熱導(dǎo)率檢測(cè)器是包括惠斯通電橋的熱導(dǎo)率檢測(cè)器。該熱導(dǎo)率檢測(cè)器包括不銹鋼塊體，兩個(gè)分開(kāi)的空腔形成于該不銹鋼塊體中，其中一個(gè)空腔容納要測(cè)量的試樣氣體，而另一空腔容納參考?xì)怏w。負(fù)溫度系數(shù)電阻器(也就是熱敏電阻，它的電阻值根據(jù)溫度而變化)布置在各空腔中。包圍空腔的不銹鋼塊體用作在兩個(gè)空腔之間的熱耦合裝置，并通常保持在低于熱敏電阻溫度的恒定溫度水平。熱輸出(即，在空腔內(nèi)部的相應(yīng)的負(fù)溫度系數(shù)電阻器或熱敏電阻的溫度)取決于布置在各空腔內(nèi)的相應(yīng)氣體的熱導(dǎo)率λ。當(dāng)在兩個(gè)空腔中的熱敏電阻以惠斯通電橋的方式相互連接時(shí)，只要在參考空腔或測(cè)量空腔中的氣體組分相同或從初始狀態(tài)保持不變，電路將保持平衡。然后，當(dāng)試樣氣體的傳導(dǎo)率變化時(shí)(例如由于在測(cè)量空腔中的氣體的材料組分變化)，在測(cè)量空腔中的熱敏電阻的溫度將產(chǎn)生變化，且在電橋的兩個(gè)分支之間能夠分接出電壓(電橋電壓)。因此，能夠通過(guò)熱導(dǎo)率檢測(cè)器來(lái)確定變量(例如氣體含量、氣體壓力、濕度等)。因此，這樣的熱導(dǎo)率檢測(cè)器頻繁用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，例如在包括空調(diào)箱的情況中，例如恒溫箱或氣相色譜儀。
[0003]為了保持熱導(dǎo)率檢測(cè)器的測(cè)量精度，重要的是在參考空腔中的氣體組分在整個(gè)測(cè)量處理中保持恒定。這可以通過(guò)以參考?xì)怏w連續(xù)沖洗參考空腔來(lái)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，這種方法相對(duì)復(fù)雜和昂貴。更容易和更便宜的方法是在充裝參考?xì)怏w之后氣密密封參考空腔，因此氣體不能交換，它的組分保持不變。不過(guò)，這實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐环矫妫涨坏挠谰眯詺饷苊芊夂茈y實(shí)現(xiàn)，特別是當(dāng)熱導(dǎo)率檢測(cè)器用于高溫范圍中時(shí)。另一方面，外來(lái)物質(zhì)能夠在空腔的密封過(guò)程中或者以后在單元的操作過(guò)程中釋放，從而引起空腔中的氣體組分的不利變化。因此，頻繁地觀察到漂移(drift)，在熱導(dǎo)率檢測(cè)器上的讀數(shù)因此將在一段時(shí)間后產(chǎn)生失真。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供一種熱導(dǎo)率檢測(cè)器，該熱導(dǎo)率檢測(cè)器有密封的參考空腔，容易制造，且功能可靠，且即使在高達(dá)180°C或更高的高環(huán)境溫度下在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)也有最小的可能的漂移。
[0005]該目的通過(guò)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及用于制造這種熱導(dǎo)率檢測(cè)器的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明涉及一種熱導(dǎo)率檢測(cè)器。該熱導(dǎo)率檢測(cè)器包括傳感器塊體，該傳感器塊體包括用于容納氣體的兩個(gè)空腔，熱敏電阻布置在各空腔中。一個(gè)空腔打開(kāi)，而另一空腔密封。而且，設(shè)有用于密封該空腔的密封元件，該密封元件包括用于電流饋通的裝置，該裝置與布置在各空腔中的相應(yīng)熱敏電阻電連接。根據(jù)本發(fā)明，至少密封空腔的密封元件是玻璃-金屬饋通元件，它焊接在傳感器塊體上，以便與它形成氣密密封。
[0007]因此，本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器與普通熱導(dǎo)率檢測(cè)器的區(qū)別在于玻璃-金屬饋通元件用于密封或關(guān)閉所述密封的空腔。如在引言中所述，所述密封空腔用于容納參考?xì)怏w，該參考?xì)怏w氣密地封裝在空腔中，因此它的組分保持不變。另外，必須使得參考?xì)怏w的組分不會(huì)由于外來(lái)材料侵入空腔內(nèi)而變化。所有這些目標(biāo)通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器而以理想方式實(shí)現(xiàn)。一方面，這是因?yàn)樗陨硎褂貌Ａ?金屬饋通，該玻璃-金屬饋通包括不會(huì)引起參考?xì)怏w污染的危險(xiǎn)的材料，例如因?yàn)榧词乖诟邷叵乱矊?shí)際上不會(huì)發(fā)生脫氣作用。另一方面，將玻璃-金屬饋通元件附接和密封在傳感器塊體中的方法導(dǎo)致非常穩(wěn)定的氣密的結(jié)構(gòu)。在焊接過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生可能對(duì)參考?xì)怏w的組分產(chǎn)生不利影響的任何雜質(zhì)。可能在焊接過(guò)程中進(jìn)入空腔的氣體雜質(zhì)無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)檫@些雜質(zhì)的量非常小，在熱導(dǎo)率檢測(cè)器的初始標(biāo)定過(guò)程中已經(jīng)考慮到它們，因此并不干涉隨后的測(cè)量過(guò)程。與其它生產(chǎn)方法相比，由于焊接空腔而引起的雜質(zhì)很少。
[0008]代替將密封元件焊接在傳感器塊體上以密封空腔的方式，可以使用粘接劑粘結(jié)、粘接劑粘結(jié)和壓縮的組合、只有壓縮、螺紋連接或者釬焊。各個(gè)連接方法有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，它們將由本申請(qǐng)的發(fā)明人詳細(xì)解釋。
[0009]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用粘接劑化合物包括這樣的缺陷，S卩，使用的粘接劑經(jīng)過(guò)一段時(shí)間將脫氣，因此改變?cè)诜忾]的空腔中的氣體的組分。將產(chǎn)生不希望的漂移。而且，適用于高溫(例如180°C或更高)的粘接劑可能具有較長(zhǎng)的干燥時(shí)間，并可能需要加熱以便固化。不過(guò)，在加熱時(shí)，存在于空腔中的氣體膨脹，并通常引起粘接劑粘結(jié)的泄露。
[0010]在粘接劑粘結(jié)與壓縮進(jìn)行組合的情況下，設(shè)有較小的壓力平衡孔，該壓力平衡孔在施加粘接劑和隨后引入?yún)⒖細(xì)怏w之后通過(guò)壓縮而關(guān)閉。這里，仍然有由于使用粘接劑化合物而產(chǎn)生的脫氣問(wèn)題，因此在空腔內(nèi)的氣體組分改變，從而導(dǎo)致漂移和不精確。另一缺陷是在制造熱導(dǎo)率檢測(cè)器的過(guò)程中需要包括所需的壓縮動(dòng)作的另一處理步驟。
[0011]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用螺紋時(shí)，螺紋不足以用作密封件。因此需要附加的密封件。當(dāng)使用較長(zhǎng)時(shí)間和在高達(dá)180°C或更高的特定操作溫度范圍中使用時(shí)，它們不可脫氣或變脆弱。當(dāng)玻璃饋通電極與螺紋接頭組合時(shí)，需要確定的力矩來(lái)保證玻璃密封件不會(huì)破裂。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，具有用于附接傳感器的玻璃饋通元件的專用螺紋已經(jīng)以多種形式來(lái)制造和測(cè)試。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很難獲得足夠的處理可靠性。當(dāng)然，螺紋不可松開(kāi)。
[0012]在釬焊情況下，熔化殘余物可能進(jìn)入空腔，并改變氣體組分。這導(dǎo)致不希望的信號(hào)漂移。
[0013]最后還發(fā)現(xiàn)使用壓縮作為密封方法將很難優(yōu)化處理，因?yàn)樾枰ＷC傳感器接頭的玻璃密封件不破裂。該方法需要相當(dāng)精細(xì)制造的凸緣。而且，壓縮力必須足夠高，以便承受在高溫下的壓力的增加。
[0014]因此，在已檢驗(yàn)的連接和密封方法中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，只有將玻璃-金屬饋通元件焊接在傳感器塊體上的方法是用于使用密封元件(該密封元件有電流饋通元件)來(lái)快速和可靠地密封空腔以及用于產(chǎn)生熱導(dǎo)率檢測(cè)器(該熱導(dǎo)率檢測(cè)器即使在高溫下也有非常低的漂移)的有利方法。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，至少用于密封的(參考)空腔的密封元件是玻璃-金屬饋通元件。這樣的玻璃-金屬饋通元件是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，原則上，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用這樣的普通饋通元件。通常，玻璃-金屬饋通元件包括金屬外部部件、預(yù)先模制的玻璃部件以及封閉于其中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部導(dǎo)體(電流饋通元件)。在保護(hù)氣體中通過(guò)例如在近似1000°C下使用專門(mén)的熱處理來(lái)氣密密封這些部件。在所謂的“匹配”玻璃饋通元件中，在玻璃和金屬之間的氣密密封接頭通過(guò)氧化物層來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用的部件有近似相同的熱膨脹系數(shù)。在壓縮玻璃饋通元件中，外部金屬部件(通常為鋼或不銹鋼)具有比玻璃和內(nèi)部導(dǎo)體高得多的熱膨脹系數(shù)。氣密密封接頭通過(guò)壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，所述的玻璃-金屬饋通元件是標(biāo)準(zhǔn)部件，且使用它們來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器將使得它的制造簡(jiǎn)化且便宜。優(yōu)選是，匹配的玻璃饋通元件用于本發(fā)明，因?yàn)樗鼈兗词乖谧兓蜉^高的環(huán)境溫度中也有非常好的密封特性(由于材料的類似的熱膨脹系數(shù))。
[0016]玻璃-金屬密封元件優(yōu)選是不僅用于密封所述封閉的空腔，還密封所述開(kāi)口的空腔，其中，它同樣通過(guò)焊接來(lái)密封。所述開(kāi)口空腔以已知方式來(lái)形成，以使得試樣氣體能夠流過(guò)。因此它只在一側(cè)由密封元件來(lái)密封，而優(yōu)選是另一側(cè)保持開(kāi)口，并用作氣體進(jìn)口和出□。
[0017]除了使用呈玻璃-金屬饋通元件形式的至少一個(gè)密封元件并將其安裝在傳感器塊體中之外，根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器(如前所述)與普通熱導(dǎo)率檢測(cè)器沒(méi)有區(qū)別。傳感器塊體優(yōu)選是金屬塊體，更優(yōu)選是不銹鋼塊體。傳感器塊體提供用于兩個(gè)空腔的熱耦合裝置，并形成散熱器。空腔優(yōu)選是呈孔的形式，而密封的空腔優(yōu)選是呈盲孔的形式，開(kāi)口的空腔呈傳感器塊體中的通孔的形式。優(yōu)選是，兩個(gè)孔相互平行，優(yōu)選是在傳感器塊體中對(duì)稱地布置。為了簡(jiǎn)化制造，開(kāi)口空腔和密封空腔優(yōu)選有相同截面，特別是圓形。不過(guò)，能夠使用任意其它截面，特別是伸長(zhǎng)的截面。可以恰好有兩個(gè)空腔形成于傳感器塊體中，但是也可以有超過(guò)兩個(gè)空腔，例如四個(gè)空腔。在四個(gè)空腔的情況下，例如可以包括兩個(gè)開(kāi)口空腔和兩個(gè)封閉空腔。傳感器塊體自身可以包括單個(gè)部件或多個(gè)部件。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，傳感器塊體基本為柱體，因?yàn)檫@樣的形狀能夠以特別簡(jiǎn)單的方式來(lái)制造。
[0018]各空腔裝有熱敏電阻。根據(jù)本發(fā)明，熱敏電阻理解為可變電阻器，它的電阻值隨著溫度變化而可復(fù)制地變化。熱敏電阻通常例如通過(guò)電線而與密封部件中的電饋通元件電連接，該電饋通元件能夠從外部源向熱敏電阻供給電流或電壓。焊接處理(特別是激光焊處理)可以有利地用于形成接頭。當(dāng)成對(duì)布置時(shí)，這些熱敏電阻有利地相互連接，以便通過(guò)電饋通元件而形成惠斯通電橋，如本領(lǐng)域已知。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，至少對(duì)于封閉的空腔使用焊接處理，目的是密封該密封元件。基本上，在本例中可以使用任意合適的焊接處理，例如電阻焊或冷焊。不過(guò)優(yōu)選是使用激光焊方法來(lái)形成激光焊接接頭。這種焊接接頭的優(yōu)點(diǎn)在于導(dǎo)致永久性密封接頭的快速可靠的方法，并有較短的制造時(shí)間，該制造時(shí)間與包括膠接的較長(zhǎng)固化時(shí)間相比大大縮短。焊接處理最多花費(fèi)5分鐘，這與用于膠水的固化時(shí)間(大約12至24小時(shí))相比大大縮短了安裝時(shí)間。另外，只需要單個(gè)步驟，這已經(jīng)證明與包括隨后壓縮的兩步驟處理過(guò)程相比是很有利的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，基本能夠在焊接步驟后有壓縮步驟。或者，裝備有平衡口的密封元件可以首先焊接在空腔上，這樣，參考?xì)怏w可以在焊接后充裝至空腔中，隨后通過(guò)壓縮來(lái)關(guān)閉該平衡口。這將使得已經(jīng)在焊接過(guò)程中進(jìn)入空腔的雜質(zhì)能夠通過(guò)參考?xì)怏w而被沖出，因此在它永久性密封之前從空腔中被除去。不過(guò)，附加處理步驟和空腔獲得的稍微更低的氣密性將是缺點(diǎn)。而且，這樣的附加步驟通常并不需要，因?yàn)橹挥蟹浅Ｉ倭康碾s質(zhì)在焊接過(guò)程中進(jìn)入空腔。不過(guò)，這些雜質(zhì)并沒(méi)有關(guān)系，因?yàn)橛纱艘鸬娜魏纹贫寄軌蛟跓釋?dǎo)率檢測(cè)器的標(biāo)定過(guò)程中進(jìn)行考慮和補(bǔ)償。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器中的密封空腔的氣密性特別重要。基本沒(méi)有開(kāi)口空腔在高溫下由于導(dǎo)致的壓力增加而變得泄露的危險(xiǎn)或者沒(méi)有充裝至開(kāi)口空腔內(nèi)的氣體組分變化的危險(xiǎn)。不過(guò)，優(yōu)選是，根據(jù)本發(fā)明，密封元件用于開(kāi)口空腔，該密封元件是與用于所述密封空腔的密封元件相同的類型，也就是說(shuō)，玻璃-金屬饋通元件，同樣通過(guò)焊接來(lái)附接。不過(guò)，這主要有實(shí)際的原因，因?yàn)橄嗤考軌蛞韵嗤绞絹?lái)處理，這將簡(jiǎn)化處理和安裝的過(guò)程。另外，在參考室和測(cè)量室中使用相同元件將簡(jiǎn)化讀數(shù)的采集并提高測(cè)量的精確性。另一優(yōu)點(diǎn)是，氣體(參考?xì)怏w或試樣氣體)只與空腔中的玻璃或金屬材料接觸，且即使在高溫下也沒(méi)有氣體由于蒸發(fā)或分解產(chǎn)品而污染的危險(xiǎn)，且沒(méi)有讀數(shù)錯(cuò)誤。
[0021]優(yōu)選是，該至少一個(gè)密封元件的形狀為使得它能夠確定地(也就是說(shuō)，以形狀配合的方式)插入相應(yīng)空腔中。這意味著密封元件盡可能緊密地(至少在它的整個(gè)外部高度的一部分上)抵靠空腔的壁，從而在密封元件和傳感器塊體之間只留下非常小的間隙。該間隙通過(guò)焊接來(lái)關(guān)閉，因此沒(méi)有氣體能夠通過(guò)。例如，能夠?qū)⒚芊庠耆倘肟涨恢校以诳涨坏捻敳窟吘墔^(qū)域處形成接縫(當(dāng)密封元件的表面定位得低于傳感器塊體表面并在空腔內(nèi)時(shí))或者在傳感器塊體的表面上形成接縫(當(dāng)密封元件與傳感器塊體的表面平齊時(shí))。或者，密封元件的一部分可以凸出而高于傳感器塊體的表面。在這種情況下，優(yōu)選是在密封元件的上端處提供凸緣，該凸緣橫向地超過(guò)剩余密封元件的周邊而凸出，并當(dāng)密封元件插入空腔內(nèi)時(shí)擱置在傳感器塊體的表面上。然后，當(dāng)然在凸緣的外邊緣處產(chǎn)生焊接接縫。
[0022]通常使用的傳感器塊體和用作玻璃-金屬饋通元件的外部材料的材料通常由不銹鋼來(lái)制造，因此能夠在其上進(jìn)行焊接而并不進(jìn)行任意特殊變化或特殊選擇。不過(guò)，在某些實(shí)例中，特別是當(dāng)激光焊方法用于焊接傳感器塊體和玻璃-金屬饋通元件時(shí)，需要相應(yīng)地選擇和匹配要焊接的材料的特性。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選是使用整個(gè)(或者至少在焊接接頭區(qū)域中)由不銹鋼制造的傳感器塊體。在這些不銹鋼中，鉻鎳鋼和類型1.4301的鋼(X5CrNi 18-10，ASTM 304)特別優(yōu)選。對(duì)于密封元件，更具體地說(shuō)玻璃-金屬饋通元件，不銹鋼至少用于焊接接縫區(qū)域中，優(yōu)選是鉻鎳鑰鋼，更特別是分類1.4404的鋼(X2CrNiMol7-12-2, ASTM 316L)至少用于焊接接縫的區(qū)域中。通常用于玻璃-金屬饋通元件的金屬“Kovar”(鐵鎳鈷合金)很難焊接在不銹鋼上，由于該原因，這種普通類型的玻璃-金屬饋通元件并不用于激光焊接接頭。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，基本上可使用NTC熱敏電阻和PTC熱敏電阻。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，熱敏電阻是PTC熱敏電阻，該P(yáng)TC熱敏電阻在低溫下有比在高溫下更高的傳導(dǎo)率。基本上，PTC熱敏電阻包括所有金屬。PTC熱敏電阻在用作電子部件時(shí)通常由半導(dǎo)體多晶陶瓷(例如鈦酸鋇)制成，該半導(dǎo)體多晶陶瓷在一定溫度范圍內(nèi)建立在晶界處的屏障。還有基于硅的PTC熱敏電阻。
[0024]另一方面，NTC熱敏電阻包括純半導(dǎo)體材料、復(fù)合半導(dǎo)體和多種其它合金。對(duì)于NTC熱敏電阻，由于基本的半導(dǎo)體效果，材料的特征在很大程度上取決于缺陷，包括基礎(chǔ)材料的摻雜。處理操作(混合、研磨、壓制、燒結(jié))對(duì)NTC熱敏電阻的特性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性有很大影響。因此，NTC熱敏電阻很長(zhǎng)時(shí)間只能制造成對(duì)于不同批次有非常不同的特征，且?guī)缀醪贿m合精確溫度測(cè)量。每次替換時(shí)，都需要進(jìn)行重新標(biāo)定。為此，根據(jù)本發(fā)明，有利的是，不僅能夠使用NTC熱敏電阻，而且還能夠使用更可靠和更便宜的PTC熱敏電阻。
[0025]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，PTC熱敏電阻是PtlOO熱敏電阻。PtlOO熱敏電阻是鉬溫度傳感器或鉬電阻器，它在0°c溫度下的額定電阻Rtl等于100 Ω。PtlOO在工業(yè)上廣泛使用，因此是標(biāo)準(zhǔn)部件。PtlOO與普通的NTC熱敏電阻相比表現(xiàn)了非常好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此，使用Pt10對(duì)于整個(gè)熱導(dǎo)率檢測(cè)器的耐久性有積極效果，并用于優(yōu)化漂移，也就是說(shuō)減少漂移。另外，熱導(dǎo)率檢測(cè)器的成本能夠降低。在密封元件中的電流饋通元件和熱敏電阻之間的連接能夠以任意普通方式來(lái)進(jìn)行，例如通過(guò)導(dǎo)電電線。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，開(kāi)口空腔有試樣氣體，封閉空腔有參考?xì)怏w。參考?xì)怏w具有基本已知的組分，它實(shí)際上并不隨時(shí)間而變化。試樣氣體是要分析的氣體，它流過(guò)開(kāi)口空腔。為了保護(hù)開(kāi)口空腔防止污染，可以通過(guò)氣體可透過(guò)的過(guò)濾器(例如燒結(jié)過(guò)濾器)而以普通方式來(lái)關(guān)閉氣體進(jìn)口。
[0027]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及熱導(dǎo)率檢測(cè)器的使用，以便確定在氣體混合物中的組分含量，更特別是在空氣的CO2含量，或者確定濕度或氣壓。特別是，熱導(dǎo)率檢測(cè)器能夠用于確定在氣相色譜儀、恒溫箱(更特別是CO2恒溫箱)、干燥箱或真空干燥箱內(nèi)部的這些變量，如在實(shí)驗(yàn)室中所用。在這些裝置中的高溫(在正常操作中或在消毒處理中)和/或高濕度將對(duì)于在其中使用的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的耐溫性和耐久性有特別高的要求。基本上，上述變量的確定通過(guò)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行，與現(xiàn)有技術(shù)中相同。所述變量由測(cè)量的熱導(dǎo)率間接地推出。
[0028]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種氣相色譜儀，該氣相色譜儀包括如上面詳細(xì)所述類型的熱導(dǎo)率檢測(cè)器。在這種情況下，來(lái)自氣相色譜儀的要分析的氣體通過(guò)熱導(dǎo)率檢測(cè)器的開(kāi)口空腔。
[0029]本發(fā)明的另一方面涉及一種制造本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的方法。本發(fā)明的方法至少包括以下步驟:
[0030]提供傳感器塊體，該傳感器塊體有開(kāi)口空腔和封閉空腔；
[0031]提供熱敏電阻，其有連接裝置；
[0032]提供包含電流饋通元件的密封元件,該電流饋通元件呈玻璃-金屬饋通元件形式；
[0033]使得熱敏電阻與電流饋通元件連接；
[0034]使得密封元件焊接在傳感器塊體上，特別是通過(guò)激光焊接，目的是產(chǎn)生所述封閉空腔的氣密密封。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]下面將參考附圖進(jìn)一步介紹本發(fā)明。在純粹示意性的附圖中，附圖只介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例，本發(fā)明并不局限于此，相同參考標(biāo)號(hào)表示相同部件。更具體地說(shuō)，在這些圖中:
[0036]圖1 (a)是根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的分解透視圖；
[0037]圖1 (b)是圖1 (a)中所示的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的傳感器塊體的剖視圖；
[0038]圖2是熱導(dǎo)率檢測(cè)器的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)。在所示實(shí)例中，熱導(dǎo)率檢測(cè)器具有由不銹鋼制造的傳感器塊體1，例如類型1.4301。它基本為柱形形狀。兩個(gè)空腔形成于傳感器塊體的中心分開(kāi)平面E上，這兩個(gè)空腔也由平面E在中心分開(kāi)。空腔2、3有等直徑的圓形截面。空腔2設(shè)計(jì)成盲孔形式，并在底部處關(guān)閉。空腔3是開(kāi)口空腔，它設(shè)計(jì)為穿過(guò)傳感器塊體I的通孔。這在圖1(b)中特別可見(jiàn)，該圖1(b)示出了沿平面E的傳感器塊體的截面。
[0040]在空腔2和3中分別插入密封元件6、7。圖1 (a)和I (b)示出了在未裝配狀態(tài)中要插入傳感器塊體空腔中的部件。根據(jù)本發(fā)明的密封元件6、7是玻璃-金屬饋通元件。它們有外部金屬部件，該外部金屬部件有兩個(gè)通孔，玻璃部件62、72熔入各通孔中，該玻璃部件62、72又緊密包封相應(yīng)的電饋通元件60、70。電饋通元件60或70的、凸出至空腔2、3內(nèi)部的端部分別各自通過(guò)電線而分別與熱敏電阻4或5電連接。在本例中，熱敏電阻4、5是PtlOO熱敏電阻。在外部，密封元件6、7的電饋通元件60、70通過(guò)電線8而與連接器插頭80連接，熱導(dǎo)率檢測(cè)器能夠通過(guò)該連接器插頭80而與電源連接。保持器9用于固定所述電線8，并插入傳感器塊體中的空腔90內(nèi)。
[0041]圖2表示了處于裝配狀態(tài)的熱導(dǎo)率檢測(cè)器沿平面E的剖視圖。熱敏電阻4和5表示為在裝配狀態(tài)中分別處于空腔2和3內(nèi)。密封元件6和7抵靠傳感器塊體I。密封元件6、7的金屬外部部件的凸緣61、71分別抵靠在傳感器塊體I的表面上。鄰接凸緣61、71的區(qū)域63、73布置成使得它們的更小直徑裝配在空腔中，且它們的外周離空腔2、3的壁的距離盡可能最小。密封元件6、7的、包括凸緣61、71和主要部分63、73的外部金屬部件優(yōu)選是由類型1.4404的不銹鋼來(lái)制造。這使得密封元件6、7的外部部件的材料能夠焊接在傳感器塊體I的材料上。為此，優(yōu)選是使用激光焊方法。焊接接頭S優(yōu)選是在凸緣61、71的邊緣處產(chǎn)生，這樣，焊接接頭S完全繞凸緣的邊緣延伸，因此導(dǎo)致在凸緣和傳感器塊體之間的氣密密封。獲得的氣密性足夠高，這樣，即使在熱導(dǎo)率檢測(cè)器暴露于非常高的溫度時(shí)(例如大約180°C，在恒溫箱的高溫消毒過(guò)程中)，封閉在空腔2內(nèi)的氣體也不會(huì)泄露至空腔外。另一方面，開(kāi)口空腔3并沒(méi)有氣密，而是允許試樣氣體通過(guò)氣體進(jìn)口孔30進(jìn)入(即使當(dāng)過(guò)濾器31 (例如燒結(jié)過(guò)濾器)已經(jīng)安裝用于防止污染時(shí))。
【權(quán)利要求】
1.一種熱導(dǎo)率檢測(cè)器，包括: 傳感器塊體(I)，該傳感器塊體(I)包括: 兩個(gè)空腔(2、3)，用于容納氣體，這兩個(gè)空腔中的一個(gè)空腔(3)是開(kāi)口的，另一個(gè)空腔(2)是密封的，且在各空腔(2、3)中布置有熱敏電阻(4、5);以及 密封元件出、7)，用于密封所述空腔(2、3)，該密封元件(6、7)包括電流饋通元件(60、70)，該電流饋通元件(60、70)與布置在相應(yīng)空腔內(nèi)的熱敏電阻(4、5)電連接； 其中，至少在密封的空腔(2)中的密封元件(6)是玻璃-金屬饋通元件，該玻璃-金屬饋通元件焊接在所述傳感器塊體(I)上，以便與其形成氣密接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中: 在開(kāi)口的空腔(3)中的密封元件(7)同樣是玻璃-金屬饋通元件，該玻璃-金屬饋通元件焊接在所述傳感器塊體(I)上，以便與其形成氣密接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:至少一個(gè)所述密封元件(6、7)形鎖合地裝配至所述空腔(2、3)中。
4.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:至少一個(gè)所述密封元件(6.7)包括凸緣(61、71)，該凸緣(61、71)置于環(huán)繞所述傳感器塊體(I)中的所述空腔(2、3)的邊緣區(qū)域上，并焊接在所述傳感器塊體(I)上，優(yōu)選是在所述凸緣出1、71)的區(qū)域中。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:傳感器塊體(I)至少在所述焊接接頭(S)的區(qū)域中包括不銹鋼，優(yōu)選是整個(gè)地包括不銹鋼，更特別是鉻鎳鋼，優(yōu)選是分類1.4301的鋼。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:至少一個(gè)所述密封元件(6.7)至少在所述焊接接頭(S)的區(qū)域中包括不銹鋼，更特別是鉻鎳鑰鋼，優(yōu)選是分類1.4404 的鋼。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:焊接接頭(S)是激光焊接接頭。
8.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:熱敏電阻(4、5)是PTC熱敏電阻，更特別是Pt 100熱敏電阻。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:密封的所述空腔(2)呈所述傳感器塊體(I)中的盲孔的形式，開(kāi)口的所述空腔(3)呈穿過(guò)傳感器塊體(I)的孔的形式，其中，所述兩個(gè)孔優(yōu)選地相互平行。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:開(kāi)口的所述空腔(3)包括過(guò)濾器(31)，更特別是燒結(jié)的過(guò)濾器，該過(guò)濾器橫過(guò)開(kāi)口的所述空腔(3)的氣體進(jìn)口(30)布置。
11.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，其中:參考?xì)怏w封閉在密封的空腔⑵中。
12.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器，還包括:兩對(duì)空腔，各對(duì)空腔包括開(kāi)口的空腔和密封的空腔(2、3)以及合適的電流饋通元件(60、70)，更特別是，兩對(duì)空腔相互連接，以便形成惠斯通電橋電路。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的使用，用于確定在氣體混合物中的組分含量，特別是在空氣中的CO2含量，確定空氣濕度或確定氣壓，更特別是在人工氣候箱的內(nèi)部腔室內(nèi)，例如恒溫箱或(真空)干燥箱。
14.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的熱導(dǎo)率檢測(cè)器的方法，包括以下步驟: 提供傳感器塊體(I)，該傳感器塊體(I)包括開(kāi)口的空腔(3)和密封的空腔(2); 提供熱敏電阻⑷； 提供電流饋通元件(60)，該電流饋通元件￠0)包括呈玻璃-金屬饋通元件形式的密封元件(6)； 使得所述熱敏電阻(4)與所述電流饋通元件￠0)連接； 使得密封元件(6)焊接在所述傳感器塊體(I)上，更特別是通過(guò)激光焊接，以形成密封的所述空腔(2)的所述氣密密封。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK104422712SQ201410404008
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】W·皮扎雷克, C·克賴茨希, D·多恩賽夫 申請(qǐng)人:熱電子Led有限公司