專利名稱：一種熱電偶裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種線性內電極置于殼狀外電極內的熱電偶裝置。
在燃氣設備，例如燃氣烹調爐或類似物內，使用熱電偶作為反應敏感且壽命長的不著火探測器。這類熱電偶通常有一錐形外電極，其下部通過釬焊與一導管的頂端導熱地接合。外電極的里面有一內電極，其頂端焊接到外電極的頂部內壁。
在這種情況下，外電極的下端與該導管內壁的一直徑擴大部分相適應，從而如申請公報No.3-69029所示，通過釬焊使其間的界面導熱地接合。
在制造作為溫度傳感器與火苗接觸的外電極時，使用一種因康鎳合金(商標)，其價格相當昂貴，具有良好的耐熱耐蝕性，而導管是由一種便宜的金屬，例如導電黃銅等制成。
為滿足這些需要，希望將外電極的長向尺寸減至最小，從而減小其內阻值，而且形狀易于機加工。還希望導管的高溫耐蝕性好，并設置成基本無腐蝕物質的，因為導管使用時總是暴露于火苗。
因此，本發明的一個目的是提供一種熱電偶裝置，它可以避免腐蝕物質進入其內，并將外電極尺寸減至最小，從而使其形狀易于加工。這顯然避免了腐蝕物粘到導管內壁，并減少外電極的內阻值，因此產生足夠的電流強度，提供到熱電偶內的電磁鐵上，該熱電偶內的線性內電極置于殼狀外電極內。
按照本發明，提供一種熱電偶裝置，包括形成熱電偶裝置的第一引線的導管；由第一熱電偶材料制成的，并固定地蓋住導管的引導端的殼狀外電極；由第二熱電偶材料制成的內電極，其一端焊于外電極的內壁的頂端；使外電極的下端圍繞導管的引導端安裝，通過釬焊使二者在其之間的界面上導熱地接合。
進一步按照本發明，導管的引導端成形為具有直徑減小部位的階梯狀，而外電極的下部有一凹槽或凸起。
更進一步按照本發明，提供了一種制造熱電偶裝置的方法，包括如下步驟制備一導管，其頂端成形為具有一直徑減少部位的階梯狀輪廓；提供由第一熱電偶材料制成的錐形外電極，其頂端具有一收縮的管部；使外電極的下端圍繞導管的直徑減小部位安裝，通過釬焊使二者在其之間的界面上導熱地接合；并提供由第二熱電偶材料制成的內電極，其頂端穿過導管固定到外電極的窄管部位內，并將內電極的一頂端通過焊接導熱地接合到該窄部分的一頂端。
更進一步按照本發明，在通過鎢極惰性氣體保護焊將內電極的頂端與窄管部位的頂端導熱地接合時，內電極的頂端略微從外電極的收縮管部位的頂端處收縮。
由于外電極的下端通過釬焊圍繞導管頂端的外圍固定，外電極的頂部暴露于周圍氣氛中，即火苗的存在，從而形成有效的傳感器部分。這樣就能夠制成外電極最小的熱電偶裝置，同時使外電極易于加工。外電極的最小尺寸減少了材料，節省了造價，并減小了外電極的縱向尺寸，降低了其內阻值，從本熱電偶裝置可獲得足夠的電流強度。
在外電極下端設置凹槽或凸起使釬焊焊料能夠平滑地滲透內電極頂端與窄管部位頂端之間的界面。從而能夠進行釬焊與焊接操作，改進了生產工藝。
由于內電極的頂端略微從外電極的窄管部位的頂端收縮，能夠在焊完后使窄管部位的頂端完全罩住收縮的溫度傳感部分。因而，耐熱耐腐蝕的外電極保護溫度傳感部分，使其不暴露于外電極的外面，延長了壽命。
結合權利要求書和附圖參考下面說明，本發明的這些和其它優點將會顯而易見。
圖1為按照本發明的實施例的熱電偶的縱向剖面圖；圖2為不打火探測器的縱向剖面圖；圖3a、3b和3c示出一系列制造步驟的透視圖；圖4a和4b為示出另一系列制造步驟的透視圖。
參考圖1，該圖示出了一氣灶的不打火探測器100，它有一熱電偶裝置1，用于控制設備的聯接出口2和將熱電偶裝置1與出口2聯接的導線3。熱電偶裝置1有一形成其第一引線的導管4，如圖2所示。圍繞導管4的頂端，裝有錐形外電極5的下端，該外電極5的頂端有一收縮管部54。外電極5由作為第一熱電偶材料的因康鎳(Inconel)合金600(商標)制成。在錐形外電極5內，將線性內電極6的頂端焊接到外電極5的內壁的頂端上。內電極是由作為第二熱電偶材料的康銅(Constantan)(商標)制成。
導線3有一外線31和一內線33。外線31為電用軟銅線，焊到導管4的下端。內線33為氟樹脂一銅復合線，覆以玻璃漆管32，并焊于內電極6的下端。外線31的下端聯結于出口2的陽極端21，內線33從后背引入地穿過導管4，并與出口2的負極端22相聯。制造導線31，33時使用一種金屬包層復合結構，由銅包覆一鐵芯。在這種情況下，內線33可由涂覆處理的軟銅線制成。
導管4的頂端或形為帶有一直徑減小部位41的階梯形狀，外電極5的下端51圍繞該階梯安裝。外電極5的下端51是通過數字7所示的，在界面處的釬焊與導管4的直徑減小部位41導熱地接合的。如圖3a和3b所示，外電極5的下端有一個或多個凹槽52，以便進行釬焊時，熔融的焊料能平滑地滲入外電極5的下端51與導管4的直徑減小部位41之間的界面。也可如圖3c所示用凸起53代替凹槽52。
在外電極5的中部是焊接在內線33的頂端，從而構成一冷聯結11的內電極6。
在不著火探測器100內，熱電偶裝置1的外電極5在使用時總是處在與煤氣灶上的火苗接觸的位置。在這種情況下，能減少外電極5的原材料因康鎳合金600的用量。由于外電極的長度尺寸減少，原料容易拉成外電極5，這在批量生產外電極時是優點。
參考圖3a-3c，4a和4b，制造熱電偶裝置1的步驟如下如圖3a所示，軸向放置一黃銅導管4，其頂端具有直徑減小部位41。制作外電極5時，該錐形(子彈形)電極5是通過切割因康鎳600管或拉伸一板材形成。進一步拉伸外電極5，使其頂端有一收縮部位54。同時在電極5的下端設置凹槽52或凸起53。然后將外電極5的下端圍繞導管的直徑減小部位固定。在外電極5的下端51與導管4的直徑減小部位4之間的界面加入銀焊料，如圖3b所示。
如圖4a所描繪的，通過將內線33與頂部直徑減小的內電極6的下端焊接提供一焊接組件。將該焊接組件插入外電極5中，使內電極6的頂端6a從窄管部位54的頂端稍稍收縮。在這種情況下，通過鎢極惰性氣體保護焊將內電極6的頂端6a與收縮管部位54的頂端54a導熱地接合，如圖4b所示。然后，將外線31與導管4的一外表面焊接，并將線31與33的各自下端與出口2聯接。
外電極5使用因康鎳合金600，是考慮到其出色的高溫耐熱耐腐蝕性，而內電極6使用較便宜的康銅。但是，使用其它材料代替因康鎳合金600和康銅是可接受的。
在使內電極6的頂端6a與窄管部位54的頂端54a導熱地接合時，可使用激光、等離子體或電子束焊接代替鎢極惰性氣體保護焊。
雖然已參考特定的實施例對本發明作了描述，但不應理解為對本發明的限定，在不超出本發明的精神和范圍的前提下，熟悉本領域的技術人員可作很多改進。
權利要求
1. 一種熱電偶裝置，包括形成該熱電偶裝置的第一引線的導管；由第一熱電偶材料制成的、固定地罩在導管的引導端的殼狀外電極；由第二熱電偶材料制成的、其一端焊接在外電極內壁的頂端的內電極；使外電極的下端圍繞導管的引導管安裝，并通過釬焊使二者在其之間的界面上導熱地接合。
2. 一種如權利要求1所述的熱電偶裝置，其特征在于，導管的引導端成形為有直徑減小部位的階梯狀，而外電極的下端有一凹槽或凸起。
3. 一種制造熱電偶裝置的方法，包括如下步驟制備一導管，其頂端成形為有一直徑減小部位的階梯狀；提供由第一熱電偶材料制成的錐形外電極，其一頂端有一窄管部位；圍繞導管的直徑減小部位安裝外電極的下端，通過釬焊將它們在二者間的界面上導熱地接合；并提供由第二熱電偶材料制成的內電極，其頂端穿過導管，以便安裝在外電極的窄管部位內，并通過焊接將內電極的頂端與窄管部位的頂端導熱地接合。
4. 如權利要求3所述的制造熱電偶裝置的方法，其特征在于內電極的頂端在通過鎢極惰性氣體保護焊與窄管部位的頂端導熱地接合時略微從外電極的窄管部位的頂端收縮。
全文摘要
在一種熱電偶裝置中，一殼狀外電極由第一熱電偶材料制成，并固定地罩住一導管的頂端。一內電極由第二熱電偶材料制成，其一端焊接于外電極內壁的頂端。外電極的下端圍繞導管的引導端安裝，通過釬焊將它們于二者間的界面上導熱地接合。
文檔編號G01K7/06GK1114744SQ9412005
公開日1996年1月10日 申請日期1994年12月17日 優先權日1993年12月17日
發明者高橋定, 堀田莊三, 玉田吉孝, 伊東義泰, 森井治之, 稻垣憲一 申請人:林內株式會社
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