专利名称：防爆传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防爆传感器，例如用于探测可燃的/有毒的气体或者烟雾。
背景技术：
为了探测可燃的/有毒的气体例如采用气体传感器，它包含有一个催化器，使催 化器加热到一个预定的温度，从而使可燃气体在消耗一部分存在于测试气体中的氧的情况 下时在传感器表面上催化地燃烧，并在此使传感器温度提高。在燃烧反应时所出现的传感 器温度的升高作为所要检测的空气混合物中气体浓度的测量信号被分析。为了实施测量，通常将一个催化活性的传感器元件和一个作为平衡器的被动的传 感器布置在一个电桥半支路中，其中被动的传感器用于平衡环境温度的影响。电桥失衡是 在催化活性的传感器元件上可燃气体成分发生催化转变的一个尺度。为了抑制可燃气体的点燃，在一个传感器外壳里至少装有催化活性的传感器元 件，这外壳用一种多孔的，透气的烧结材料作为阻焰装置遮盖住。由EP94 863A1得知一种所述类型的，催化活性的气体传感器。传感器外壳用一种 多孔的，透气的烧结材料限制�。谡獯衅魍饪抢锷栌写呋钚缘拇衅髟�。两个接触 传感器元件的金属销钉穿过一个在传感器外壳底面上的玻璃板，引向外面。传感器元件被 沸石材料包围�。员阃ü渚底饔煤臀招阅芾唇档湍芎牟⑻岣呤倜�。用于金属销钉的已知玻璃绝缘子不适合使用在耐压封闭的防爆传感器外壳里。这 样的传感器外壳必须这样来确定尺寸，使得它们经受住发生爆炸时在传感器外壳内产生的 1.5-4倍的压力。在有关的标准里甚至要求抗压强度一直超过400巴。由玻璃材料组成的 一个平的盘，也就是一个厚度与直径之比较小的玻璃板(它此外还通过集成多个金属销钉 而减弱了)当气体爆炸出现压力冲击的情况下由于形成裂纹而破坏。也得知了耐压封闭的传感器，它们由一个金属外壳组成，这外壳埋入在塑料材料 里。在这样的外壳结构形式中必须保证一定的最小铸/注件厚度，并且必须关于遵守一定 的标准要求来进行探测。例如由W02004/048955 Al得知一种在一个塑料外壳里的传感器。由DElO 2005 020 131 B3得知一种气体传感器，其中接触传感器元件的金属销钉 单个地以分开的玻璃嵌件熔入在传感器外壳的底板里。虽然已知的气体传感器由于单个布 置的玻璃嵌件而具有高的抗压强度，但是制造过程相对比较复杂。对于每个金属销钉都必 须在底板里设有单独的孔。由于为了实现抗压强度而必须使孔的直径�。虼耸菇鹗粝� 很准确地置于其孔的中心，以阻止在金属销钉和底板之间的电短路。此外就热膨胀而言，必 须有特殊选择的玻璃/金属配对，和/或密封的氧化层，而且为了机械的稳定性需要底板和 玻璃嵌件的最小厚度。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种具有用于耐压罩的简化外壳构造的传感器。这任务用专利权利要求1的特征来解决。
本发明的有利设计方案见从属权利要求。按照本发明所说明的防爆传感器的优点在于一个本身不耐压的玻璃绝缘子 (Glasdurchfuhrung)通过加上抗弯的铸/注件(Verguss)可以实现机械的稳定，而且这样 遏制了玻璃嵌件(Glaseinsatz)生成裂缝或者整体压出去。由于通过铸/注件达到的机械 稳定既可以应用具有一个用于许多金属销钉的唯一的大的玻璃嵌件的玻璃绝缘子，也可以 应用那些没有密封氧化层的，或者说具有玻璃-金属配对的玻璃绝缘子，后者的热膨胀系 数相互不是很配合。按照本发明所述的防爆传感器的另一个优点在于铸/注件除了用于 使玻璃绝缘子机械稳定之外，还能实现其它希望的目的。这里还列举了部分地也是由相关 标准所要求的导电触头的电绝缘、爬电强度、防止金属销钉弯曲和焊在金属销钉上的电缆 的减轻张力。为了同时实现上述目的的组合，可能合理的是，将一种由铸/注件材料组成的 多层的铸/注件与不同的性能组合起来。那么例如陶瓷和水泥由于其高的抗弯强度很适用 于实现机械稳定，而聚氨酯和环氧树脂则具有绝缘强度和附着力/减轻张力的优点。铸/注件可以设置在玻璃绝缘子的一边或者两边。为了实现机械稳定它优选地位 于玻璃绝缘子的背离压力侧。一种在两边的铸/注件例如在以下情况时是合理的此时必 须由从两边的一种可能的压力加载出发。铸/注件的壁厚取决于传感器外壳的体积和直径，并取决于传感器外壳之内的玻 璃绝缘子的尺寸，而且通常在3mm至25mm的范围里。水泥、陶瓷铸/注件材料、环氧树脂和聚氨酯适合作为铸/注件材料。在一种具有环氧树脂或者水泥的一边的单层铸/注件中，铸/注件的通�：穸鹊� 传感器外壳的体积小于IOcm3时为大约3mm，而当传感器外壳的体积在IOcm3和IOOcm3之间 时，铸/注件的厚度大约为6mm。当传感器外壳的体积大于IOOcm3时，铸/注件的厚度大约 为10mm。但根据所力求的许可和应用的标准，铸/注件高度在25mm以内或更大也可以是合 理的。铸/注件的直径通常在3mm和IOOmm的范围里。为了改善铸/注件在传感器外壳里的锚定，传感器外壳可以设有一个凹部或者一 个内螺纹，以便使铸/注件材料既位于玻璃绝缘子上也形状配合连接地位于传感器外壳的 部分上。玻璃绝缘子的玻璃嵌件通常容纳于一个金属底板里，其中这金属底板与传感器外 壳焊接起来。铸/注件材料的弹性模量对于陶瓷铸/注件材料来说通常在50KN/mm2和150KN/ mm2之间。对于高纯的陶瓷铸/注件材料来说，弹性模量可达小于等于380KN/mm2。适合的 材料是碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、氮化铝或硼硅玻璃。基于塑料的铸/注件材料的弹 性模量优选地对于硅树脂和聚氨酯来说在1至100N/mm2的范围里，对于(必要时装填的) 环氧树脂来说是1至10KN/mm2。通过列举用于铸/注件的某些材料并不限制按照本发明的 装置的保护范围，因为也包括了具有与已经列举的材料性能类似的铸/注件材料。本发明的实施例表示于图中并在下面详细叙述。
具体实施例方式唯一的附图
表示了一个气体传感器1的纵向剖视图，其中在一个传感器外壳2里 将一个催化活性的传感器元件3和一个催化非活性的传感器元件4固定在金属销钉5，6，7 上。为了进气使传感器外壳2的上侧以已知的方式用一种多孔的透气的由金属烧结材料制成的盘封闭住。金属销钉5，6，7由一个平坦构造的玻璃嵌件9容纳，其中玻璃嵌件9被一 个环形的金属底板10围�。盟柚诤阜�11建立一种与传感器外壳2的气密连接。在 玻璃嵌件9底面上的金属销钉5，6，7的自由端设有输入线12，13，14，它们建立了与分析处 理单元15的连接。在玻璃嵌件9的顶面和底面上分别有一个由厚度为6mm的陶瓷材料组 成的铸/注件16，17。在玻璃嵌件9底面上的第一铸/注件17包围输入线12，13，14与金 属销钉5，6，7的接触部，因此一方面实现了输入线12，13，14的电绝缘，而另一方面减轻了 张力。第二铸/注件16位于玻璃嵌件9的向着传感器元件3，4的一侧。此外传感器外壳 2在底面上用一个环氧树脂的铸/注件18封闭住。附图标记表1气体传感器2传感器外壳3活性的传感器元件4非活性的传感器元件5,6,7金属销钉8透气盘9玻璃嵌件10底板11焊缝12，13，14 输入线15分析处理单元16，17，18铸/注件权利要求
1.防爆传感器，具有与金属销钉(5，6，7)导电连接的传感器元件(3，4)，各向包围住 传感器元件的传感器外壳( 和至少一个用于一个或多个金属销钉(5，6，7)的玻璃绝缘子 (9)，其中玻璃绝缘子(9)至少在一边具有抗弯的，支承住玻璃绝缘子(9)的铸/注件(16， 17，18)。
2.按权利要求1所述的防爆传感器，其特征在于，玻璃绝缘子(9)具有一体的玻璃嵌件 (9)，其中容纳有金属销钉。
3.按权利要求1或2所述的防爆传感器，其特征在于，第一铸/注件(17)设于玻璃绝 缘子(9)的传感器外侧。
4.按权利要求1至3中之一所述的防爆传感器，其特征在于，第二铸/注件(16)设置 于玻璃绝缘子(9)的传感器里侧。
5.按权利要求1至4中之一所述的防爆传感器，其特征在于，铸/注件(16，17)在玻璃 绝缘子(9)的两侧。
6.按权利要求1至5中之一所述的防爆传感器，其特征在于，在铸/注件部位里有在金 属外壳里的凹部，因此在压力方向上在铸/注件和金属外壳之间产生形状配合连接。
7.按权利要求1至6中之一所述的防爆传感器，其特征在于，水泥、陶瓷材料、环氧树脂 或聚氨酯作为铸/注件材料。
8.按权利要求1至7中之一所述的防爆传感器，其特征在于，铸/注件的厚度在3mm和 25mm之间。
9.按权利要求1至8中之一所述的防爆传感器，其特征在于，铸/注件的弹性模量对于 陶瓷铸/注件材料来说在50KN/mm2和380KN/mm2之间的范围内，对于硅树脂和聚氨酯组成 的铸/注件材料来说在lN/mm2至100N/mm2的范围里，对于环氧树脂在lN/mm2至10KN/mm2 之间。
10.按上述权利要求之一所述的防爆传感器，其特征在于，铸/注件是多层构造的。
11.按上述权利要求之一所述的防爆传感器，其特征在于，铸/注件在导通电流和电压 的元件的范围里是聚氨酯或环氧树脂。
12.按上述权利要求之一所述的防爆传感器，其特征在于，传感器设计用于测量可燃气 体或有毒气体或者用于探测烟雾。
13.按上述权利要求之一所述的防爆传感器，其特征在于，玻璃绝缘子的厚度在0.5mm 和6mm之间。
14.按上述权利要求之一所述的防爆传感器，其特征在于，玻璃绝缘子的直径在2mm和 20mm之间。
全文摘要
本发明涉及防爆传感器。用于探测可燃气体的防爆传感器具有玻璃绝缘子(9)用于建立与外壳内腔的导电连接，其外壳的抗压强度应该改善。为了解决此任务，设计使玻璃绝缘子(9)至少在一边具有抗弯的，机械地使玻璃绝缘子(9)保持稳定的铸/注件(16，17，18)。
文档编号G01N33/00GK102053135SQ20101052776
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者B·朗格, M·施利希特 申请人:德拉格安全股份两合公司
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