專利名稱：多孔惰性材料及其在熱導元件上的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種惰性材料及其應用，具體的說，是一種多孔惰性材料及其
在測量礦井CH4濃度的熱導元件上的應用。
背景技術：
在煤礦礦井中，需要對礦井中的CH4濃度進行測量，目前都是采用熱導敏感 元件來檢測甲垸，其原理在于甲烷和煤礦井下其他氣體的導熱率不同而進行檢 測，由于氣體的導熱率數(shù)值太小不便直接測量，而是采用間接的測量方法，對 導熱率的測量轉(zhuǎn)變成對熱導敏感元件的電阻變化的測量，此外，敏感元件的電 阻變化和被測氣體中的甲垸含量在一定范圍內(nèi)具有線性關系，因此可以通過測 量電阻元件的電阻變化來直接確定待測氣體中的甲烷含量。20世紀初期就用金 屬絲直接裸露制成熱敏元件，這種元件僅能測高濃度甲烷，而且較難長期保持 儀器零點的穩(wěn)定性。目前，都是采用鉑金絲涂上氧化鋁，然后用玻璃體包裹， 其中鉑金絲的直徑在0.02毫米左右，中部盤繞成螺旋狀，兩端點焊在金屬引線 上，利用氧化鋁耐高溫不導電，對盤繞的鉑金絲進行絕緣，玻璃體保證通電后 鉑金絲的強度，這樣元件可以測量濃度較低的甲烷含量，穩(wěn)定性能保證，但是 由于包裹氧化鋁和玻璃體造成反應速度較慢，敏感性較差，傳輸信號距離短， 達不到目前的新煤礦安全標準，同時原材料成本增加，加工工序增多造成生產(chǎn) 中廢品率增加，整個鉑金絲重量增加與引線焊接處抗震，跌落非常容易損害，
使用壽命不長。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種分布有納米級小孔，耐高溫、絕緣的多孔 惰性材料。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種多孔惰性材料鉑金絲在鉑金絲螺旋形部位 上，使熱導元件靈敏度高、傳輸信號距離遠。
本發(fā)明的技術方案如下 一種多孔惰性材料其特征在于包括下述重量份
數(shù)配比的原料
Si02 3 0 35
Zn (N03) 2.6H20 15 20
Mg (N03) 2. 6H20 16 19
C線 6 9 A1'A 6 8 ZrOCl2.8H20 3 5 ,3 3 5 NaOH 1 2 腦 1 2
將配好的粉體干磨半小時，濕磨1小時，在120。C烘箱烘干。放入鉑蒸發(fā)皿 中煅燒，在1200士100。C保溫2 5小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊 狀材料，干磨半小時，加水濕磨l小時，在120t烘箱內(nèi)烘干得到粉末，配比該 烘干后粉末總重量3% 8%的Si02，加水配置為濃度10 30%溶液，然后Si02溶
液與所述烘干后粉末混合均勻制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作熱導元件的用途。所述的熱導元件，包括氣室、元件架 和鉑金絲，所述元件架由兩根引線上端穿過底部直徑大的圓形套筒，在該圓形 套筒內(nèi)填充燒制成型的陶瓷組成，所述圓形套筒下端面形成臺階，所述兩引線 上端之間焊接有鉑金絲，該鉑金絲中部為螺旋形，所述氣室下端面開有兩個沉 孔，其中一個沉孔與氣室上端面相通，所述兩元件架分別裝入兩沉孔內(nèi)，所述 引線下端位于氣室外，其關鍵在于所述鉑金絲螺旋形的部分涂有多孔惰性材 料。該多孔惰性材料，能達到絕緣、抗氧化、保證鉑金絲通電時的強度，同時 分布有很多納米級的小孔，鉑金絲與空氣的接觸面積相對增多，靈敏度增高， 測量更加準確，加工工序減少產(chǎn)品，原材料減少，產(chǎn)品合格率增高，傳輸信號 距離更遠，能達到新煤礦安全標準。
上述引線與鉑金絲焊接處用耐溫絕緣材料包裹，耐溫絕緣材料為電工絕緣 材料中的1032浸漆。提高了整個元件的抗震性，跌落不易損壞，使用壽命長。
上述氣室下端面沉孔的孔口裝有螺母，同時灌有環(huán)氧樹脂密封。所述氣室上 端面的孔口過贏配合裝有過濾片，該過濾片用黃銅粉末冶金制得。整個元件下 端密封效果更加牢固，不易損壞，測量數(shù)據(jù)更準確效果更好。
有益效果本發(fā)明多孔惰性材料，分布有納米級小孔，涂抹在物體上又能 增加強度同時也能保證很好的絕緣效果；應用多孔惰性材料的熱導元件，減小
了鉑金絲的直徑為0.01毫米，功耗小于0.09瓦，功耗降低，提高了高低甲烷 傳感器的傳輸距離，提高了熱導元件的靈敏度，傳輸信號距離更遠；由于工序 減少廢品率降低合格率提高，原材料和生產(chǎn)成本都降低；同時元件焊點用耐溫 材料保護，提高了元件抗震、斷絲的性能，提高了元件的使用壽命。
圖1是本發(fā)明熱導元件的結(jié)構示意圖； 圖2是包裹有多孔惰性材料鉑金絲的局部放大圖; 圖3是圖2的A-A剖視圖； 圖4是熱導元件與過濾器的裝配圖。
具體實施方式
實施例1
多孔惰性材料，包括下述重量份數(shù)配比的原料
Si0230
Zn (N03) 2.6H2015
Mg (N03) 2.6恥16
CaC036
A12036
ZrOCl2. 8H203
H3B033
NaOH1
KOH1
將配好的原料干磨半小時，濕磨1小時，在120t烘箱烘千。放入鉑蒸發(fā)皿 中煅燒，在1300。C下保溫2小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊狀材料， 千磨半小時，加水濕磨l小時，在120t烘箱內(nèi)烘干得到粉末，配比該烘千后粉 末總重量3。/。的Si02，加水配置為濃度10%溶液，然后Si02溶液與所述烘干后粉 末混合均勻制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作熱導元件的用途。
如圖l、圖2、圖3所示，所述的熱導元件，由氣室l、元件架3和鉑金絲 5等組成，所述元件架3由兩根引線3a上端穿過底部直徑大的圓形套筒3b，在 該圓形套筒3b內(nèi)填充燒制成型的陶瓷組成，所述圓形套筒3b下端面形成臺階， 所述兩引線3a上端之間焊接有鉑金絲5，該鉑金絲5中部為螺旋形，所述氣室 l下端面開有兩個沉孔，其中一個沉孔與氣室1上端面相通，所述兩元件架3分 別裝入兩沉孔內(nèi)，所述引線3a下端位于氣室l夕卜，所述鉑金絲5螺旋形的部分 涂有多孔惰性材料。生產(chǎn)中涂好多孔惰性材料后，在1100°(:煅燒保溫4小時， 斷電，自然冷卻。所述引線3a與鉑金絲5焊接處用耐溫絕緣材料包裹。所述耐 溫絕緣材料為電工絕緣材料中的1032浸漆。所述氣室1下端面沉孔孔口裝有螺 母，同時灌有環(huán)氧樹脂密封。與所述氣室1上端面的孔口過贏配合裝有過濾片6， 該過濾片6用黃銅粉末冶金制得。(參看圖4)整個熱導元件裝在由上蓋和過濾 器本體螺紋連接的過濾器8內(nèi)，引線3a穿過過濾器的內(nèi)的電路板9焊接在電路 板9上，該電路板9上有導線引出。 實施例2
多孔惰性材料，包括下述重量份數(shù)配比的原料
Si02 32
Zn (N03) 2. 6H20 17
Mg (N03) 2.6H20 18
CaC03 7
A1A 7
ZrOCh. 8H2O 4
H3B03 4
NaOH 1.5 K0H 1.5
將配好的原料干磨半小時，濕磨1小時，在120。C烘箱烘干。放入鉑蒸發(fā)皿 中煅燒，在120(fC保溫3小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊狀材料， 干磨半小時，加水濕磨l小時，在120。C烘箱內(nèi)烘干得到粉末，配比該烘干后粉 末總重量5。/。的Si02，加水配置為濃度20%溶液，然后Si02溶液與所述烘干后粉 末混合均勻制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作熱導元件的用途。
如圖l、圖2、圖3所示，所述的熱導元件，由氣室K元件架3和鉑金絲 5等組成，所述元件架3由兩根引線3a上端穿過底部直徑大的圓形套筒3b，在 該圓形套筒3b內(nèi)填充燒制成型的陶瓷組成，所述圓形套筒3b下端面形成臺階， 所述兩引線3a上端之間焊接有鉑金絲5，該鉑金絲5中部為螺旋形，所述氣室 1下端面開有兩個沉孔，其中一個沉孔與氣室1上端面相通，所述兩元件架3分 別裝入兩沉孔內(nèi)，所述引線3a下端位于氣室l外，所述鉑金絲5螺旋形的部分 涂有多孔惰性材料。生產(chǎn)中涂好多孔惰性材料后，在1100。C煅燒保溫3小時， 斷電，自然冷卻。所述引線3a與鉑金絲5焊接處用耐溫絕緣材料包裹。所述耐 溫絕緣材料為電工絕緣材料中的1032浸漆。所述氣室1下端面沉孔的孔口裝有 螺母，同時灌有環(huán)氧樹脂密封。與所述氣室1上端面的孔口過贏配合裝有過濾片 6，該過濾片6用黃銅粉末冶金制得。(參見圖4)整個熱導元件裝在由上蓋和過 濾器本體螺紋連接的過濾器8內(nèi)，引線3a穿過過濾器的內(nèi)的電路板9焊接在電 路板9上，該電路板9上有導線引出。
實施例3
多孔惰性材料，包括下述重量份數(shù)配比的原料:
Si0235
Zn (願)2.6H2020
Mg (N03) 2.6H2019
CaC039
A12038
ZrOCl2.歸5
H3B035
NaOH2
KOH2
將配好的粉體干磨半小時，濕磨1小時，在120。C烘箱烘干。放入鉑蒸發(fā)皿 中煅燒，在1200土100t保溫2 5小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊 狀材料，干磨半小時，加水濕磨l小時，在120。C烘箱內(nèi)烘干得到粉末，配比該 烘干后粉末總重量3。/。 8。/。的Si02，加水配置為濃度10 30%溶液，然后Si02溶 液與所述烘干后粉末混合均勻制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作熱導元件的用途。
如圖1、圖2、圖3所示，所述的熱導元件，由氣室1、元件架3和鉑金絲 5等組成，所述元件架3由兩根引線3a上端穿過底部直徑大的圓形套筒3b，在 該圓形套筒3b內(nèi)填充燒制成型的陶瓷組成，所述圓形套筒3b下端面形成臺階， 所述兩引線3a上端之間焊接有鉑金絲5，該鉑金絲5中部為螺旋形，所述氣室 l下端面開有兩個沉孔，其中一個沉孔與氣室l上端面相通，所述兩元件架3分 別裝入兩沉孔內(nèi)，所述引線3a下端位于氣室l夕卜，所述鉑金絲5螺旋形的部分
涂有多孔惰性材料。生產(chǎn)中涂好多孔惰性材料后，在1100。C煅燒保溫6小時， 斷電，自然冷卻。所述引線3a與鉑金絲5焊接處用耐溫絕緣材料包裹。所述耐 溫絕緣材料為電工絕緣材料中的1032浸漆。所述氣室1下端面沉孔孔口裝有螺 母，同時灌有環(huán)氧樹脂密封。與所述氣室1上端面的孔口過贏配合裝有過濾片6， 該過濾片6用黃銅粉末冶金制得。(參見圖4)整個熱導元件裝在由上蓋和過濾 器本體螺紋連接的過濾器8內(nèi)，引線3a穿過過濾器的內(nèi)的電路板9焊接在電路 板9上，該電路板9上有導線引出。
權利要求
1、一種多孔惰性材料，其特征在于包括下述重量份數(shù)配比的原料SiO2 30～35Zn(NO3)2.6H2O 15～20Mg(NO3)2.6H2O 16～19CaCO3 6～9Al2O3 6～8ZrOCl2.8H2O3～5H3BO3 3～5NaOH 1～2KOH1～2將配好的原料干磨半小時，濕磨1小時，在120℃烘箱烘干。放入鉑蒸發(fā)皿中煅燒，在1200±100℃保溫2～5小時，斷電，自然冷卻，生成塊狀；取出塊狀材料，干磨半小時，加水濕磨1小時，在120℃烘箱內(nèi)烘干得到粉末，配比該烘干后粉末總重量3％～8％的SiO2，加水配置為濃度10～30％溶液，然后SiO2溶液與所述烘干后粉末混合均勻制得多孔惰性材料。
2、 一種運用權利要求1所述多孔惰性材料的熱導元件，包括氣室(1)、元 件架(3)和鉑金絲(5)，所述元件架(3)由兩根引線(3a)上端穿過底部直 徑大的圓形套筒(3b)，在該圓形套筒(3b)內(nèi)填充陶瓷，所述兩引線(3a)上 端之間焊接有鉑金絲(5)，該鉑金絲(5)中部成螺旋形，所述氣室(1)下端 面開有兩個沉孔，其中一個沉孔與氣室(1)上端面相通，所述兩元件架(3) 分別裝入兩沉孔內(nèi)，該沉孔的孔口裝有螺母(7)，所述引線(3a)下端穿過螺 母(7)位于氣室(1)夕卜，其特征在于所述鉑金絲(5)螺旋形的部分包裹有 多孔惰性材料，該多孔惰性材料是權利要求1所述的多孔惰性材料。
3、 根據(jù)權利要求2所述熱導元件，其特征在于所述引線(3a)與鉑金絲 (5)焊接處用耐溫絕緣材料包裹。
4、 根據(jù)權利要求3所述熱導元件，其特征在于所述耐溫絕緣材料為電工 絕緣材料中的1032浸漆。
5、 根據(jù)權利要求2所述熱導元件，其特征在于所述氣室(1)下端面沉 孔的孔口灌有環(huán)氧樹脂將螺母(7)密封在孔口內(nèi)。
6、 根據(jù)權利要求2所述熱導元件，其特征在于在所述氣室(1)上端面 的孔口過盈配合有過濾片(6)，該過濾片(6)用黃銅粉末冶金制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔惰性材料，包括下述重量份數(shù)配比的原料SiO<sub>2</sub>30～35；Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O 15～20；Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O 16～19；CaCO<sub>3</sub>6～9；Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 6～8；ZrOCl<sub>2</sub>·8H<sub>2</sub>O 3～5；H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub> 3～5；NaOH 1～2；KOH1～2。經(jīng)過磨細與SiO<sub>2</sub>溶液混合均勻制得。本發(fā)明還公開了多孔的多孔惰性材料在熱導元件上的應用，將多孔惰性材料涂在鉑金絲上，保證了絕緣、耐高溫，通電時鉑金絲的強度，同時還分布有許多納米小孔，提高了高低甲烷傳感器的傳輸距離，提高了熱導元件的靈敏度，傳輸信號距離更遠；降低生產(chǎn)成本，提高了元件的使用壽命。
文檔編號C04B35/14GK101186490SQ20071009311
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權日2007年12月7日
發(fā)明者慶 于, 廖德林, 朱正和, 李瑩瑩, 榮 樊, 毛小波, 強 黃 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院