專利名稱：用于熱澆道系統(tǒng)的溫度傳感器和加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱澆道系統(tǒng)的溫度傳感器，其包括電阻元件，電阻元件可通過連接點連接到加熱系統(tǒng)的控制回路；和熱澆道系統(tǒng)的加熱裝置，具有與集管或噴管主體熱力接觸的加熱元件和上述溫度傳感器。
監(jiān)測和控制溫度一般是通過電阻導(dǎo)體形式的溫度傳感器(電阻傳感器)來實現(xiàn)。溫度傳感器作為單獨的元件安裝在材料管或加熱塊的槽或孔中，如歐洲專利EP-A1-0 927 617或德國專利-U-201 00 840所公開的。此外，德國專利-A1-199 41 038和德國專利-A1-100 04 072還介紹了溫度傳感器和整個加熱裝置，如通過直接涂復(fù)，將厚膜技術(shù)應(yīng)用到噴管或集管主體的表面來實現(xiàn)。
電阻傳感器一般具有U形或曲折往返形式的電阻元件，電阻元件用電阻隨溫度上升或下降變化的金屬或金屬合金來制造。但是與之相關(guān)的測量技術(shù)的不足是只能記錄較大空間范圍內(nèi)的平均溫度值，盡管傳感器仔細定位在熱澆道系統(tǒng)上。因此，難以實現(xiàn)對集管端部或其附近、噴管端部、和類似位置的溫度分布進行所要求水平的溫度控制。特別地，壓鑄模要求知道噴管端部的準(zhǔn)確溫度，這樣才能準(zhǔn)確地保持溫度和在必要時進行改變。
本發(fā)明的主要特征在權(quán)利要求1和權(quán)利要求13中給出。權(quán)利要求2到12和權(quán)利要求14到24給出了實施例。
關(guān)于熱澆道系統(tǒng)的溫度傳感器，其中傳感器帶有連接到加熱系統(tǒng)的電子控制部分的電阻元件，本發(fā)明提出的傳感器具有至少一個在縱向或分段方向延伸部上的底部分，所述底部分的電阻大于電阻元件其余區(qū)域的電阻。這種簡單和低成本的方法可使集管或熱澆道噴管上記錄的溫度比從前的方式精確許多。
這是由于電阻元件的具有很大電阻的底部分的溫度變化具有比電阻元件其他部分快的多和顯著得多的作用。此外，適當(dāng)定位的溫度傳感器可非常準(zhǔn)確地跟蹤精確定位位置處的溫度發(fā)展變化，精確定位是通過將具有較高電阻的溫度傳感器底部分準(zhǔn)確定位在加熱系統(tǒng)或熱澆道的適當(dāng)區(qū)域。記錄值可以更高的可靠度進行評估，以控制工作溫度和被加熱元件的工作狀態(tài)。為此，所述電阻元件由至少一個部分22和至少一個底部分24組成，所述底部分的電阻在特定溫度下大于所述部分的電阻。
底部分的電阻至少高出所述部分一個量級，最好大2到100倍。溫度傳感器這樣形成的靈敏度意味著溫度波動將導(dǎo)致熱傳感器的底部分即時出現(xiàn)電阻變化，適當(dāng)定位的底部分(例如，位于熱澆道噴管的端部區(qū)域)產(chǎn)生了快得多和改進的溫度測定。
溫度傳感器的所述部分22和/或所述底部分24形成U形的弧狀或拱狀，可使具有高電阻的底部分具有最佳的定位或?qū)?zhǔn)。部分22和底部分24可具有曲折往返狀，為其他設(shè)計提供了更大的選擇范圍。
為了確定電阻值，溫度傳感器的幾何形狀最好是部分22覆蓋溫度傳感器長度的大部分，其分段方向上的尺寸大于底部分24的橫截面。實際實施可通過簡單方式實現(xiàn)，所述部分和底部分形成厚度均勻的電阻路線，所述部分的寬度大于所述底部分的寬度。
電阻路線由燒結(jié)導(dǎo)電膠組成。部分22和/或底部24還可通過互相疊放的至少兩個電阻路線形成，電阻路線由絕緣層間隔開。這樣就可以在很低的結(jié)構(gòu)中形成任何特定的電阻值。部分22和底部分24還可以被絕緣層覆蓋或嵌入絕緣層。絕緣層可以是陶瓷介質(zhì)層，這樣可保證在溫度傳感器和被測量物體壁之間建立持久的固體連接。此外，加熱系統(tǒng)和溫度傳感器得到了有效保護，可防止吸收潮氣。
此外，本發(fā)明的部分22和底部分24具有不同的材料成分。這有利于在電阻路線上形成各種電阻值，產(chǎn)生空間敏感的溫度記錄。
本發(fā)明在獨立權(quán)利要求13要求保護的是一種具有特別優(yōu)越性的熱澆道系統(tǒng)的加熱裝置，其具有與集管或噴管主體熱力接觸的加熱元件和溫度傳感器。根據(jù)這個實施例，溫度傳感器是加熱系統(tǒng)的整體部分，作為測量元件安裝在集管或噴管主體上或其中。
根據(jù)本發(fā)明，加熱系統(tǒng)的加熱元件由滿足性能要求的電熱傳導(dǎo)路徑組成。其可以不同的密度和形狀安裝在集管或噴管主體，這取決于相關(guān)的性能和溫度分布。具體地，該熱傳導(dǎo)路徑至少部分具有曲折往返形式和/或是雙線。
根據(jù)本發(fā)明，在集管或噴管主體的中間區(qū)域的熱傳導(dǎo)路徑的電阻低于頂部區(qū)域或端部區(qū)域的電阻。因此，可在集管或噴管主體的中部釋放能量，以得到特定的溫度分布。在各種情況下溫度都是朝兩端集中，例如，在集管或噴管主體的入口或出口附近。
熱傳導(dǎo)路徑形成至少一個其電阻大于熱傳導(dǎo)路徑上其余部分電阻的區(qū)，溫度傳感器的靈敏的底部分插入所述高電阻的熱傳導(dǎo)區(qū)的凹進部分，即，其可以設(shè)定在非?？拷鼑姽芑蚣苤黧w的自由端。在這個關(guān)鍵區(qū)域的溫度改變可即時測定，有效地避免出現(xiàn)注射錯誤。熱傳感器的底部分在高電阻區(qū)中被緊密組合的熱傳導(dǎo)路徑包圍。
熱傳導(dǎo)路徑可定位在絕緣層上并被另一個絕緣層覆蓋。此外，所述溫度傳感器與熱傳導(dǎo)路徑可設(shè)置在絕緣層的相同水平面上。這意味著結(jié)構(gòu)高度低也可沒有困難地實現(xiàn)溫度傳感器與熱傳導(dǎo)路徑的設(shè)置。
所述熱傳導(dǎo)路徑和絕緣層由燒結(jié)薄膜和/或燒結(jié)厚膜導(dǎo)電膠組成。至少絕緣層是陶瓷介質(zhì)層。整個加熱系統(tǒng)以及溫度傳感器，因此，可通過簡單和有成本優(yōu)勢的方式來制造。此外，與噴管或集管主體之間形成的整體連接可保證有最佳的熱交換。
介質(zhì)涂層永久性地施加到集管或噴管的主體并在至少一個燒結(jié)過程后相對所述集管或噴管主體具有預(yù)應(yīng)力(變堅韌)。例如，由于與熱澆道噴管形成的這種層狀粘接以及加熱元件的設(shè)置，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比具有非常緊湊的尺寸，同時仍具有相同的性能。
另外一種方式是，可以使介質(zhì)涂層永久性地施加到基體上，基體通過熱力接觸粘接到所述集管或噴管的主體。
圖5是帶有溫度傳感器的加熱裝置的另一個實施例；和圖6是帶有溫度傳感器的加熱裝置的另一個實施例。附圖標(biāo)記表B 中間部分 E 端部區(qū)域K 集管/噴管主體 L 長度O 頂部區(qū)域10 溫度傳感器 20 電阻元件22 部分 24 底部分26 絕緣層 30 連接觸點40 加熱系統(tǒng)/加熱裝置 42 加熱元件44 熱傳導(dǎo)路徑 46 區(qū)47 凹進部分 50 連接部分52 曲折往返帶 53 接頭54 縱向?qū)Ь€ 55 會聚處56 曲折往返帶 58 絕緣層59 絕緣層電阻元件20主要沿?zé)釢驳绹姽芑蚣訜嵯到y(tǒng)40的縱向延伸。其可分成三個部分22、24、22，三個部分共同形成了較窄的U形弧狀。部分22形成兩個相同的電阻支路，其沿?zé)釢驳绹姽艿闹黧wK平行延伸，底端連接到底部分24。底部分24在特定溫度下的電阻大于部分22的電阻，可大2到100倍。這可通過使各個部分22的截面尺寸至少為底部分24的兩倍來實現(xiàn)。但是最好的設(shè)置是使部分22和底部分24具有厚度均勻的U形電阻路線。如圖2所示，部分22區(qū)域的寬度要大于底部分24的寬度。溫度傳感器10或電阻元件20的長度L大致上等于熱澆道噴管主體K的長度。
設(shè)置了連接觸點30用于連接溫度傳感器10到電子評價和控制電路。這些觸點可具有焊接觸點的形式。連接線或電纜固定在這些焊接觸點30上，連接線或電纜通過噴管主體或連接法蘭顯現(xiàn)。
加熱裝置40最好包括加熱元件42，加熱元件是電熱傳導(dǎo)路徑44。曲折往返帶52的連接部分50位于頂部區(qū)域O，頂部區(qū)域可位于熱澆道噴管的基體或法蘭的前部(未顯示)。該帶的平行熱傳導(dǎo)路徑被大致等于各傳導(dǎo)路徑寬度的距離互分隔開。上部的帶52在接點53改變成框架狀分支或縱向?qū)Ь€54，導(dǎo)線54在加熱裝置40或噴管主體k的中間部分B延伸。這些縱向?qū)Ь€或分支54在其下端55處會聚，在噴管主體K的端部區(qū)域E形成下曲折往返帶56，尤其是在噴管端部區(qū)(未顯示)。上曲折往返帶52區(qū)域及分支和縱向?qū)Ь€54區(qū)域的熱傳導(dǎo)路徑44的寬度大于下曲折往返帶56的熱傳導(dǎo)路徑44的寬度，因此，下曲折往返帶56的熱傳導(dǎo)路徑44的電阻高于熱傳導(dǎo)路徑44的其余部分的電阻。從而，加熱功能集中在噴管端部的區(qū)域E。
從

圖1可以看出，熱傳導(dǎo)路徑42，44是對稱設(shè)置的，其相對應(yīng)的半邊圍繞中心定位的溫度傳感器10。其與底部分24一起構(gòu)成作為高敏感測量區(qū)的發(fā)夾狀彎曲部分。底部分被位于高電阻熱傳導(dǎo)區(qū)46的凹進部分47中的下曲折往返帶56的緊密的熱傳導(dǎo)路徑44圍繞，因此，位于熱澆道的噴管端部區(qū)域E，從而任何在該區(qū)域的溫度波動會非常大地影響到電阻元件20。
加熱裝置40的熱傳導(dǎo)路徑42，44是厚度均勻的平面帶，厚度在0.02和0.5毫米之間。熱傳導(dǎo)路徑最好由在絕緣層52上燒結(jié)形成的導(dǎo)電膜或?qū)щ娔z構(gòu)成，絕緣層事先粘接到集管或噴管的主體K上。絕緣層最好是陶瓷介質(zhì)涂層，在至少一次燒結(jié)過程后形成相對集管或噴管主體K的預(yù)應(yīng)力。溫度傳感器10的電阻元件20也利用厚膜技術(shù)固定到介質(zhì)涂層58，最好與熱傳導(dǎo)路徑42，44位于相同的水平面上。溫度傳感器10可以是鉑或其他適合的電阻隨溫度變化的金屬合金來制成。設(shè)置了另外的絕緣層59來保護加熱系統(tǒng)40和溫度傳感器10，防止受到外部影響。絕緣層形成了共同的保護性絕緣混合物，能夠施加到熱澆道噴管的側(cè)向表面或圓柱形套的表面。
在熱澆道噴管的端部區(qū)域E(對溫度變化敏感的區(qū)域)的電阻元件20的獨立底部分24的形成和定位使得可以精確和即時地記錄熱擴散。與名義溫度的偏差可導(dǎo)致本發(fā)明的溫度傳感器10產(chǎn)生比傳統(tǒng)溫度傳感器快得多和顯著得多的電阻變化，即可以快速和精確地記錄與名義溫度的偏差，使加熱系統(tǒng)40產(chǎn)生即時調(diào)節(jié)。
圖3顯示了圖2的溫度傳感器10的剖視圖。加熱系統(tǒng)40位于噴管主體K的外壁上。加熱系統(tǒng)設(shè)計成平面層形式，帶有直接施加到金屬層上作為絕緣層的陶瓷介質(zhì)涂層58，可包括熱傳導(dǎo)路徑44的加熱層42然后通過曲折往返和/或框架的形式(如圖1所示)施加到陶瓷介質(zhì)層上，覆蓋熱傳導(dǎo)路徑44和下面的介質(zhì)層58的外涂層59提供了外部屏蔽和電絕緣。還有一個絕緣層26施加到外涂層59上，絕緣層中嵌入了溫度傳感器10。
在圖4所示的實施例中，溫度傳感器的底部分24具有曲折往返的形狀，形成了非常敏感的測量區(qū)。其位于熱澆道噴管上可盡可能快速記錄所在位置溫度的區(qū)域。圖5和圖6分別顯示了熱傳導(dǎo)路徑44的設(shè)計和溫度傳感器10的設(shè)置和位置的不同選擇，其中測量端部24總是位于希望的溫度測量區(qū)。
本發(fā)明并不限于上面介紹的實施例，而是可通過許多方式進行改進。例如，溫度傳感器10的部分22和底部分24可通過兩個互相層疊由絕緣薄層隔開的電阻路徑20來形成，這可實現(xiàn)更高的電阻值，如當(dāng)要求測量更高的溫度時所要求的高電阻值。同樣很重要的是，在需要即時和精確記錄溫度波動的區(qū)域的電阻元件20的電阻值應(yīng)當(dāng)比電阻路徑20上的其余區(qū)域高很多，即高2到100倍。其結(jié)果是熱傳感器10將以最小的熱延遲測定和影響選定區(qū)域的溫度改變。
在一項具有優(yōu)越性的研發(fā)中，以適當(dāng)絕緣方式連接到傳導(dǎo)集管或噴管主體的整個裝置具有均勻的厚度。這使厚膜能夠容易和可靠地嵌入。厚膜可利用已知方法來燒結(jié)，玻璃陶瓷金屬系統(tǒng)含有至少一種玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷組分，其可在各自的燒結(jié)溫度下潤濕金屬表面，至少一部分可轉(zhuǎn)換成結(jié)晶態(tài)。
在權(quán)利要求、說明書和附圖中公開的所有的特征和優(yōu)點，包括設(shè)計細節(jié)和空間設(shè)置，是本發(fā)明的發(fā)明實質(zhì)，可以單獨實施或以組合變化的方式實施。
權(quán)利要求
1.一種用于熱澆道系統(tǒng)的溫度傳感器(10)，其電阻元件(20)可通過連接觸點(30)連接到加熱系統(tǒng)(40)的控制回路；其特征在于，所述電阻元件有至少一個在縱向或分段方向延伸部的底部分(24)，所述底部分的電阻大于所述電阻元件(20)其余區(qū)域(22)的電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述電阻元件(20)由至少一個部分(22)和至少一個底部分(24)組成，所述底部分(24)的電阻在預(yù)定溫度大于所述部分(22)的電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度傳感器，其特征在于，所述底部分(24)的電阻至少高出所述部分(22)一個量級，最好大2到100倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和/或所述底部分(24)形成U形的弧狀或拱狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和/或底部分(24)至少部分處于曲折往返狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)的分段方向尺寸覆蓋了所述溫度傳感器(10)長度(L)的大部分，所述尺寸大于所述底部分(24)的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和底部分(24)形成厚度均勻的電阻路線，所述部分(22)的寬度大于所述底部分(24)的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度傳感器，其特征在于，所述電阻路線由燒結(jié)的導(dǎo)電膠組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和/或所述底部分(24)由互相疊放的至少兩個電阻路線形成，所述電阻路線由絕緣層間隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和所述底部分(24)被絕緣層(26)覆蓋或嵌入絕緣層(26)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的溫度傳感器，其特征在于，所述絕緣層是陶瓷介質(zhì)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的溫度傳感器，其特征在于，所述部分(22)和所述底部分(24)具有不同的材料成分。
13.一種熱澆道系統(tǒng)的加熱裝置，具有與集管或噴管主體(K)熱接觸的加熱元件(42)和上面權(quán)利要求1到12中任一項所述的溫度傳感器(10)，其中所述溫度傳感器(10)是位于所述集管或噴管主體(K)上或其中的測量元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的加熱裝置，其特征在于，所述加熱元件(42)由滿足性能要求的電熱傳導(dǎo)路徑(44)組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的加熱裝置，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)路徑(44)至少部分具有曲折往返形式和/或是雙線。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的加熱裝置，其特征在于，在所述集管或噴管主體(K)的中間部分(B)的所述熱傳導(dǎo)路徑(44)的電阻低于頂部區(qū)域(O)或端部區(qū)域(E)的電阻。
17.根據(jù)權(quán)利要求14到16中任一項所述的加熱裝置，其特征在于，在所述集管或噴管主體(K)的端部區(qū)域(E)，所述熱傳導(dǎo)路徑具有或形成至少一個區(qū)(46)，其電阻大于所述熱傳導(dǎo)路徑(44)上其余部分的電阻，所述溫度傳感器(10)的所述底部分(24)插入所述高電阻的熱傳導(dǎo)區(qū)(46)的凹進部分(47)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的加熱裝置，其特征在于，所述熱傳感器的底部分(24)在高電阻區(qū)(46)中被緊密組合的熱傳導(dǎo)路徑(44)包圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求14到18中任一項所述的加熱裝置，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)路徑(44)施加到絕緣層(58)上，并被另一個絕緣層(59)覆蓋。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加熱裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(10)與所述熱傳導(dǎo)路徑(44)設(shè)置在所述絕緣層(58)的同一水平面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的加熱裝置，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)路徑(44)和所述絕緣層(26，58，59)由燒結(jié)薄膜和/或燒結(jié)厚膜導(dǎo)電膠組成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19到21中任一項所述的加熱裝置，其特征在于，至少所述絕緣層(58)是陶瓷介質(zhì)層。
23.根據(jù)權(quán)利要求19到22中任一項所述的加熱裝置，其特征在于，所述介質(zhì)涂層(58)永久性地施加到所述集管或噴管的主體(K)并在至少一個燒結(jié)過程后相對所述集管或噴管的主體具有預(yù)應(yīng)力(變堅韌)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19到23中任一項所述的加熱裝置，其特征在于，所述介質(zhì)涂層(58)永久性地施加到基體上，所述基體可通過熱力接觸粘接到所述集管或噴管的主體(K)。
全文摘要
一種用于熱澆道系統(tǒng)的溫度傳感器，包括電阻元件，其可通過接觸機構(gòu)連接到加熱裝置的控制回路。加熱裝置包括至少一個電阻要大于其余部分的電阻元件部分，最好大2到100倍。電阻元件部分可形成U形的弓狀、拱狀或曲折往返狀。兩個相互重疊的電阻線由絕緣層即陶瓷介質(zhì)層間隔開。電阻元件部分可由不同的材料構(gòu)成。與加熱裝置連接的溫度傳感器位于集管或噴管主體上或其中，曲折往返和/或雙線的熱傳導(dǎo)體的電阻在中部(B)小于頂部(O)和底部(E)區(qū)域。溫度傳感器部分在高電阻區(qū)被相鄰的熱傳導(dǎo)體嚴(yán)密封閉。介質(zhì)層不可拆卸地固定在集管或噴管主體，燒結(jié)后，其相對主體承受壓預(yù)應(yīng)力。
文檔編號G01K7/16GK1478644SQ03133199
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者H·京特, H 京特 申請人:京特金屬制造股份有限公司