EP2895832A2 - Hochtemperatursensor und verfahren zur herstellung einer schutzkappe für einen hochtemperatursensor - Google Patents

Hochtemperatursensor und verfahren zur herstellung einer schutzkappe für einen hochtemperatursensor

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Publication number
EP2895832A2
EP2895832A2 EP13765340.8A EP13765340A EP2895832A2 EP 2895832 A2 EP2895832 A2 EP 2895832A2 EP 13765340 A EP13765340 A EP 13765340A EP 2895832 A2 EP2895832 A2 EP 2895832A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protective
protective cap
protective cover
temperature sensor
cap
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13765340.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Lantzsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesona GmbH and Co KG
Original Assignee
Tesona GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Tesona GmbH and Co KG filed Critical Tesona GmbH and Co KG
Publication of EP2895832A2 publication Critical patent/EP2895832A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
    • G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B5/00—Producing shaped articles from the material in moulds or on moulding surfaces, carried or formed by, in or on conveyors irrespective of the manner of shaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/08—Deep drawing or matched-mould forming, i.e. using mechanical means only
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/34—Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof
    • B29L2031/3481—Housings or casings incorporating or embedding electric or electronic elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a protective cap for a high-temperature sensor with a sensor element, a protective cover, which at least partially surrounds the sensor element, and a protective cap, which is attached to the protective cover, and a high-temperature sensor with a sensor element, a protective cover, in particular one Protective tube which surrounds the sensor element at least partially and a protective cap which is attached to the protective cover.
  • High-temperature sensors are used, for example, to measure the temperature in exhaust pipes of petrol engines or in furnaces. They may be suitable for measuring temperatures of greater than 500 ° C.
  • a protective cover in particular a protective tube, for example made of metal.
  • DE 10 2008 060 033 A1 discloses a temperature sensor with a thermocouple having a heat-resistant sheathed cable whose end facing the measuring medium, a sensor element is arranged and in which are guided by a jacket tube of the sheathed cable electrical connection lines for the connection of the sensor element to an electronic evaluation unit. It is proposed that a protective sleeve is provided which has a one-piece front part without welds. In addition, it is proposed that the protective sleeve is provided at its front, the measuring medium side facing with a rounding.
  • a temperature sensor with a thermal element which has a heat-resistant sheath line, at the end of the measuring medium end facing a sensor element is arranged.
  • a metal tube of the sheath line electrical Anschl uss effet for connecting the sensor element to an electronic evaluation unit.
  • the temperature sensor shown should be operational up to temperatures of 1200 ° C and can detect rapid temperature changes.
  • the sensor element consists of a thermowire bead, which protrudes from the sheathed cable and is accommodated by a protective sheath, which is fastened on the end of the sheathed cable to which the measuring medium is attached.
  • the protective sheath has a one-piece front part without welds and the sheathed cable is a flexible, thin-walled metal tube with a small outer diameter, at the measuring medi to the opposite area lead wires are led out, which produce the desired connection to the on-board electronics.
  • the temperature sensor is attached to the measuring point with a special collar and a union nut.
  • a Hochtem is temperature sensor with a sensor element previously known, which is mounted in a protective tube.
  • the protective tube is surrounded by a stiffening tube, wherein the stiffening tube made of a material whose thermal expansion coefficient is higher than that of the material of which the protective tube is made.
  • the stiffening tube is firmly connected to a first region of the protective tube with the protective tube and in a second region of the protective tube is a stop element, which is also firmly connected to the protective tube.
  • the stiffening tube occurs due to its higher thermal expansion from a predetermined temperature in mechanical contact with the stop element, whereby the high temperature sensor from this temperature is mechanically stabilized.
  • the space between the sensor element and the protective tube cap is filled according to EP 2 196 787 A2 with a good heat-conducting material.
  • Fine silicon powder can be used for this purpose.
  • the stabilizing, mechanical contacting of the protective tube with the stop element requires a minimum temperature, so that in particular immediately in the start phase or in non-high-power operation, the overall arrangement tends to vibrations that jeopardize the reliability of the measuring arrangement.
  • the high-temperature sensor With a mounting base, the high-temperature sensor can be mounted in the exhaust system.
  • the object of the invention is to provide an advanced method for producing a protective cap for a high-temperature sensor and a high-temperature sensor with such a cap, such that the sensor element is protected even at high thermal, chemical and / or mechanical stress and can be manufactured inexpensively with low production costs ,
  • the protective cap is produced by heat input with subsequent fusion of at least one side and / or the protective cap is produced by closing the protective sleeve by means of a bottom plug, in particular by pressing and / or welding, and / or
  • the protective cap is produced by closing one side by a forming process, in particular tumbling, and / or a welding process.
  • the protective cover serves as a drawing die for the deep-drawing process, wherein in particular the protective cover is formed as a protective tube made of a high-strength material, in particular ceramic, glass ceramic and / or polymer ceramic.
  • the protective cover must have sufficient stability.
  • the method can be advantageously carried out when the protective cover is designed as a stable protective tube.
  • the protective cap is made of a workpiece made of thin sheet.
  • the deep drawing process can be carried out particularly efficiently and inexpensively.
  • the workpiece is thermally conditioned before and / or during the execution of the thermoforming process, in particular by means of a gas burner, electromagnetic radiation, laser light and / or inductive heating.
  • a thermal conditioning in particular a sufficient heating, facilitates the machining of the workpiece from which the protective cap is formed.
  • Gas burners, electromagnetic radiation, laser light and / or inductive heating allow non-contact conditioning of the workpiece.
  • a protective cap raw element is placed on the protective cover and then the protective cap raw element fused by heat input and thus attached to the protective cover.
  • the fusion of the protective cap raw element allows a particularly dense and stable attachment of the protective cap to the protective cover.
  • the heat input is effected by a gas burner, electromagnetic radiation, laser light and / or inductive heating.
  • the melting point of the cap Rohelements can be achieved particularly quickly and accurately.
  • the protective cap raw element is drawn onto the protective cover in the deep drawing process.
  • the protective cap is produced by closing the protective cover by means of a bottom plug, it is formed from metal.
  • the bottom plug is composed of a cylindrical shell element and a cover plate.
  • the forming force can be uniformly applied radially from all sides or only from certain sides. Depending on the type of deformation force applied, it can also lead to a deformation of the protective tube.
  • the deformed protective cap is then inextricably connected to the protective cover, in particular welded.
  • the protective cap is attached to the high-temperature sensor at a distance from the sensor element
  • FIG. 1a is a cross-sectional view of a first high-temperature sensor according to the invention.
  • FIG. 1b shows a second cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 1a;
  • Figure 1c is a first longitudinal view of the high temperature sensor
  • FIG. 1a
  • FIG. 1d shows a second longitudinal view of the high-temperature sensor from FIG. 1a;
  • Figure 1e is an enlarged view of a detail of Figure 1c;
  • FIG. 2 a shows a cross-sectional view of a second high-temperature sensor according to the invention
  • FIG. 2b shows a second cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 2a;
  • Figure 2c is a first longitudinal view of the high temperature sensor
  • FIG. 2d shows a second longitudinal view of the high-temperature sensor from FIG. 2a;
  • FIG. 3 a shows a cross-sectional view of a third high-temperature sensor according to the invention
  • FIG. 3b shows a second cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 3a
  • FIG. 3 c shows a first longitudinal view of the high-temperature sensor
  • FIG. 3a; FIG. 3d shows a second longitudinal view of the high-temperature sensor from FIG. 3a; Figure 3e is an enlarged view of a detail of Figure 3c;
  • FIG. 4 a shows a cross-sectional view of a fourth high-temperature sensor according to the invention;
  • FIG. 4b shows a second cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 4a;
  • FIG. 4c shows a first longitudinal view of the high-temperature sensor
  • FIG. 4a shows a second longitudinal view of the high-temperature sensor from FIG. 4a;
  • Figure 4e is an enlarged view of a portion of Figure 4c;
  • FIG. 5a is a cross-sectional view of a fifth high-temperature sensor according to the invention;
  • FIG. 5b shows a second cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 5a;
  • FIG. 5 c shows a first longitudinal view of the high-temperature sensor
  • FIG. 5d shows a second longitudinal view of the high-temperature sensor from FIG. 5a and FIG. 5d
  • FIG. 5e shows an enlarged view of a detail from FIG. 5c
  • FIGS. 1a to 1d show a first high-temperature sensor 10 according to the invention whose protective cap 11 has been produced by a deep-drawing process.
  • the high-temperature sensor 10 comprises an elongate sensor element 2 with a measuring section 3 arranged on the hot side of the high-temperature sensor 10. On the cold side there are two electrical connections 2a, 2b.
  • the sensor element 2 is embedded in a filling material 9a and also surrounded by a stable protective cover 4. However, the measuring section 3 of the sensor element 2 protrudes from the protective cover 4 on the hot side.
  • the measuring section 3 is embedded in a good thermal conductive material 9b and is covered by the protective cap 11.
  • the protective cap 11 engages in a covered portion 12 on the protective cover 4th
  • FIGS. 2a to 2e show transverse or longitudinal views of the high-temperature sensor 20, the protective cap 21 of which has been made heat input with subsequent fusion of at least one side.
  • FIGS. 3a to 3e show transverse or longitudinal views of a high-temperature sensor 30, the protective cap 31 of which has been produced by closing the protective cover by means of a bottom plug 31, in particular by pressing and / or welding.
  • the bottom plug 31 includes a hollow cylindrical portion 31b which has been pressed in a portion 32 with the protective cover 4 and then welded.
  • Embodiments here can be done only a pressing or only a welding.
  • the bottom plug 31 further includes a disk 31 a located on the hot side of the high temperature sensor 30.
  • Figures 4a to 4e show transverse and longitudinal views of a high-temperature sensor 40, the protective cap 41 has been fixed by tumbling and welding to the protective sleeve 4. The welding took place in the welding region 42.
  • FIGS. 5a to 5e show transverse and longitudinal views of a high-temperature sensor 50, the protective cap 51 of which has been pressed in a first section 51a and welded to the protective cover 4 in a second section 51b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzkappe für einen Hochtemperatursensor mit einem Sensorelement, einer Schutzhülle, die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt, und einer Schutzkappe, die an der Schutzhülle befestigt ist, wobei die Schutzkappe durch ein Tiefziehverfahren hergestellt wird und/oder die Schutzkappe durch Wärmeeintrag mit anschließenden Verschmelzen zumindest einer Seite hergestellt wird und/oder die Schutzkappe durch Verschluss der Schutzhülle mittels eines Bodenstopfens, insbesondere durch Verpressen und/oder Verschweißen, hergestellt wird und/oder die Schutzkappe durch Verschluss einer Seite durch ein Umformverfahren, insbesondere Taumeln, und/oder einen Schweißprozess hergestellt wird.

Description

Hochtemperatursensor und Verfahren zur Herstellung einer Schutzkappe für einen Hochtemperatursensor
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzkappe für einen Hochtemperatursensor mit einem Sensorelement, einer Schutzhülle, die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt, und einer Schutzkappe, die an der Schutzhülle befestigt ist, sowie einen Hochtemperatursensor mit einem Sensorelement, einer Schutzhülle, insbesondere einem Schutzrohr, die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt und einer Schutzkappe, die an der Schutzhülle befestigt ist.
Hochtemperatursensoren kommen zum Beispiel zur Messung der Temperatur in Abgasrohren von Benzinmotoren oder in Öfen zum Einsatz. Sie können dazu geeignet sein, Temperatu ren von größer 500 °C zu messen. Insbesondere beim Einsatz im Kfz-Bereich, zum Beispiel in Abgas-Reinigungssystemen, sind derartige Hochtemperatursensoren sowohl therm isch als auch mechanisch (bedingt durch die Vibrationen des Motors) hohen Belastungen ausgesetzt. Das Sensorelement zur Messung der Temperatur wird deswegen typischerweise durch eine Schutzhülle, insbesondere ein Schutzrohr, zum Beispiel aus Metall, geschützt.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Hochtemperatursensoren, insbesondere auch für den Einsatz im Kfz-Bereich bekannt.
Die DE 10 2008 060 033 A 1 offenbart einen Temperaturfühler mit einem Thermoelement, der eine hitzebeständige Mantelleitung aufweist, an dessen dem Messmedium zugewandten Ende ein Sensorelement angeordnet ist und bei dem durch ein Mantelrohr der Mantelleitung elektrische Anschlussleitungen für den Anschluss des Sensorelementes an eine elektronische Auswerteeinheit geführt sind. Dabei wird vorgeschlagen, dass eine Schutzhülse vorgesehen wird, die ein einteiliges Vorderteil ohne Schweißstellen aufweist. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schutzhülse an ihrer vorderen, dem Messmedium zugewandten Seite mit einer Rundung versehen ist.
Aus der WO 2010/063682 AI ist ein Temperaturfühler mit einem Thermo- Element vorbekannt, der eine hitzebeständige Mantelleitung aufweist, an dessen dem Messmedium zugewandten Ende ein Sensorelement angeordnet ist. Durch ein Metallrohr der Mantelleitung sind elektrische Anschl ussleitungen für den Anschluss des Sensorelements an eine elektronische Auswerteeinheit geführt. Der gezeigte Temperaturfühler soll bis zu Temperaturen von 1200°C einsatzfähig sein und schnelle Temperaturänderungen erfassen können . Hierfür besteht das Sensorelement aus einer Thermo- drahtperle, die aus der Mantelleitung herausragt und von einer Schutzhülle aufgenommen ist, welche auf dem dem Messmedium zugewa ndten Ende der Mantelleitung befestigt ist. Die Schutzhülle weist ein einteiliges Vorderteil ohne Schweißstellen auf und die Mantelleitung ist ein flexibles, dünnwandiges Metallrohr mit einem geringen Außendurchmesser, an dessen dem Messmedi um abgewandten Bereich Anschlussdrähte herausgeführt sind, die die gewünschte Verbindung zur Bordelektronik herstellen . Die Befestigung des Tem peraturfühlers an der Messstelle erfolgt dabei mit einem speziellen Ringbund und einer Überwurfmutter.
Aus der EP 2 196 787 A2 ist ein Hochtem peratursensor mit einem Sensorelement vorbekannt, das in einem Schutzrohr gelagert ist. Um auch im Umfeld hoher Temperaturen, z.B. im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs zuverlässige Messungen durchzuführen, ist das Schutzrohr von einem Versteifungsrohr umgeben, wobei das Versteifungsrohr aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient höher ist als der des Materials, aus dem das Schutzrohr besteht. Das Versteifungsrohr ist einem ersten Bereich des Schutzrohrs mit dem Schutzrohr fest verbunden und in einem zweiten Bereich des Schutzrohrs befindet sich ein Anschlagelement, das ebenfalls fest mit dem Schutzrohr verbunden ist. Das Versteifungsrohr tritt aufgrund seiner höheren Wärmedehnung ab einer vorgegebenen Temperatur in mechanischen Kontakt mit dem Anschlagelement, wodurch der Hochtemperatursensor ab dieser Temperatur mechanisch stabilisierbar ist. Der Raum zwischen dem Sensorelement und der Schutzrohrkappe ist nach EP 2 196 787 A2 mit einem gut wärmeleitenden Material gefüllt.
Hierfür kann feines Siliziumpulver zur Anwendung kommen . Das stabilisierende, mechanische Inkontaktkommen des Schutzrohrs mit dem Anschlagelement erfordert eine Mindesttemperatur, so dass insbesondere unmittelbar in der Startphase bzw. im Nicht-Hochleistungsbetrieb die Gesamtanordnung zu Schwingungen neigt, die die Zuverlässigkeit der Messanordnung gefährden . Mit einem Befestigungssockel kann der Hochtemperatursensor dabei im Abgasstrang befestigt werden .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Herstellung einer Schutzkappe für einen Hochtemperatursensor sowie einen Hochtemperatursensor mit einer derartigen Schutzkappe anzugeben, derart dass das Sensorelement auch bei hoher thermischer, chemischer und/oder mechanischer Belastung geschützt wird und mit geringem Herstellungsaufwand kostengünstig gefertigt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit der Lehre nach Anspruch 1. Insbesondere ist das Verfahren dadurch
gekennzeichnet, dass
die Schutzkappe durch ein Tiefziehverfahren bei der gleichen
Technik hergestellt wird und/ oder
die Schutzkappe durch Wärmeeintrag mit anschließenden Verschmelzen zumindest einer Seite hergestellt wird und/oder die Schutzkappe durch Verschluss der Schutzhü l le mittels eines Bodenstopfens, insbesondere durch Verpressen und/oder Verschweißen, hergestellt wird und/oder
die Schutzkappe durch Verschluss einer Seite durch ein Umformverfahren, insbesondere Taumeln, und/oder einen Schweißprozess hergestellt wird.
Somit ist es möglich, die Schutzkappe auf einfache Weise sicher an der Schutzhülle zu befestigen. Insbesondere kann es erfindungsgemäß möglich sein, die Schutzkappe auf einfache Weise gasdicht an der Schutzhülle zu befestigen, so dass das Sensorelement von chemischen und sonstigen Einflüssen geschützt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Herstellung der Schutzkappe i m Tiefziehverfahren die Schutzhülle als Ziehstempel für das Tiefziehverfahren dient, wobei insbesondere die Schutzhülle als Schutzrohr aus einem hochfesten Material, insbesondere Keramik, Glaskeramik und/oder Polymerkeramik, gebildet ist.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung muss die Schutzhülle eine ausreichende Stabilität aufweisen . Insbesondere kann das Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden, wenn die Schutzhülle als stabiles Schutzrohr ausgestaltet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzkappe aus einem Werkstück aus Feinblech hergestellt wird .
Mit einem Werkstück als Feinblech kann das Tiefziehverfahren besonders effizient und kostengünstig durchgeführt werden . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkstück vor und/oder während der Durchführung des Tiefziehverfahrens thermisch konditioniert wird, insbesondere mittels eines Gasbrenners, elektromagnetischer Strahlung, Laserlicht und/oder induktiver Erwärmung.
Eine thermische Konditionierung, insbesondere eine ausreichende Erwärmung, erleichtert die Bearbeitung des Werkstücks, aus dem die Schutzkappe gebildet wird. Gasbrenner, elektromagnetische Strahlung, Laserlicht und/oder induktiver Erwärmung ermöglichen dabei eine berührungslose Konditionierung des Werkstücks.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Herstellung durch Wärmeeintrag mit anschließendem Verschmelzen zuerst ein Schutzkappen-Rohelement auf die Schutzhülle aufgesetzt wird und dann das Schutzkappen-Rohelement durch Wärmeeintrag verschmolzen und somit an der Schutzhülle befestigt wird .
Das Verschmelzen des Schutzkappen- Rohelements ermöglicht eine besonders dichte und beständige Befestigung der Schutzkappe an der Sch utzhülle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeeintrag durch einen Gasbrenner, elektromagnetischer Strahlung, Laserlicht und/oder induktiver Erwärmung erfolgt. Somit kann der Schmelzpunkt des Schutzkappen- Rohelements besonders schnell und genau erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zuerst der Wärmeeintrag a uf ein Schutzkappen-Rohelement erfolgt und dann das Schutzkappen-Rohelement im Tiefziehverfahren auf die Schutzhülle aufgezogen wird . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Herstellung der Schutzkappe durch Verschluss der Schutzhülle mittels Bodenstopfen dieser aus Metall gebildet ist.
Die Verwendung von Metall ermöglicht eine besonders hohe Stabilität bei gleichzeitig sehr guter Wärmeleitfähigkeit.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bodenstopfen aus einem zylindrischen Mantel-Element und einer Abdeck-Scheibe zusammengesetzt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Herstellung der Schutzkappe durch Verschluss einer Seite durch ein Umformverfahren ein Schutzkappen-Rohelement zuerst auf die Schutzhülle, insbesondere das Schutzrohr, aufgebracht wird und dann das Schutzkappen-Rohelement durch Aufbringen einer Umformungs-Kraft an die Kontur der Schutzhülle oder des Sensorelements angenähert wird.
Die Umformungs-Kraft kann hierbei gleichförmig radial von allen Seiten aufgebracht werden oder nur von bestimmten Seiten. Je nach Art der aufgebrachten Umformungs-Kraft kann es dabei auch zu einer Verformung des Schutzrohrs kommen .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die umgeformte Schutzkappe anschließend mit der Schutzhülle unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt wird .
Durch das anschließende Verschweißen wird sichergestellt, dass sich die Schutzkappe auch bei starker Belastung nicht von der Schutzhülle löst. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzkappe am Hochtemperatursensor beabstandet zum Sensorelement angebracht wird,
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen;
Figur 1a eine Querschnittsansicht eines ersten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors;
Figur 1b eine zweite Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 1a;
Figur 1c eine erste Längsansicht des Hochtemperatursensors aus
Figur 1a;
Figur 1d eine zweite Längsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 1a;
Figur 1e eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 1c;
Figur 2a eine Querschnittsansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors;
Figur 2b eine zweite Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 2a;
Figur 2c eine erste Längsansicht des Hochtemperatursensors aus
Figur 2a;
Figur 2d eine zweite Längsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 2a;
Figur 2e eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 2c; Figur 3a eine Querschnittsansicht eines dritten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors; Figur 3b eine zweite Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 3a; Figur 3c eine erste Längsansicht des Hochtemperatursensors aus
Figur 3a; Figur 3d eine zweite Längsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 3a; Figur 3e eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 3c; Figur 4a eine Querschnittsansicht eines vierten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors; Figur 4b eine zweite Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 4a; Figur 4c eine erste Längsansicht des Hochtemperatursensors aus
Figur 4a; Figur 4d eine zweite Längsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 4a; Figur 4e eine vergröSerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 4c; Figur 5a eine Querschnittsansicht eines fünften erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors; Figur 5b eine zweite Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 5a; Figur 5c eine erste Längsansicht des Hochtemperatursensors aus
Figur 5a; Figur 5d eine zweite Längsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 5a und
Figur 5e eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 5c,
Die Figuren 1a bis 1d zeigen einen ersten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensor 10, dessen Schutzkappe 11 durch ein Tiefziehverfahren hergestellt wurde. Der Hochtemperatursensor 10 umfasst ein längliches Sensorelement 2 mit einem auf der heißen Seite des Hochtemperatursensors 10 angeordneten Messabschnitt 3. Auf der kalten Seite befinden sich zwei elektrische Anschlüsse 2a, 2b.
Das Sensorelement 2 ist eingebettet in ein Füllmaterial 9a und zudem von einer stabilen Schutzhülle 4 umgeben. Der Messabschnitt 3 des Sensorelements 2 ragt aber auf der heißen Seite aus der Schutzhülle 4 hervor. Der Messabschnitt 3 ist dabei in ein gut wirmeleitendes Material 9b eingebettet und wird von der Schutzkappe 11 abgedeckt. Die Schutzkappe 11 greift dabei in einem abgedeckten Abschnitt 12 über die Schutzhülle 4.
Elemente, die bei den in Figur 2a bis Figur 5e gezeigten Hochtemperatursensoren mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur la bis le gekennzeichnet sind, erfüllen im Wesentlichen die gleiche Funktion wie bei dem Hochtemperatursensor gemäß Figur la bis le.
Die Figuren 2a bis 2e zeigen Quer- bzw. Längsansichten des Hochtemperatursensors 20, dessen Schutzkappe 21 du rch Wärmeeintrag mit anschließendem Verschmelzen zumindest einer Seite hergestellt wurde. Durch das Verschmelzen der Schutzkappe 21 ergibt sich dabei ein besonders stabiler, gasdichter Verschluss zwischen Schutzkappe 21 und Schutzhülle 4.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen Quer- bzw. Längsansichten eines Hochtemperatursensors 30, dessen Schutzkappe 31 durch Verschluss der Schutzhülle mittels eines Bodenstopfens 31, insbesondere durch Verpressen und/oder Verschweißen, hergestellt wurde. Der Bodenstopfen 31 umfasst dabei einen hohlzylindrischen Abschnitt 31b, der in einem Abschnitt 32 mit der Schutzhülle 4 verpresst und anschließend verschweißt wurde. In anderen
Ausführungsformen kann hierbei nur ein Verpressen oder nur ein Verschweißen erfolgen. Der Bodenstopfen 31 umfasst weiterhin eine Scheibe 31a, die sich auf der heißen Seite des Hochtemperatursensors 30 befindet.
Die Figuren 4a bis 4e zeigen Quer- bzw. Längsansichten eines Hochtemperatursensors 40, dessen Schutzkappe 41 durch Taumeln und Schweißen an der Schutzhülse 4 befestigt wurde. Das Verschweißen erfolgte dabei in dem Verschweißbereich 42.
Die Figuren 5a bis 5e zeigen Quer- bzw. Längsansichten eines Hochtemperatursensors 50, dessen Schutzkappe 51 in einem ersten Abschnitt 51a verpresst und in einem zweiten Abschn itt 51b mit der Schutzhülle 4 verschweißt wurde.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Hersteilung einer Schutzkappe (1 1 ; 21;31 ;41; 51) für einen Hochtemperatursensor (10) mit einem Sensorelement (2; 3), einer Schutzhülle (4), die das Sensorelement (2;3) zumindest teilweise umgibt, und einer Schutzkappe ( 11 ; 21;31 ;41 ; 51), die an der
Schutzhülle (4) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schutzkappe (11) durch ein Tiefziehverfahren hergestellt wird und/oder
- die Schutzkappe (21) durch Wirmeeintrag mit anschließenden Verschmelzen zumindest einer Seite hergestellt wird und/oder
- die Schutzkappe (31) durch Verschluss der Schutzhülle mittels eines Bodenstopfens (31), insbesondere durch Verpressen und/ oder Verschweißen, hergestellt wird und/oder
- die Schutzkappe (41) durch Verschluss einer Seite durch ein
Umformverfahren, insbesondere Taumeln, und/oder einen
Schweißprozess hergestellt wird.
2. Verfahren nach Artspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Herstellung der Schutzkappe (11) mit Tiefziehverfahren die Schutzhülle (4) als Ziehstempel für das Tiefziehverfahren dient, wobei insbesondere die Schutzhülle (4) aus einem hochfesten Material, vorzugsweise Keramik, Glaskeramik und/oder Polymerkeramik, gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzkappe (11) aus einem Werkstück aus Feinblech hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkstück vor und/oder während der Durchführung des Tiefziehverfahrens thermisch konditioniert wird, insbesondere mittels eines Gasbrenners, elektromagnetischer Strahlung, Laserlicht und/oder induktiver Erwärmung,
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Herstellung der Schutzkappe durch Wirmeeintrag mit anschließenden Verschmelzen zuerst ein Schutzkappen-Rohelement auf die Schutzhülle (4) aufgesetzt wird und dann das Schutzkappen-Rohelement durch Wirmeeintrag verschmolzen und somit an der Schutzhülle (4) befestigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wirmeeintrag durch einen Gasbrenner und/oder durch Laserlicht aufgebracht wird,
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wärmeintrag durch elektrische Widerstandserwärmung durch einen durch das Schutzkappen-Rohelement fließenden elektrischen Strom erfolgt,
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Wärmeeintrag auf ein Schutzkappen-Rohelement aufgebracht wird und dann das Schutzkappen-Rohelement im Tiefziehverfahren auf die Schutzhülle (4) aufgezogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Herstellung der Schutzkappe (31) durch Verschluss der Schutzhülle (4) mittels Bodenstopfen (31) der Bodenstopfen aus einem Metall gebildet ist,
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bodenstopfen (31) aus einem zylindrischen Mantel-Element (31b) und einer Abdeck-Scheibe (31a) zusammengesetzt ist,
1 1. Verfahren nach Anspruch 1»
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Herstellung der Schutzkappe (41) durch Verschluss einer Seite durch ein Umformverfahren ein Schutzkappen-Rohelement zuerst auf die Schutzhülle (4), insbesondere das Schutzrohr (4), aufgebracht wird und dann das Schutzkappen-Rohelement durch Aufbringen einer Umform ungs-Kraft an die Kontur der Schutzhülle (4) oder des
Sensorelements (2) angenähert wird,
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die umgeformte Schutzkappe anschließend mit der Schutzhülle (4) unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt wird.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe am Hochtemperatursensor (40) beabstandet zum Sensorelement (2) angebracht wird,
14. Hochtemperatursensor ( 10;20;30;40; 50) mit
- einem Sensorelement (2),
- einer Schutzhülle (4), insbesondere einem Schutzrohr (4), die das Sensorelement (2) zumindest teilweise umgibt und
- einer Schutzkappe (11 ; 21 ;31 ;41 ; 51 ), die an der Schutzhülle
befestigt ist, wobei die Schutzkappe insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schutzkappe (11) durch ein Tiefziehverfahren realisiert
und/oder
- die Schutzkappe (21) durch Wärmeeintrag mit anschließenden Verschmelzen einer Seite gefertigt wird und/oder
- die Schutzkappe (31) ein Bodenstopfen ist, der mit der Schutzhülle (4) verpresst oder verschweißt ist und/oder
- die Schutzkappe (41) durch Verschluss einer Seite durch ein
Umformverfahren, insbesondere Taumeln, und/oder einen
Schweißprozess realisiert ist.
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