一种温度传感器及温度调节器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种温度传感器及温度调节器，所述温度传感器包括金属外壳，所述金属外壳内设有一活塞，所述活塞将所述金属外壳分为相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室内填充有感温石蜡，所述第一腔室内设有推杆，所述推杆穿过所述第一腔室伸出所述金属外壳。本实用新型利用感温石蜡的热胀冷缩原理，在受冷或受热时体积产生变化，并最终将感温石蜡的体积变化转化为推杆的位移变化进行输出，本实用新型采用材料物理原理与机械装置，不受内外部环境的影响，且不易损坏。
【专利说明】一种温度传感器及温度调节器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种温度传感器及温度调节器。
【背景技术】
[0002]目前的温度传感器，多数是利用PCT等热敏材料的导电性，其依赖于材料的电阻对温度的敏感；另一种是利用红外线或电磁波测量温度，但其只能测量物体表面的温度，且测量的准确度受环境影响较大；还有一种是玻璃水银温度传感器，这种温度传感器易损坏，且损坏后会挥发有毒气体，污染环境。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供一种温度传感器及温度调节器，以解决上述技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种温度传感器，包括金属外壳，所述金属外壳内设有一活塞，所述活塞将所述金属外壳分为相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室内填充有感温石蜡，所述第一腔室内设有推杆，所述推杆穿过所述第一腔室伸出所述金属外壳。
[0005]较佳地，所述感温石蜡内混合有金属粉末。
[0006]较佳地，所述推杆的一端固定有限位滑块，所述限位滑块限位于所述第一腔室内，且能够沿一条直线方向滑动。
[0007]较佳地，所述限位滑块上设有若干流动孔。
[0008]较佳地，所述第一腔室内填充有油或水。
[0009]较佳地，所述推杆伸出所述金属外壳的一端与力传递装置相连。
[0010]较佳地，所述力传递装置为滚珠螺杆。
[0011]较佳地，所述滚珠螺杆包括顶杆、套筒以及滚珠，所述顶杆外侧带有第一螺旋导轨，所述套筒内侧带有第二螺旋导轨，所述第一螺旋导轨和第二螺旋导轨组成完整的轨道，所述滚珠限位于所述轨道内，所述推杆与所述顶杆的一端固定连接。
[0012]较佳地，还包括第二齿轮和第三齿轮，所述套筒外部带有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮分别啮合，所述第二齿轮与温度仪表盘相连；所述第三齿轮与阀门相连。
[0013]本实用新型还提供了一种温度调节器，包括控制挡板、圆锥齿轮以及如上所述的温度传感器，所述温度传感器安装于盛有液体的容器内，所述圆锥齿轮的输入轴与所述温度传感器的推杆相连，所述圆锥齿轮的输出轴与所述控制挡板相连，所述控制挡板的位置与所述容器的出水口对应，所述控制挡板上设有流出孔。
[0014]与现有技术相比，本实用新型提供的温度传感器具有如下优点:
[0015]1.本实用新型提供的温度传感器无需额外的动力源，可以在无电情况下使用；
[0016]2.还可以在水等导电溶液或密闭恶劣环境中使用；
[0017]3.测量温度准确，不受内外部环境影响，如:气候、粉尘等；
[0018]4.利用材料的物理原理及机械装置实现温度测量，不易损坏，使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型一【具体实施方式】的温度传感器的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型一【具体实施方式】的温度传感器中滚珠螺杆的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型一【具体实施方式】的温度调节器的结构示意图。
[0022]图中:10_温度传感器、11-金属外壳、12-活塞、13-感温石蜡、14-油或水、15-推杆、16-限位滑块、17-流动孔；
[0023]20-滚珠螺杆、21-顶杆、22-套筒、23-滚珠；
[0024]30-圆锥齿轮、40-控制挡板、41-流出孔、50-容器、51-出水口。
【具体实施方式】
[0025]为了更详尽的表述上述实用新型的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。
[0026]本实用新型提供的温度传感器10，如图1所示，包括金属外壳11，所述金属外壳11内设有一活塞12，所述活塞12将所述金属外壳11分为相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室内填充有感温石蜡13，所述第一腔室内设有推杆15，所述推杆15穿过所述第一腔室伸出所述金属外壳11。本实施例中，所述金属外壳11为铜管，当外界温度变化时，所述感温石蜡13由于热胀冷缩原理，受热时膨胀，而从推动活塞12向第一腔室的方向挤压，而第一腔室内的压强增大，从而推动推杆15向外滑动；当温度下降时，感温石蜡13体积缩小，整个金属外壳11外侧的大气压推动推杆16向内滑动，同时推动活塞12向第二腔室的方向活动。
[0027]需要说明的是，由于材料固有的物理膨胀特性，温度变化与所述推杆15的位移，有着明确的线性关系。
[0028]物体的体积热膨胀系数公式如下:
—1 ()
[0029]r=%
[0030]而石蜡的体积热膨胀系数为0.76(10_3/K)，即温度每变化I °C，体积变化0.76 X 1^30
[0031]具体地，所述感温石蜡13的主要成分是烷烃，伴随温度变化产生体积的变化是由分子间距离变化引起的，异构烷烃膨胀率一般低于同碳数的正构烷烃，由于石蜡具有在相变过程中体积变化大的特性，所以常通过几种熔点不同的石蜡的调配来得到所需要的相变温度区间的感温石蜡13。
[0032]较佳地，为了加强感温石蜡13对热传递的敏感性，可以在感温石蜡13内添加金属粉末，如铜粉末，虽然金属粉末的添加对石蜡复合材料的膨胀率有一定影响，但不会改变石蜡复合材料的膨胀特性。
[0033]请重点参考图1，本实施例中，所述金属外壳11为圆柱状的壳体，第一腔室的长度为1，第二腔室的长度为L，直径为D，则感温石蜡13的初始体积V 0为(D/2)2X XL，当所述感温石蜡13受热膨胀时，半径D/2无法变化，所以体积的变化即表现为第二腔室的长度L的变化。若金属外壳11内装入感温石蜡13的长度L为100_，当体积变化I %时，其长度变化Λ L为1mm。
[0034]较佳地，为了使上述的长度变化Λ L更加明显，可以加入了内油缸结构，即在所述第一腔室内填充油或水14，由于图中左侧油或水14的体积受温度变化的影响较小，与感温石蜡13相比，可忽略不计，因此，感温石蜡13的体积变化先转化为第二腔室的长度变化Δ L，最终转化为推杆15伸出或缩进第一腔室内的长度变化Λ 1，所以L变化时按照如下公式:
[0035](D/2)2X π X Δ L = (d/2)2X Ji X Λ 1，其中 d 为推杆 15 的直径，
[0036]得到Λ I/AL = (D/d)2,也就是说，当推杆15的直径d为金属外壳11的直径D的1/5时，推杆15的位移能放大25倍，即感温石蜡13发生1_的膨胀位移变化，转移到推杆15上的位移变化是25mm。
[0037]虽然感温石蜡13在不同温度下的膨胀百分比是不一致的，但其不同温度的膨胀率是固定不变的，即可以实现特定的温度对应特定的位移，且由于位移的放大，对温度的敏感度增加。
[0038]较佳地，请继续参考图1，所述推杆15的一端固定有限位滑块16，所述限位滑块16限位于所述第一腔室内，且能够沿一条直线方向滑动，使得推杆15能够顺利地在第一腔室内沿直线方向滑动，较佳地，所述限位滑块16上设有若干流动孔17，避免限位滑块16在第一腔室内滑动后，造成限位滑块16两侧的压力不同，进而影响温度传感器的准确性。
[0039]较佳地，所述推杆15伸出所述金属外壳11的一端与力传递装置相连，以把不同温度影响下产生的不同的直线位移改变为扭力或水平位移等其它力传递模式，从而实现各个功能。本实施例中，所述力传递装置为滚珠螺杆20，请重点参考图2，所述滚珠螺杆20包括顶杆21、套筒22以及滚珠23，所述顶杆21外侧带有第一螺旋导轨，所述套筒22内侧带有第二螺旋导轨，所述第一螺旋导轨和第二螺旋导轨组成完整的轨道，所述滚珠23限位于所述轨道内，所述推杆15与所述顶杆21的一端固定连接。具体地，带第一螺旋导轨的顶杆21的直线运动带动滚珠23在轨道内做旋转运动，从而带动套筒22做旋转运动，而且套筒22在旋转过程中保持位置不变，从而实现运动方式的改变，把直线运动，改变为旋转运动。
[0040]较佳地，套筒22还可以连接第二齿轮和第三齿轮，具体地，所述套筒22外部带有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮分别哨合，所述第二齿轮与温度仪表盘相连，在旋转作用下，可以实时观看被测物体的温度；所述第三齿轮与阀门相连，所述阀门为控制与调节装置，在不同温度下，可以自动调节开关大小或者开关的关闭，实现温度的自动控制。当然，所述顶杆21可直接连接温度保护开关，当被测温度达到危险温度时，顶杆21沿直线运动，推动温度保护开关，使电路断电，起保护作用。
[0041]本实用新型还提供了一种温度调节器，请重点参考图3，包括控制挡板40、圆锥齿轮30以及如上所述的温度传感器10，所述温度传感器10安装于盛有液体的容器50内，所述圆锥齿轮30的输入轴与所述温度传感器10的推杆15相连，所述圆锥齿轮30的输出轴与所述控制挡板40相连，所述控制挡板40的位置与所述容器50的出水口 51对应，所述控制挡板40上设有流出孔41。所述温度传感器10安装于盛有液体的容器50内，当容器50内的液体温度发生变化时，温度传感器10的推杆15发生垂直方向的位移，在圆锥齿轮30的作用下，将垂直方向的运动转换成水平方向的位移，进而推动控制挡板40移动，当控制挡板40上的流出孔41与所述容器50的出水口 51刚好对应时，容器50内的液体才能通过，也就是说，只能在特定温度范围内，液体才能通过，允许通过的范围宽度W = W1+W2，其中，Wl为流出孔41的宽度，W2为出水口 51的宽度，从而实现智能化的温度控制，可用于实施保护或特殊环境下。
[0042]综上所述，本实用新型提供的温度传感器及温度调节器，所述温度传感器10包括金属外壳11，所述金属外壳11内设有一活塞12,所述活塞12将所述金属外壳11分为相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室内填充有感温石蜡13，所述第一腔室内设有推杆15，所述推杆15穿过所述第一腔室伸出所述金属外壳11。本实用新型利用感温石蜡13的热胀冷缩原理，在受冷或受热时体积产生变化，并最终将感温石蜡13的体积变化转化为推杆15的位移变化进行输出，本实用新型采用材料物理原理与机械装置，不受内外部环境的影响，且不易损坏。
[0043]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种温度传感器,其特征在于，包括金属外壳，所述金属外壳内设有一活塞，所述活塞将所述金属外壳分为相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室内填充有感温石蜡，所述第一腔室内设有推杆，所述推杆穿过所述第一腔室伸出所述金属外壳。
2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述感温石蜡内混合有金属粉末。
3.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述推杆的一端固定有限位滑块，所述限位滑块限位于所述第一腔室内，且能够沿一条直线方向滑动。
4.如权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，所述限位滑块上设有若干流动孔。
5.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述第一腔室内填充有油或水。
6.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述推杆伸出所述金属外壳的一端与力传递装置相连。
7.如权利要求6所述的温度传感器，其特征在于，所述力传递装置为滚珠螺杆。
8.如权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，所述滚珠螺杆包括顶杆、套筒以及滚珠，所述顶杆外侧带有第一螺旋导轨，所述套筒内侧带有第二螺旋导轨，所述第一螺旋导轨和第二螺旋导轨组成完整的轨道，所述滚珠限位于所述轨道内，所述推杆与所述顶杆的一端固定连接。
9.如权利要求8所述的温度传感器，其特征在于，还包括第二齿轮和第三齿轮，所述套筒外部带有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮分别啮合，所述第二齿轮与温度仪表盘相连；所述第三齿轮与阀门相连。
10.一种温度调节器，其特征在于，包括控制挡板、圆锥齿轮以及如权利要求1?9中任一项所述的温度传感器，所述温度传感器安装于盛有液体的容器内，所述圆锥齿轮的输入轴与所述温度传感器的推杆相连，所述圆锥齿轮的输出轴与所述控制挡板相连，所述控制挡板的位置与所述容器的出水口对应，所述控制挡板上设有流出孔。
【文档编号】G01K5/50GK204064484SQ201420438102
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】陆文康, 周荣, 吴金炳 申请人:苏州路之遥科技股份有限公司