DD254993A1

DD254993A1 - METHOD FOR PRODUCING A TEMPERATURE SENSOR FOR MEASURING AT HIGH POTENTIAL

Info

Publication number: DD254993A1
Application number: DD27959685A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Doerwald; Alfred Kuchar
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-08-12
Filing date: 1985-08-12
Publication date: 1988-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfuehlers fuer Messungen an Objekten, die auf hohem elektrischem Potential liegen. Das Verfahren soll einfach, auch in Kleinserie zu realisieren sein. Aufgabe ist, ein temperaturabhaengiges Bauelement mit gut waermeleitfaehigem aushaertbarem Isoliermaterial in einen hohlen Grundkoerper aus elektrisch gut leitendem Material mit geringem Waermewiderstand so einzugiessen, dass eine gleichmaessige, genau definierte Isolierschicht hoher Spannungsfestigkeit entsteht. Erfindungsgemaess werden in einen quaderfoermigen Grundkoerper aus Aluminium in der Naehe des einen Endes eine radiale Bohrung und in die andere Stirnflaeche eine zentrische Bohrung kleinen Durchmessers eingebracht, die bis kurz vor die radiale Bohrung auf den Durchmesser des temperaturabhaengigen Bauelementes zuzueglich der doppelten erforderlichen Isolierschichtdicke aufgebohrt wird. In diese Bohrung wird ein Stempel mit Fuehrungsstift eingefuehrt, dessen Durchmesser der Breite des hybridgerechten Transistors und der des Fuehrungsstiftes dem Durchmesser der ersten zentrischen Bohrung entspricht. In den verbleibenden Raum wird Giessharz gefuellt. Nach Aushaertung wird der Stempel entfernt und der Hohlraum mit Giessharz ausgefuellt. In das noch fluessige Giessharz wird der hybridgerechte Transistor mit Anschlussleitungen eingetaucht und das Harz aushaerten lassen.The invention relates to a method for producing a Temperaturfuehlers for measurements on objects that are at a high electrical potential. The process should be easy to realize even in small batches. The task is to pour a temperature-dependent component with good heatable aushaertbarem insulating material into a hollow body of electrically good conductive material with low heat resistance so that a gleichmaessige, well-defined insulating layer high dielectric strength arises. According to the invention in a parallelepiped basic body made of aluminum in the vicinity of one end a radial bore and in the other Stirnflaeche a central bore of small diameter introduced, which is drilled to just before the radial bore on the diameter of the temperature-dependent component plus twice the required insulating layer thickness. In this hole, a punch with Fuehrungsstift is introduced, whose diameter corresponds to the width of the Hybridgerechten transistor and the Fuehrungsstiftes the diameter of the first central bore. Cast resin is poured into the remaining room. After curing, the punch is removed and the cavity filled with casting resin. In the still liquid casting resin of hybrid hybrid transistor is dipped with connecting cables and leave the resin aushaerten.

Description

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Erfindungsgemäß werden in der Nähe des einen Endes des Grundkörpers mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt und einer Länge, die größer ist als die Kantenlänge bzw. der Durchmesser der Stirnfläche, eine radiale Bohrung und in die andere Stirnfläche eine zentrische Bohrung kleinen Durchmessers bis zur radialen Bohrung eingebracht, die bis kurz vor die radiale Bohrung auf einen Durchmesser aufgebohrt wird, der der Breite des temperaturabhängigen Bauelementes zuzüglich der doppelten Schichtdicke der Isolierung zur Erreichung der geforderten Spannungsfestigkeit entspricht. In diese Bohrung wird ein Stempel mit Führungsstift eingeführt, wobei der Stempeldurchmesser der Breite des temperaturabhängigen Bauelementes und der Durchmesser des Führungsstiftes dem der ersten zentrischen Bohrung entspricht. Die Wandung der radialen Bohrung bildet den Anschlag für den Stempel. In den verbleibenden Hohlraum zwischen der Wandung des Grundkörpers und des Stempels wird gut wärmeleitfähiges, aushärtbares Isoliermaterial mit hoher Spannungsfestigkeit eingefüllt. Nach dem Aushärten des Isoliermaterials wird der Stempel entfernt und der Hohlraum mit dem gleichen Isoliermaterial ausgefüllt. Das temperaturabhängige Bauelement mit Anschlußleitungen wird in das noch flüssige Isoliermaterial eingetaucht. Nachfolgend muß das Isoliermaterial aushärten.According to the invention, in the vicinity of the one end of the base body, preferably of square cross-section and having a length which is greater than the edge length or the diameter of the end face, a radial bore and in the other end face a central bore of small diameter is introduced to the radial bore, which is drilled until shortly before the radial bore to a diameter corresponding to the width of the temperature-dependent component plus twice the thickness of the insulation to achieve the required dielectric strength. In this hole, a punch is introduced with guide pin, wherein the punch diameter of the width of the temperature-dependent component and the diameter of the guide pin corresponds to that of the first central bore. The wall of the radial bore forms the stop for the punch. In the remaining cavity between the wall of the body and the stamp good thermally conductive, curable insulating material is filled with high dielectric strength. After curing of the insulating material, the punch is removed and the cavity filled with the same insulating material. The temperature-dependent component with leads is immersed in the still liquid insulating material. Subsequently, the insulating material must harden.

Als Isoliermaterial wird zweckmäßig ein Gießharz verwendet. In Ausgestaltung der Erfindung wird in die radiale Bohrung ein Gewinde eingebracht, das eine einfache Befestigung des Temperaturfühlers am Meßobjekt ermöglicht.As the insulating material, a casting resin is suitably used. In an embodiment of the invention, a thread is introduced into the radial bore, which allows a simple attachment of the temperature sensor to the measurement object.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Als Ausgangsmaterial für den Grundkörper ist Aluminium oder Kupfer geeignet, das in Stangen vorliegt. Der Querschnitt kann verschiedene geometrische Formen aufweisen, wobei ein quadratischer Querschnitt der zweckmäßigste ist, insbesondere dann, wenn die Temperaturfühler auf die Meßobjekte aufgeschraubt werden sollen. Ist das nicht erforderlich, kann der Querschnitt kreisförmig oder sechseckig sein. Benutzt man als temperaturabhängigen Widerstand die Basis-/Emitterstrecke eines hybridgerechten Transistors, können die Abmessungen des Temperaturfühlers sehr klein gehalten werden. Aus Aluminium mit quadratischem Querschnitt von 6 mm χ 6 mm wird der Rohling des Grundkörpers mit einer Länge von 18 mm zugeschnitten. Im Abstand von etwa 3mm von der Stirnfläche wird eine radiale Durchgangsbohrung mit einem Durchmesser von etwa 2,4mm in den Grundkörper eingebracht. Es ist zweckmäßig, in diese Bohrung ein M 3 Gewinde zu schneiden und damit die Voraussetzung für das Aufschrauben des Temperaturfühlers auf ebene Meßobjekte zu schaffen, wobei zwischen Meßobjekt und Temperaturfühler Wärmeleitpaste aufgetragen werden sollte.As starting material for the body is suitable aluminum or copper, which is present in bars. The cross-section may have various geometric shapes, with a square cross-section being the most convenient, especially if the temperature sensors are to be screwed onto the test objects. If this is not necessary, the cross section may be circular or hexagonal. If the base / emitter path of a hybrid-compatible transistor is used as the temperature-dependent resistor, the dimensions of the temperature sensor can be kept very small. From aluminum with a square cross-section of 6 mm χ 6 mm, the blank of the main body is cut with a length of 18 mm. At a distance of about 3mm from the end face, a radial through-hole with a diameter of about 2.4 mm is introduced into the base body. It is expedient to cut an M 3 thread into this hole and thus to create the prerequisite for screwing the temperature sensor on level DUTs, which should be applied between DUT and temperature sensor thermal compound.

In die gegenüberliegende Stirnseite des Grundkörpers wird eine zentrische Bohrung mit einem Durchmesser von etwa 1 mm bis auf die radiale Bohrung eingebracht. Anschließend wird diese Bohrung 12 mm tief auf 5 mm aufgebohrt. Ein Stempel mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 25 mm mit einem Führungszapfen von 1 mm Durchmesser und 4mm Länge an einem Ende wird in den Grundkörper eingesetzt, wobei auf zentrischen Sitz des Stempels zu achten ist. Der Zapfen des eingeführten Stempels liegt an der Wandung der radialen Bohrung an. Nachfolgend wird in den Grundkörper Gießharz eingefüllt. Nach der Aushärtung wird der Stempel entfernt und die Gießfläche gesäubert und aufgerauht. In die radiale Bohrung mit Gewinde wird eine eingefettete M3-Schraube eingedreht.In the opposite end face of the body, a central bore is introduced with a diameter of about 1 mm to the radial bore. Subsequently, this hole is drilled 12 mm deep to 5 mm. A punch with a diameter of 3 mm and a length of 25 mm with a guide pin of 1 mm diameter and 4mm length at one end is inserted into the body, taking care to centric seat of the punch. The pin of the inserted punch abuts against the wall of the radial bore. Subsequently, casting resin is poured into the main body. After curing, the punch is removed and the casting surface is cleaned and roughened. A greased M3 screw is screwed into the threaded radial bore.

Der Emitter eines hybridgerechten Transistors wird mit dem Schirm sowie Basis und Kollektor mit der Ader einer abgeschirmten Leitung verbunden. Das mit dem Transistor versehene Ende der Leitung wird mit einem Stück festsitzenden Silikonschlauch überzogen und die Funktionsfähigkeit des Transistors überprüft.The emitter of a Hybridgerechten transistor is connected to the screen and base and collector with the wire of a shielded cable. The end of the line provided with the transistor is covered with a piece of tight silicone tubing and the functionality of the transistor is checked.

In den Grundkörper wird Gießharz so eingefüllt, daß keine Lufteinschlüsse entstehen. Danach wird das Kabelende mit dem Transistor in den mit Gießharz gefüllten Grundkörper eingebracht. Nach dem Aushärten des Temperaturfühlers erfolgt nochmals eine Funktionsprüfung. Bei der im Ausführungsbeispiel dargelegten Dimensionierung erfolgt eine Hochspannungsprüfung mit 4kV zwischen Grundkörper und Transistoranschlüssen, wonach nochmals eine Funktionsprüfung des Transistors erfolgt. Im wesentlichen bestimmt der Durchmesser des Stempels und damit die Dicke der Isolierschicht zwischen der Innenwand des Grundkörpers und des Stempels bzw. dem später eingeführten Transistor mit Anschlußkabel bei ordnungsgemäß eingebrachtem Gießharz, d. h. ohne Lufteinschlüsse, die Spannungsfestigkeit. Durch dies erfindungsgemäße Verfahren wird eine gleichmäßige Isolierschicht genau definierter Dicke erreicht, womit eine hohe Spannungsfestigkeit garantiert werden kann, die durch die Wahl des Stempeldurchmessers variiert werden kann. Das vorgeschlagene Verfahren ist mit geringem Aufwand verbunden und eignet sich auch für Kleinserien. Die nach diesem Verfahren hergestellten Temperaturfühler können für alle Temperaturmessungen an Meßobjekten eingesetzt werden, die ständig oder zeitweise auf hohem elektrischen Potential liegen, d. h. zwischen Meßort und Meßwertverarbeitung eine hohe Potentialdifferenz besteht. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Temperaturfühler auf eine ebene Fläche des Meßobjektes aufgeschraubt werden kann.In the body casting resin is filled so that no air pockets arise. Thereafter, the cable end is introduced with the transistor in the body filled with casting resin. Once the temperature sensor has hardened, another functional test is performed. In the dimensioning set out in the exemplary embodiment, a high-voltage test is carried out with 4 kV between the base body and the transistor terminals, after which again a functional test of the transistor takes place. In essence, determines the diameter of the punch and thus the thickness of the insulating layer between the inner wall of the base body and the punch or later introduced transistor with connecting cable with properly introduced casting resin, d. H. without air pockets, the dielectric strength. By this method according to the invention a uniform insulating layer of precisely defined thickness is achieved, whereby a high dielectric strength can be guaranteed, which can be varied by the choice of the punch diameter. The proposed method is associated with little effort and is also suitable for small batches. The temperature sensors produced by this method can be used for all temperature measurements on DUTs that are constantly or temporarily at high electrical potential, d. H. There is a high potential difference between measuring location and measured value processing. It is particularly advantageous if the temperature sensor can be screwed onto a flat surface of the measurement object.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers für Messungen auf hohem elektrischen Potential, wobei ein temperaturabhängiges Bauelement mit gut wärmeleitfähigem aushärtbarem Isoliermaterial in einen hohlen Grundkörper aus elektrisch gut leitendem Material mit geringem Wärmewiderstand eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des einen Endes des Grundkörpers mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt und einer Länge, die größer ist als die Kantenlänge bzw. der Durchmesser der Stirnfläche, eine radiale Bohrung und eine zentrische Bohrung kleinen Durchmessers in die andere Stirnfläche bis zur radialen Bohrung eingebracht werden, die bis kurz vor die radiale Bohrung auf einen Durchmesser aufgebohrt wird, der der Breite des temperaturabhängigen Bauelementes zuzüglich der doppelten Schichtdicke der Isolierung zur Erreichung der geforderten Spannungsfestigkeit entspricht, daß in diese Bohrung ein Stempel mit Führungsstift eingeführt wird, wobei der Stempeldurchmesser der Breite des temperaturabhängigen Bauelementes und der Durchmesser des Führungsstiftes dem der ersten zentrischen Bohrung entspricht und die Wandung der radialen Bohrung den Anschlag für den Stempel bildet, daß in den verbleibenden Hohlraum zwischen der Wandung des Grundkörpers und des Stempels gut wärmeleitfähiges, aushärtbares Isoliermaterial mit hoher Spannungsfestigkeit eingefüllt wird, daß nach dem Aushärten des Isoliermaterials der Stempel entfernt und der Hohlraum mit dem gleichen Isoliermaterial ausgefüllt wird und daß das temperaturabhängige Bauelement mit Anschlußleitungen in das noch flüssige Isoliermaterial eingetaucht wird, das nachfolgend aushärten muß.1. A method for producing a temperature sensor for measurements at high electrical potential, wherein a temperature-dependent component is cast with good thermally conductive thermosetting insulating material in a hollow body made of electrically good conductive material with low thermal resistance, characterized in that in the vicinity of one end of the body having a preferably square cross section and a length which is greater than the edge length or the diameter of the end face, a radial bore and a small diameter centric bore are introduced into the other end face to the radial bore, which until shortly before the radial bore on a Diameter is drilled, which corresponds to the width of the temperature-dependent component plus twice the thickness of the insulation to achieve the required dielectric strength, that in this bore a punch with guide pin is inserted, wherein the Stamp diameter of the width of the temperature-dependent component and the diameter of the guide pin which corresponds to the first central bore and the wall of the radial bore forms the stop for the punch, that in the remaining cavity between the wall of the body and the stamp good thermally conductive, curable insulating material with high Voltage resistance is filled, that after curing of the insulating material, the punch removed and the cavity is filled with the same insulating material and that the temperature-dependent component is immersed with leads in the still liquid insulating material, which must subsequently cure.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein Gießharz ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the insulating material is a casting resin.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die radiale Bohrung ein Gewinde eingebracht wird.3. The method according to claim 1, characterized in that in the radial bore a thread is introduced.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers für Messungen an Objekten, die auf hohem elektrischen Potential liegen.The invention relates to a method for producing a temperature sensor for measurements on objects which are at a high electrical potential.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der DD-PS 153224(G 01 K 7/02) ist ein elektrischer Temperaturmeßfühler bekannt, der als Signalgeber einen Transistor benutzt, der in einer Metallhülse aus einer niedrigschmelzenden Metallegierung angeordnet ist. Um diese Metallhülse befindet sich ein Keramikrohr. Diese Anordnung ist nicht für hohe Potentialdifferenzen zwischen Meßort und Meßwertverarbeitung bei Oberflächenmessung geeignet. Bekannt ist aus der DE-OS 2730086 (G 05 D 23/24) ein Verfahren zur Steuerung der Wärmezufuhr zu einer erwärmenden Substanz, sowie dabei verwendbare Temperaturfühleinrichtung. Als Temperaturfühler wird ein in einem Metallstab angeordneter Transistor verwendet, dessen Basis und Kollektor gebrückt sind. Da keine Isolierung des Transistors vorhanden ist, wird ein schlechter Wärmeübergang erreicht. In der DE-OS 3013831 (G 01 K 7/22) ist eine Temperaturerfassungseinrichtung beschrieben, bei der die Erfassung mittels in Harz eingegossenem Transistor erfolgt. Der Transistor befindet sich auf einer isolierenden und gut wärmeleitfähigen Platte mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Metallrohres entspricht, in dem der Fühler mit seinen Anschlüssen angeordnet ist. Alle drei Anschlüsse des Transistors sind herausgeführt. Da sich zwischen dem Fühler und dem Metallrohr Klebstoffmaterial befindet, wird eine hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht. Auf dem im Metallrohr angeordneten Temperaturfühler sind zur Vergrößerung der Oberfläche Rippen als Wärmesammler angebracht. Diese Temperaturerfassungseinrichtung wird in elektronischen Feueralarmanlagen eingesetzt und eignet sich nicht zur Messung der Oberflächentemperatur mit hoher Potentialdifferenz zwischen Meßort und Meßwertverarbeitung. Die Herstellung ist aufwendig und nicht für eine Kleinserienfertigung geeignet.From DD-PS 153224 (G 01 K 7/02), an electrical temperature sensor is known which uses a transistor as a signal generator, which is arranged in a metal sleeve made of a low-melting metal alloy. Around this metal sleeve is a ceramic tube. This arrangement is not suitable for high potential differences between measuring location and measured value processing in surface measurement. It is known from DE-OS 2730086 (G 05 D 23/24) a method for controlling the supply of heat to a heating substance, as well as usable temperature sensing device. As a temperature sensor, a arranged in a metal rod transistor is used, the base and collector are bridged. Since there is no isolation of the transistor, a poor heat transfer is achieved. In DE-OS 3013831 (G 01 K 7/22), a temperature detecting device is described in which the detection takes place by means of cast-in resin transistor. The transistor is located on an insulating and thermally conductive plate with a diameter corresponding to the inner diameter of the metal tube, in which the sensor is arranged with its terminals. All three terminals of the transistor are led out. Since there is adhesive material between the sensor and the metal tube, a high thermal conductivity is achieved. On the arranged in the metal tube temperature sensor ribs are mounted as a heat collector to increase the surface. This temperature detection device is used in electronic fire alarm systems and is not suitable for measuring the surface temperature with a high potential difference between the measuring location and measured value processing. The production is complicated and not suitable for small batch production.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist, ein einfaches, auch in Kleinserie, zu realisierendes Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers für Messungen auf hohem elektrischen Potential zu schaffen.The aim of the invention is to provide a simple, even in small series, to be implemented method for producing a temperature sensor for measurements at high electrical potential.

Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden sollThe technical problem to be solved by the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers für Messungen auf hohem elektrischen Potential vorzuschlagen, bei dem ein temperaturabhängiges Bauelement mit gut wärmeleitfähigem aushärtbarem Isoliermaterial in einen hohlen Grundkörper aus elektrisch gut leitendem Material mit geringem Wärmewiderstand so eingegossen wird, daß eine gleichmäßige, genau definierte Isolierschicht hoher Spannungsfestigkeit entsteht.The invention has for its object to provide a method for producing a temperature sensor for measurements at high electrical potential, in which a temperature-dependent device with good thermally conductive hardenable insulating material is poured into a hollow body of electrically good conductive material with low thermal resistance so that a uniform , precisely defined insulating layer of high dielectric strength arises.