RU126827U1 - TEMPERATURE SENSOR - Google Patents

Abstract

1. Датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, отличающийся тем, что наружное покрытие выполнено из теплопроводной диэлектрической пасты.2. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплопроводной диэлектрической пасты используется термостойкая паста на невысыхающей кремнийорганической основе.1. A temperature sensor containing a housing and a sensitive element placed in a case with an outer coating, characterized in that the outer coating is made of a heat-conducting dielectric paste. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that heat-resistant paste on a non-drying organosilicon base is used as a heat-conducting dielectric paste.

Description

Полезная модель относится к области теплофизических измерений и может быть использована, например, для измерения температур в различных объектах.The utility model relates to the field of thermophysical measurements and can be used, for example, for measuring temperatures in various objects.

Известен датчик температуры, содержащий корпус, выполненный из стекла и чувствительный элемент в виде термометрической жидкости: ртути, подкрашенного спирта и др. (см. справочник Ф.Линивег. "Измерение температур в технике", Москва, изд. "Металлургия", 1980 г., стр.33-35). Недостатком данного датчика является его хрупкость из-за применения стекла.A known temperature sensor containing a housing made of glass and a sensing element in the form of a thermometric liquid: mercury, tinted alcohol, etc. (see F. Linieveg reference book. "Temperature Measurement in Engineering", Moscow, publ. Metallurgy, 1980 ., p. 33-35). The disadvantage of this sensor is its fragility due to the use of glass.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, выполненного из легкоплавкого металла или сплава (см. патент РФ на полезную модель №105440, МПК G01K 1/14, 2011 г.). Недостатком данного датчика температуры является сложность его конструкции, обусловленная необходимостью нанесения на поверхность чехла наружного покрытия из легкоплавкого металла или сплава. Для этого требуется создание и наличие специальной оснастки, которая не всегда может быть под рукой.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed technical solution is a temperature sensor containing a housing and a sensing element placed in a case with an outer coating made of low-melting metal or alloy (see RF patent for utility model No. 105440, IPC G01K 1 / 14, 2011). The disadvantage of this temperature sensor is the complexity of its design, due to the need to apply an external coating of fusible metal or alloy to the surface of the cover. This requires the creation and availability of special equipment, which may not always be at hand.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции датчика и повышение точности измерения температуры.The aim of the proposed technical solution is to simplify the design of the sensor and increase the accuracy of temperature measurement.

Указанная цель достигается тем, что в известном датчике температуры, содержащим корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, наружное покрытие выполнено из теплопроводной диэлектрической пасты. В качестве такой пасты может быть использована термостойкая паста на невысыхающей кремнийорганической основе.This goal is achieved by the fact that in the known temperature sensor comprising a housing and a sensing element placed in a case with an outer coating, the outer coating is made of heat-conducting dielectric paste. As such a paste, a heat-resistant paste based on a non-drying silicone base can be used.

В настоящее время для измерения температуры в труднодоступном месте объекта в последнем высверливается или при литье формируется канал, в который вставляется датчик температуры. Спай чувствительного элемента (если в качестве такого элемента используется термопара) расположен в районе торца чехла и измерение температуры происходит именно в этом районе, то есть на дне канала (в труднодоступном месте объекта). Однако измерение температуры в этом месте происходит с большой погрешностью. Дело в том, что идеально изготовить канал, особенно, если его длина в 10 и более раз превосходит его диаметр, а также идеально изготовить чехол датчика не возможно, Всегда имеются допуски, как на размеры канала и чехла датчика, так и на нелинейность этих элементов. Поэтому всегда между стенкой канала и стенкой чехла будет существовать зазор. Чем больше его величина, тем больше погрешность измерения температуры. Особенно важно не допустить появление такого зазора в торце чехла датчика, то есть на дне канала. При выполнении наружного покрытия чехла датчика из теплопроводной диэлектрической пасты последняя в процессе установки датчика в канал и его легкого колебания рукой заполняет все зазоры между чехлом датчика и объектом, в котором измеряется температура. Таким образом, контакт датчика температуры и объекта, в котором измеряется температура, становится практически идеальным. А это значит, что измерение температуры в объекте производится с минимальной погрешностью. По сравнению с известным техническим решением не нужно ждать, когда наружное покрытие расплавится. Термостойкая паста, имея вязкую консистенцию, заполняет все зазоры между датчиком и объектом еще в процессе установки датчика, что сокращает время измерения температуры. Основное требование к такой пасте - высокая ее теплопроводность, термостойкость и диэлектричность. Высокая теплопроводность нужна для хорошего термического контакта датчика температуры с объектом, то есть чтобы наружное покрытие из пасты обеспечивало минимальное термическое сопротивление, влияющее на точность измерения температуры. Нужная термостойкость обеспечивает работоспособность датчика в нужном интервале температур, а диэлектричность позволяет оградить чувствительный элемент (термопару) от внешних электрических полей, что позволяет повысить точность измерения температуры.Currently, to measure the temperature in an inaccessible place of an object, a channel is drilled in the latter or cast, a channel is inserted into which a temperature sensor is inserted. The junction of the sensitive element (if a thermocouple is used as such an element) is located in the area of the end of the cover and the temperature is measured in this area, that is, at the bottom of the channel (in an inaccessible place of the object). However, temperature measurement in this place occurs with a large error. The fact is that it’s ideal to make a channel, especially if its length is 10 or more times its diameter, and it’s also impossible to make a sensor cover ideally. There are always tolerances for both the dimensions of the channel and the sensor cover and the non-linearity of these elements . Therefore, there will always be a gap between the channel wall and the wall of the cover. The larger its value, the greater the temperature measurement error. It is especially important to prevent the appearance of such a gap at the end of the sensor cover, that is, at the bottom of the channel. When the outer cover of the sensor cover is made of heat-conducting dielectric paste, the latter, during the installation of the sensor in the channel and its slight oscillation by hand, fills all the gaps between the sensor cover and the object in which the temperature is measured. Thus, the contact of the temperature sensor and the object in which the temperature is measured becomes almost ideal. And this means that the temperature in the object is measured with a minimum error. Compared with the known technical solution, there is no need to wait for the outer coating to melt. Heat-resistant paste, having a viscous consistency, fills all the gaps between the sensor and the object during the installation of the sensor, which reduces the time of temperature measurement. The main requirement for such a paste is its high thermal conductivity, heat resistance and dielectricity. High thermal conductivity is needed for good thermal contact of the temperature sensor with the object, that is, that the outer coating of the paste provides the minimum thermal resistance, affecting the accuracy of temperature measurement. The necessary heat resistance ensures the operability of the sensor in the desired temperature range, and dielectricity allows you to protect the sensitive element (thermocouple) from external electric fields, which improves the accuracy of temperature measurement.

В качестве теплопроводной диэлектрической пасты может быть использована термостойкая паста на невысыхающей кремнийорганической основе. В настоящее время разработаны и изготавливаются керамико-полимерные теплопроводящие диэлектрические материалы марки «НОМАКОН», представляющие собой профессиональные теплопроводные термостойкие пасты на невысыхающей кремнийорганической основе. Такие пасты обеспечивают эффективный теплой контакт между двумя соприкасающимися поверхностями в аппаратуре и оборудовании различного назначения при отводе тепла от микросхем, транзисторов и других электронных элементов. В нашем случае такие пасты обеспечивают хороший тепловой контакт между чехлом датчика температуры и объектом измерения в диапазоне температур от минус 40 до плюс 200 градусов Цельсия. Невысыхаемость таких паст позволяет после процесса измерения свободно удалить датчик температуры из объекта.As a heat-conducting dielectric paste, a heat-resistant paste based on a non-drying silicone base can be used. Currently, ceramic-polymer heat-conducting dielectric materials of the NOMACON brand, which are professional heat-conducting heat-resistant pastes based on a non-drying silicone base, have been developed and manufactured. Such pastes provide effective warm contact between two contacting surfaces in the apparatus and equipment for various purposes when removing heat from microcircuits, transistors and other electronic elements. In our case, such pastes provide good thermal contact between the cover of the temperature sensor and the measurement object in the temperature range from minus 40 to plus 200 degrees Celsius. The dryness of such pastes makes it possible to freely remove the temperature sensor from the object after the measurement process.

На фигуре изображена конструкция предлагаемого датчика температуры со следующими обозначениями:The figure shows the design of the proposed temperature sensor with the following notation:

1 - корпус датчика;1 - sensor housing;

2 - чехол;2 - a cover;

3 - чувствительный элемент;3 - sensitive element;

4 - спай чувствительного элемента;4 - junction of the sensing element;

5 - наружное покрытие.5 - outer coating.

Датчик температуры состоит из корпуса 1, к которому крепится чехол 2, который в большинстве случаев для ответственных измерений выполняется из нержавеющей стали. Внутри чехла 2 располагается чувствительный элемент (в данном случае термопара), спай 4 которой зафиксирован на торце чехла 2 на его внутренней поверхности. На чехле 2 нанесено наружное покрытие 5, выполненное из теплопроводной диэлектрической пасты. Толщина наружного покрытия 5 на поверхности чехла 2 составляет в пределах от 0,5 до 1,0 мм.The temperature sensor consists of a housing 1 to which a cover 2 is attached, which in most cases is made of stainless steel for critical measurements. Inside the cover 2 is a sensitive element (in this case, a thermocouple), junction 4 of which is fixed at the end of the cover 2 on its inner surface. On the cover 2, an outer coating 5 is applied, made of a heat-conducting dielectric paste. The thickness of the outer coating 5 on the surface of the cover 2 is in the range from 0.5 to 1.0 mm

Предлагаемый датчик температуры работает следующим образом. Для измерения температуры чехол 2 вместе с наружным покрытием 5 вводится в канал исследуемого объекта. После введения чехла в объект осуществляются легкие колебательные движения датчика в направлении объекта и теплопроводная диэлектрическая паста заполняет все зазоры между чехлом и каналом в объекте, что создает идеальный контакт датчика температуры и исследуемого объекта, а это в свою очередь приводит к существенному повышению точности измерения температуры объекта. Излишки пасты выдавливаются из канала и удаляются.The proposed temperature sensor operates as follows. To measure the temperature, the case 2 together with the outer coating 5 is introduced into the channel of the object under study. After the cover is inserted into the object, light oscillatory movements of the sensor in the direction of the object are carried out and the heat-conducting dielectric paste fills all the gaps between the cover and the channel in the object, which creates an ideal contact between the temperature sensor and the studied object, which in turn leads to a significant increase in the accuracy of measuring the temperature of the object . Excess paste is squeezed out of the channel and removed.

Диэлектричность и хорошая теплопроводность пасты позволяет повысить точность измерения температуры в исследуемом объекте, а невысыхающие вязкостные свойства пасты обеспечивают легкое ее нанесение на чехол датчика температуры, что ведет к упрощению его конструкции.The dielectricity and good thermal conductivity of the paste makes it possible to increase the accuracy of temperature measurement in the studied object, and the non-drying viscosity properties of the paste ensure its easy application on the cover of the temperature sensor, which simplifies its design.

Авторами данного технического предложения была изготовлена серия датчиков температуры с теплопроводными диэлектрическими пастами в качестве наружного покрытия и проведены замеры температуры в различных объектах, показавшие хорошие результаты.The authors of this technical proposal made a series of temperature sensors with heat-conducting dielectric pastes as an external coating and measured the temperature in various objects, which showed good results.

Claims (2)

1. Датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, отличающийся тем, что наружное покрытие выполнено из теплопроводной диэлектрической пасты.1. A temperature sensor comprising a housing and a sensing element housed in a case with an outer coating, characterized in that the outer coating is made of heat-conducting dielectric paste. 2. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплопроводной диэлектрической пасты используется термостойкая паста на невысыхающей кремнийорганической основе.

2. The temperature sensor according to claim 1, characterized in that a heat-resistant paste based on a non-drying silicone base is used as a heat-conducting dielectric paste.

Images