Датчик температуры

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры газообразных, жидких и твердых сред в нефтяной, химической промышленности, приборостроении и коммунальном хозяйстве.
Известен «Датчик температуры», содержащий размещенные в трубчатом защитном металлическом чехле взаимосвязанные между собой и смонтированные в оболочке функциональные узлы - термочувствительный элемент внутри оболочки, заполненной минеральной изоляцией, узел заделки выводных проводников, отличающийся тем, что оболочка и внутренняя поверхность трубчатого защитного чехла разделены между собой пространством, заполненным минеральной изоляцией, оболочка выполнена составной из металлической защитной гильзы и кабельной вставки, при этом оболочка имеет длину, охватывающую термочувствительный элемент и часть выполненных из никельсодержащего сплава выводных проводников, расположенных в кабельной вставке, служащей продолжением оболочки. Патент РФ на ПМ №111288; G01K 7/00, д. публ. 10.12.2011 г.
Известен «Датчик температуры», содержащий терморезистор, фарфоровую трубку, защитный теплопроводящий кожух терморезистора, отличающийся тем, что терморезистор закреплен на торце фарфоровой трубки и соединен с внешними проводами проводниками малого сечения, проходящими внутри фарфоровой трубки, а защитный теплопроводящий кожух, окружающий терморезистор и конец фарфоровой трубки, имеет форму, полностью повторяющую форму внутренней поверхности лунки термошейкера.
Патент РФ на ПМ №169976; G01K 7/16, д. публ. 11.04.2017 г.
Наиболее близким к предлагаемому в качестве изобретения техническому объекту является «Датчик температуры», содержащий тонкопленочный медный терморезистор с защитным слоем, снабженный контактами из меди в виде площадок и расположенный на поверхности изолирующей подложки, отличающийся тем, что терморезистор и контактные площадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0,09-0,1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводящий слой, причем зона перекрытия токопроводящего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм.
Патент РФ на изобретение №2158419, МПК: G01K 7/16, д. публ. 27.10.2000 г.
Технический результат заключается в повышении точности измерения прибора путем снижения тепловой инерции чувствительного элемента и улучшение его теплопроводности на границе с корпусом за счет того, что защитный слой терморезистора полностью выполнен путем заливки органическим компаундом, кроме того за счет того, что терморезистор снабжен дополнительно решеткой. При этом изготовление прибора упрощается и снижается его металлоемкость.
1
2
Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что датчик температуры содержит корпус, чувствительный элемент с контактными узлами в виде терморезистора, снабженного защитным слоем. При этом терморезистор расположен вне корпуса устройства. Защитный слой терморезистора полностью выполнен путем заливки органическим компаундом. Причем диаметр защитного слоя от диаметра терморезистора находится в соотношении: D=2,5⋅D. Кроме того терморезистор снабжен дополнительно решеткой в виде вертикально ориентированного цилиндрического элемента с сетчатой боковой поверхностью. Причем решетка установлена от защитного слоя на расстоянии Р, равного 0,5-2 мм. При этом верхняя часть решетки расположена на корпусе устройства, где:
1
D - диаметр защитного слоя;
2
D - диаметр терморезистора.
Датчик температуры поясняется чертежом - схемой на Фиг. 1
Фиг. 1 - Датчик температуры (схема продольного разреза по диаметру устройства)
1
2
Датчик температуры имеет полый цилиндрический корпус 1, в который вставлен чувствительный элемент в виде терморезистора 2 с соединительными проводниками, приваренный/припаянный к контактам разъема 3. Контакты разъемы выведены за пределы корпуса для присоединения к внешнему измерителю. В процессе изготовления терморезистор с контактами фиксируется в литьевой форме относительно корпуса 1 и производится заливка органическим компаундом, образуя защитный слой 4 при условии, что: D=2,5 D, где:
1
D - диаметр защитного слоя;
2
D - диаметр терморезистора.
Также для защиты от механических повреждений терморезистор снабжен дополнительно решеткой 5 в виде вертикально ориентированного цилиндра с сетчатой боковой поверхностью, установленной на расстоянии от защитного слоя Р, равного 0,5-2 мм, при этом верхняя часть решетки расположена на корпусе устройства.
Минимальная разница в диаметрах и высокая теплопроводность компаунда обеспечивают быстрый перенос тепла к чувствительному элементу. При больших разницах значений диаметров наблюдается рост постоянной времени датчика.
Эффект быстрой теплопередачи достигается за счет того, что оболочка, имеющая высокий коэффициент теплопроводности, быстро принимает температуру среды, а существенное увеличения площади контакта между оболочкой и поверхностью оболочки чувствительного элемента позволяет теплу быстро разогреть чувствительный элемент.
Таким образом, отсутствие в предлагаемом датчике температуры внешнего корпуса и применение в качестве защитной оболочки органического компаунда с высокой тепловой проводимостью, а также использование решетки в виде вертикально ориентированного цилиндра с сетчатой боковой поверхностью, обеспечивающей дополнительную защиту терморезистора, позволяют добиться повышения точности измерения температуры объекта.
Изготовление данной конструкции датчика температуры возможно как с использованием автоматического термопластавтомата, так и механизированной/ручной заливкой компаунда в заливочную форму, предназначенную для формирования защитного слоя и заливки мест вывода внешних проводников терморезистора для защиты от замыкания, также обеспечивая повышенную герметичность.
Применение предлагаемой в качестве полезной модели «Датчика температуры» позволит повысить точность измерения прибора путем снижения тепловой инерции чувствительного элемента и улучшения его теплопроводности на границе с корпусом за счет выполнения защитного слой терморезистора путем заливки органическим компаундом. Кроме того упрощается изготовление прибора, снижается его металлоемкость.