RU197211U1

RU197211U1 - temperature sensor

Info

Publication number: RU197211U1
Application number: RU2019142422U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Кулешов; Алексей Николаевич Семин; Андрей Степанович Педченко; Евгений Иванович Ломаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АвтоТрейд"
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-04-13

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения температуры газообразных, жидких и твердых сред в нефтяной, химической промышленности, приборостроении и коммунальном хозяйстве.Заявлен датчик температуры, который 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:D- диаметр защитного слоя;D- диаметр терморезистора. Технический результат - повышение 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. 1 ил.The utility model relates to measuring equipment and can be used to measure the temperature of gaseous, liquid, and solid media in the oil, chemical industry, instrumentation, and public utilities. A temperature sensor has been announced that contains a housing, a sensing element with contact nodes in the form of a thermistor equipped with a protective layer . In this case, the thermistor is located outside the device. The protective layer of the thermistor is completely made by pouring with an organic compound. Moreover, the diameter of the protective layer from the diameter of the thermistor is in the ratio: D = 2.5⋅D. In addition, the thermistor is additionally equipped with a grid in the form of a vertically oriented cylindrical element with a mesh side surface. Moreover, the lattice is installed from the protective layer at a distance P equal to 0.5-2 mm. In this case, the upper part of the grating is located on the device case, where: D is the diameter of the protective layer; D is the diameter of the thermistor. The technical result is to increase the measurement accuracy of the device by reducing the thermal inertia of the sensitive element and improving its thermal conductivity at the border with the housing due to the fact that the protective layer of the thermistor is completely made by pouring with an organic compound, in addition, due to the fact that the thermistor is equipped with an additional grating. 1 ill.

Description

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.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure the temperature of gaseous, liquid, and solid media in the oil, chemical industry, instrument making, and public utilities.

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.The well-known "Temperature Sensor" containing interconnected and mounted in a shell functional units located in a tubular protective metal cover - a heat-sensitive element inside the shell filled with mineral insulation, a terminal block for the lead-out conductors, characterized in that the shell and the inner surface of the tubular protective cover are divided between a space filled with mineral insulation, the shell is made of a composite of a metal protective sleeve and a cable insert, while the sheath has a length covering the heat-sensitive element and part of the lead conductors made of a nickel-containing alloy located in the cable insert serving as a continuation of the sheath. RF patent for PM No. 111288; G01K 7/00, d. Publ. 12/10/2011

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.The well-known "Temperature Sensor" containing a thermistor, a porcelain tube, a protective thermally conductive casing of a thermistor, characterized in that the thermistor is mounted on the end of the porcelain tube and connected to external wires by conductors of small cross section passing inside the porcelain tube, and a protective heat-conducting casing surrounding the thermistor and the end of the thermistor porcelain tube, has a shape that completely repeats the shape of the inner surface of the thermo-shaker well.

Патент РФ на ПМ №169976; G01K 7/16, д. публ. 11.04.2017 г.RF patent for PM No. 169976; G01K 7/16, publ. 04/11/2017

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.Closest to the proposed technical object of the invention is a “Temperature Sensor”, comprising a thin-film copper thermistor with a protective layer, provided with copper contacts in the form of pads and located on the surface of the insulating substrate, characterized in that the thermistor and contact pads are located on the adhesive layer of refractory metal, the protection of the thermistor and contact pads is made of refractory metal with a thickness of 0.09-0.1 microns with an overlap area of 2-6 microns around the perimeter of the elements and from an inorganic dielectric layer, in which “windows” for contact nodes are formed in the area of the contact pads, where the conductive layer is applied, and the overlap area of the conductive node with a thermistor is 0.1-0.5 mm, and 15- on the rest of the contact pad perimeter 20 microns.

Патент РФ на изобретение №2158419, МПК: G01K 7/16, д. публ. 27.10.2000 г.RF patent for the invention No. 2158419, IPC: G01K 7/16, D. publ. 10/27/2000

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.The technical result consists in increasing the measurement accuracy of the device by reducing the thermal inertia of the sensitive element and improving its thermal conductivity at the boundary with the housing due to the fact that the protective layer of the thermistor is completely made by pouring with an organic compound, in addition, due to the fact that the thermistor is equipped with an additional grating. At the same time, the manufacture of the device is simplified and its metal consumption is reduced.

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: D₁=2,5⋅D₂. 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:The achievement of this result is ensured due to the fact that the temperature sensor comprises a housing, a sensing element with contact nodes in the form of a thermistor equipped with a protective layer. In this case, the thermistor is located outside the device. The protective layer of the thermistor is completely made by pouring with an organic compound. Moreover, the diameter of the protective layer from the diameter of the thermistor is in the ratio: D ₁ = 2.5 ⋅ D ₂ . In addition, the thermistor is additionally equipped with a grid in the form of a vertically oriented cylindrical element with a mesh side surface. Moreover, the lattice is installed from the protective layer at a distance P equal to 0.5-2 mm. In this case, the upper part of the lattice is located on the device case, where

D₁ - диаметр защитного слоя;D ₁ - the diameter of the protective layer;

D₂ - диаметр терморезистора.D ₂ - the diameter of the thermistor.

Датчик температуры поясняется чертежом - схемой на Фиг. 1The temperature sensor is illustrated in the drawing - diagram in FIG. 1

Фиг. 1 - Датчик температуры (схема продольного разреза по диаметру устройства)FIG. 1 - Temperature sensor (longitudinal section diagram for the diameter of the device)

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: D₁=2,5 D₂, где:The temperature sensor has a hollow cylindrical body 1, into which a sensing element is inserted in the form of a thermistor 2 with connecting conductors, welded / soldered to the contacts of the connector 3. The contacts of the connectors are led outside the housing for connection to an external meter. In the manufacturing process, the thermistor with contacts is fixed in the injection mold relative to the housing 1 and is filled with an organic compound, forming a protective layer 4, provided that: D ₁ = 2.5 D ₂ , where:

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.Also, to protect against mechanical damage, the thermistor is additionally equipped with a grill 5 in the form of a vertically oriented cylinder with a mesh side surface installed at a distance from the protective layer P equal to 0.5-2 mm, while the upper part of the grill is located on the device.

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.The minimum difference in diameters and high thermal conductivity of the compound provide rapid heat transfer to the sensor. With large differences in diameters, an increase in the time constant of the sensor is observed.

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.The effect of rapid heat transfer is achieved due to the fact that the shell having a high coefficient of thermal conductivity quickly takes the temperature of the medium, and a significant increase in the contact area between the shell and the shell surface of the sensing element allows heat to quickly heat up the sensing element.

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.Thus, the absence of an external case in the proposed temperature sensor and the use of an organic compound with high thermal conductivity as a protective shell, as well as the use of a lattice in the form of a vertically oriented cylinder with a mesh side surface that provides additional protection for the thermistor, can improve the accuracy of measuring the temperature of the object.

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.The manufacture of this design of the temperature sensor is possible both using an automatic injection molding machine, and mechanized / manual pouring of the compound into a casting mold designed to form a protective layer and fill the output points of the external conductors of the thermistor to protect against short circuit, while also providing increased tightness.

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.The use of the “Temperature Sensor” proposed as a useful model will improve the accuracy of measuring the device by reducing the thermal inertia of the sensitive element and improving its thermal conductivity at the interface with the housing by performing a protective layer of the thermistor by filling it with an organic compound. In addition, the manufacture of the device is simplified, its metal consumption is reduced.

Claims

A temperature sensor comprising a housing, a sensing element with contact nodes in the form of a thermistor equipped with a protective layer, the outer layer of which is made of an organic compound, characterized in that the thermistor is located outside the device’s body, and its protective layer is completely made by filling with an organic compound, the diameter being a protective layer on the diameter of the thermistor is in the ratio: D ₁ = 2,5⋅D _2, moreover, the thermistor is provided with an additional grating in the form of a vertically oriented cylindrical eskogo element with the mesh side surface, installed on the protective layer at a distance P equal to 0.5-2 mm, the upper part of the lattice is located on the device, wherein:

D ₁ - the diameter of the protective layer;

D ₂ is the diameter of the thermistor;

P is the distance from the grating to the protective layer of the thermistor.