CH680878A5 - Temp. indicator with immersion sensor - has metallic filler material for providing shortest possible time constant - Google Patents
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- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
Abstract
Description
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CH 680 878 A5 CH 680 878 A5
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Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturfühler gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a temperature sensor according to the preamble of claim 1.
Es ist allgemein bekannt, bei Temperaturfühlern, insbesondere bei Anlege-, Tauch- und Witterungs-Temperaturfühlern, den Temperatursensor zum Schutz gegen mechanische oder chemische Einwirkung in einer metallischen Schutzhülse anzuordnen. Als Temperatursensoren dienen meist Halbleiter (Silizium) oder Ni-Dünnschichtsensoren, NTC-Wi-derstandselemente oder Platinfühler. Die bekannten Temperaturfühler weisen üblicherweise Zeitkonstanten von 10 Sekunden und mehr auf. It is generally known to arrange the temperature sensor for protection against mechanical or chemical action in a metallic protective sleeve in the case of temperature sensors, in particular contact, immersion and weather temperature sensors. Semiconductors (silicon) or Ni thin-film sensors, NTC resistance elements or platinum sensors are mostly used as temperature sensors. The known temperature sensors usually have time constants of 10 seconds and more.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemässen Temperaturfühler mit besonders kleiner Zeitkonstante zu schaffen. It is therefore an object of the present invention to provide a generic temperature sensor with a particularly small time constant.
Diese Aufgabe wird durch einen Temperaturfühler, der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Durch den innigen Kontakt zwischen dem Temperatursensor und der Schutzhülse durch den metallischen Füllstoff, erfolgt die Wärmeübertragung von der Schutzhülse an den Temperatursensor durch Wärmeleitung äusserst verlustarm und schnell. This object is achieved by a temperature sensor which has the features of the characterizing part of claim 1. Due to the intimate contact between the temperature sensor and the protective sleeve due to the metallic filler, the heat transfer from the protective sleeve to the temperature sensor takes place extremely quickly and with little loss due to heat conduction.
Bei einem erfindungsgemässen Temperaturfühler gemäss Anspruch 3 wird eine optimale Wärmeübertragung im gesamten Einsatztemperaturbereich des Temperaturfühlers erzielt und gleichzeitig eine Beeinträchtigung des Temperatursensors verhindert. In the case of a temperature sensor according to the invention, an optimal heat transfer is achieved in the entire operating temperature range of the temperature sensor and at the same time an impairment of the temperature sensor is prevented.
Legierungen mit Zinn und Indium gemäss Anspruch 4 eignen sich wegen ihrer guten Wärmeleitungseigenschaften und der für Metalle tiefen Schmelztemperatur besonders gut als Füllstoff. Alloys with tin and indium according to claim 4 are particularly suitable as fillers because of their good heat conduction properties and the low melting temperature for metals.
Ein erfindungsgemässer Temperaturfühler gemäss Anspruch 5 ist besonders einfach in seinem Aufbau. Es werden keine besonderen Halteeinrichtungen für den Träger des Temperatursensors benötigt. A temperature sensor according to the invention is particularly simple in its construction. No special holding devices for the carrier of the temperature sensor are required.
Bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform des erfindungsgemässen Temperaturfühlers gemäss Anspruch 6 wird die Wärmeleitung in der Schutzhülse von einem den Temperatursensor umhüllenden Fühlerhülsenelement zu den übrigen Teilen der Schutzhülse verhindert. Dadurch ist eine besonders kurze Zeitkonstante des Temperaturfühlers erzielbar. In a particularly preferred embodiment of the temperature sensor according to the invention, heat conduction in the protective sleeve is prevented by a sensor sleeve element enveloping the temperature sensor to the other parts of the protective sleeve. A particularly short time constant of the temperature sensor can thereby be achieved.
Ein erfindungsgemässer Temperaturfühler gemäss Anspruch 7 ist besonders einfach in seinem Aufbau. A temperature sensor according to the invention is particularly simple in its construction.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. The present invention will now be described with reference to an embodiment shown in the drawing.
Die einzige Figur zeigt teilweise geschnitten rein schematisch einen Teil eines Temperaturfühlers. The single figure shows a part of a temperature sensor, partly in a purely schematic manner.
Der nur teilweise gezeigte Temperaturfühler 10 weist eine im wesentlichen rohrförmige Schutzhülse 12 auf, in welcher im kopfseitigen Endbereich ein Temperatursensor 14 vorgesehen ist. The temperature sensor 10, which is only partially shown, has an essentially tubular protective sleeve 12, in which a temperature sensor 14 is provided in the head-side end region.
Die Schutzhülse 12 weist ein den Temperatursensor 14 mit Abstand umgebendes, dünnwandiges Fühlerhülsenelement 16 aus einem Metall mit guten Wärmeleitungseigenschaften, beispielsweise Kupfer, auf. Der Temperatursensor 14 ist auf einer Leiterplatte 18 angeordnet, welche in das an seinem kopfseitigen Ende 16' verschlossene, im wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Fühlerhülsenelement 16 eingreift. Die Leiterplatte 18 und der Temperatursensor 14 stehen am kopfseitigen Ende 16' des Fühlerhülsenelementes 16 an diesem an. Um einen schnellen Temperaturausgleich zwischen dem Fühlerhülsenelement 16 und dem Temperatursensor 14 zu gewährleisten, ist der Raum zwischen dem Temperatursensor 14 bzw. Leiterplatte 18 und dem Fühlerhülsenelement 16 vom kopfseitigen Ende 16' bis auf ungefähr die Mitte der Länge des Fühlerhülsenelementes 16 mit einem metallischen Füllstoff 20, der den Temperatursensor 14 vollständig umschliesst, ausgegossen und ausgefüllt. Der Füllstoff besteht aus einer Legierung von 47,2% Zinn und 52,8% Indium, welche einen Schmelzpunkt von 117°C und gute Wärmeleitungseigenschaften aufweist. Diese Schmelztemperatur liegt unterhalb einer höchst zulässigen Grenztemperatur von beispielsweise 125°C, bei welcher noch keine Beschädigungen am Temperatursensor 14 und an der Leiterplatte 18 und gegebenenfalls an einer den Temperatursensor 14 und die Leiterplatte 18 überdeckenden Lackschicht auftreten. Der Temperaturfühler 10 ist somit in einem Einsatztemperaturbereich, dessen obere Grenze bei ungefähr 100°C liegt, einsetzbar. Die untere Grenze des Einsatztemperaturbereichs des Temperaturfühlers 10 ist durch die tiefste zulässige Temperatur für den Temperatursensor 14 gegeben. Die Leiterplatte 18 mit dem Temperatursensor 14 ist vom Füllstoff 20 im Fühlerhülsenelement 16 gehalten. Es ist selbstverständlich auch denkbar, als Füllstoff 20 ein anderes Metall oder andere Legierungen oder eine Zinn-Platin-Legierung mit einem unterschiedlichen Mischverhältnis zu verwenden. The protective sleeve 12 has a thin-walled sensor sleeve element 16, which surrounds the temperature sensor 14 at a distance and is made of a metal with good thermal conductivity properties, for example copper. The temperature sensor 14 is arranged on a printed circuit board 18 which engages in the essentially cylindrical shape of the sensor sleeve element 16 which is closed at its head end 16 '. The printed circuit board 18 and the temperature sensor 14 are in contact with the sensor sleeve element 16 at the head end 16 '. In order to ensure rapid temperature compensation between the sensor sleeve element 16 and the temperature sensor 14, the space between the temperature sensor 14 or printed circuit board 18 and the sensor sleeve element 16 is from the head end 16 'to approximately the middle of the length of the sensor sleeve element 16 with a metallic filler 20 , which completely encloses the temperature sensor 14, poured out and filled. The filler consists of an alloy of 47.2% tin and 52.8% indium, which has a melting point of 117 ° C and good heat conduction properties. This melting temperature is below a maximum permissible limit temperature of, for example, 125 ° C., at which there is still no damage to the temperature sensor 14 and to the printed circuit board 18 and possibly to a lacquer layer covering the temperature sensor 14 and the printed circuit board 18. The temperature sensor 10 can thus be used in an operating temperature range, the upper limit of which is approximately 100 ° C. The lower limit of the operating temperature range of the temperature sensor 10 is given by the lowest permissible temperature for the temperature sensor 14. The circuit board 18 with the temperature sensor 14 is held by the filler 20 in the sensor sleeve element 16. It is of course also conceivable to use a different metal or other alloys or a tin-platinum alloy with a different mixing ratio as filler 20.
Das Fühlerhülsenelement 16 ist mit seinem, dem kopfseitigen Ende 16' abgewandten Endbereich in ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges Zwischenglied 24 eingeschraubt, das seinerseits mit einem Tragrohr 26 der Schutzhülse 12 verschraubt ist. Durch das Zwischenglied 24 und das Tragrohr 26 hindurch verlaufen von dem dem kopfseitigen Ende 16' beabstandeten Endbereich der Leiterplatte 18 wegführende Leiterdrähte 22, von welchen in der Figur nur einer sichtbar ist, um den Temperatursensor 14 mit einer allgemein bekannten und in der Figur nicht gezeigten Speise- und Verstärkereinrichtung zu verbinden. Das Zwischenglied 24 besteht aus einem Material mit guten thermischen Isolationseigenschaften, beispielsweise aus «Delrin 150», um den Abtransport von Wärme vom Fühlerhülsenelement 16 an das Tragrohr 26 zu verhindern. The sensor sleeve element 16 is screwed with its end region facing away from the head-side end 16 'into an essentially hollow cylindrical intermediate member 24, which in turn is screwed to a support tube 26 of the protective sleeve 12. Conductor wires 22, of which only one is visible in the figure, extend through the intermediate member 24 and the support tube 26 from the end region of the printed circuit board 18 which is spaced from the head-side end 16 ', around the temperature sensor 14 with a generally known and not shown in the figure To connect feed and amplifier device. The intermediate member 24 consists of a material with good thermal insulation properties, for example “Delrin 150”, in order to prevent the removal of heat from the sensor sleeve element 16 to the support tube 26.
Zwischen dem Zwischenglied 24 und dem Tragrohr 26 bzw. Fühierhülsenelement 16 sind zwei Dichtungsringe 28 vorgesehen, um das Innere der Schutzhülse 12 gegenüber der Umgebung abzudichten. Between the intermediate member 24 and the support tube 26 or Fühierhülsenelement 16, two sealing rings 28 are provided to seal the inside of the protective sleeve 12 from the environment.
Durch die dünnwandige Ausführung des Fühlerhülsenelementes 16 und die thermische Isolation desselben gegenüber dem Tragrohr 26, wird ein schneller Temperaturausgleich durch das Fühlerhülsenelement 16 hindurch erzielt. Trotz der dünnwandigen Ausführung des Fühlerhülsenelementes 16 ist ein guter mechanischer Schutz des Tempera- Due to the thin-walled design of the sensor sleeve element 16 and the thermal insulation thereof with respect to the support tube 26, rapid temperature compensation is achieved through the sensor sleeve element 16. Despite the thin-walled design of the sensor sleeve element 16, good mechanical protection of the temperature is
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tursensors 14 gegeben, da das Fühlerhülsenelement 16 im Verhältnis zur gesamten Schutzhülse 12 mit kleinen Abmessungen ausgebildet werden kann. given sensor 14 because the sensor sleeve element 16 can be formed in relation to the entire protective sleeve 12 with small dimensions.
Falls das Tragrohr 26 selber gute thermische Isolationseigenschaften aufweist, kann das Fühlerhülsenelement 16 ohne isolierendes Zwischenglied 24 direkt am Tragrohr 26 befestigt sein. If the support tube 26 itself has good thermal insulation properties, the sensor sleeve element 16 can be attached directly to the support tube 26 without an insulating intermediate member 24.
Mit dem beschriebenen Temperaturfühler 10 sind Zeitkonstanten von einer Sekunde und kleiner erzielbar. Um diese Zeitkonstante noch zu verringern, ist es selbstverständlich denkbar, am Fühlerhülsenelement 16 Lamellen oder dergleichen anzuordnen, um den Wärmeübergang von der Umgebung an das Fühlerhülsenelement 16 zu verbessern. With the temperature sensor 10 described, time constants of one second and less can be achieved. In order to further reduce this time constant, it is of course conceivable to arrange fins or the like on the sensor sleeve element 16 in order to improve the heat transfer from the surroundings to the sensor sleeve element 16.
Der beschriebene Temperaturfühler 10 eignet sich insbesondere als Tauchfühler für die schnelle Temperaturmessung von Flüssigkeiten, z.B. Wasser. Er kann auch als Anlege- oder Witterungsfühler usw. verwendet werden. The temperature sensor 10 described is particularly suitable as an immersion sensor for the rapid temperature measurement of liquids, e.g. Water. It can also be used as a contact or weather sensor, etc.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH2742/90A CH680878A5 (en) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Temp. indicator with immersion sensor - has metallic filler material for providing shortest possible time constant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH2742/90A CH680878A5 (en) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Temp. indicator with immersion sensor - has metallic filler material for providing shortest possible time constant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH680878A5 true CH680878A5 (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=4240591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH2742/90A CH680878A5 (en) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | Temp. indicator with immersion sensor - has metallic filler material for providing shortest possible time constant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH680878A5 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |