CS218825B1

CS218825B1 - Temperature sensor holder

Info

Publication number: CS218825B1
Application number: CS495379A
Authority: CS
Inventors: Jan Smejkal
Original assignee: Jan Smejkal
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Držák teplotního čidla je určen pro měření teplot povrchů těles. Dotykem plochého dna jímky a povrchu tělesa dojde k vyrovnání teplot jímky sé zabudovaným teplotním čidlem a povrchem tělesa. Jímka jé tepelně izolována od tělesa držáku teplotního čidla, takže se podstatně zmenší ochlazování povrchu měřeného tělesa a také se zmenší časová konstanta ohřevu čidla ve srovnání s jímkou, která není tepelně izolována. Těleso celého teploměru přitom může být přiměřeně robustní, tak, aby bylo vhodné pro provozní měření. Teplotním čidlem je křemíková dioda s axiálními vývody.The temperature sensor holder is designed for measuring the surface temperatures of objects. By touching the flat bottom of the well and the surface of the object, the temperatures of the well with the built-in temperature sensor and the surface of the object are equalized. The well is thermally insulated from the body of the temperature sensor holder, so that the cooling of the surface of the measured object is significantly reduced and the time constant of the sensor heating is also reduced compared to a well that is not thermally insulated. The body of the entire thermometer can be reasonably robust, so that it is suitable for operational measurements. The temperature sensor is a silicon diode with axial leads.

Description

Držák teplotního čidla je určen pro měření teplot povrchů těles. Dotykem plochého dna jímky a povrchu tělesa dojde k vyrovnání teplot jímky sé zabudovaným teplotním čidlem a povrchem tělesa. Jímka jé tepelně izolována od tělesa držáku teplotního čidla, takže se podstatně zmenší ochlazování povrchu měřeného tělesa a také se zmenší časová konstanta ohřevu čidla ve srovnání s jímkou, která není tepelně izolována. Těleso celého teploměru přitom může být přiměřeně robustní, tak, aby bylo vhodné pro provozní měření. Teplotním čidlem je křemíková dioda s axiálními vývody.The temperature sensor holder is designed for measuring the temperature of body surfaces. By touching the flat bottom of the thermowell and the body surface, the thermowell temperatures are balanced with the built-in temperature sensor and the body surface. The well is thermally insulated from the body of the temperature sensor holder, so that the cooling of the surface of the measured body is considerably reduced and also the time constant of the sensor heating is reduced compared to the well that is not thermally insulated. The body of the entire thermometer may be reasonably robust to be suitable for operational measurements. The temperature sensor is a silicon diode with axial outlets.

218 8 25219 8 25

218823218823

Vynález se týká držáku teplotního čidla.The invention relates to a temperature sensor holder.

Elektrická teplotní čidla pro měření teploty, například termistory, polovodičové diody atd. je možno zhotovit při dodržení velmi malých rozměrů. Měření teploty nějakého předmětu nebo média těmito malými čidly je možno v mnoha případech považovat za bodové a ochlazování měřeného předmětu nebo média čidlem za zanedbatelné. Teploměrné čidlo musí být však vhodným způsobem k měřenému předmětu připojeno a chráněno před poškozením a spojeno elektrickými vodiči s vyhodnocovacím zařízením. Technické řešení uvedených požadavků zhorší dobré vlastnosti malých teploměrných čidel. Nutným zakrytováním se mimo jiné zhorší tepelný přestup z předmětu do čidla, zvětší se časová konstanta oteplení teploměru, zvětší se ochlazování předmětu v místě připojení teploměru atd.Electrical temperature sensors for temperature measurement, such as thermistors, semiconductor diodes, etc., can be manufactured with very small dimensions. The measurement of the temperature of an object or medium by these small sensors can in many cases be considered as spot and the cooling of the measured object or medium by the sensor is negligible. However, the thermometer sensor must be connected to the measured object in a suitable way and protected against damage and connected by electrical conductors to the evaluation device. The technical solution of these requirements will impair the good properties of small thermometer sensors. Necessary covering will, among other things, worsen the heat transfer from the object to the sensor, increase the time constant of the thermometer warming, increase the cooling of the object at the connection point of the thermometer, etc.

Uvedené nedostatky odstraňuje držák teplotního čidla opatřený jímkou podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že v jímce, tvořené dutým válcem z tepelně vodivého materiálu, například stříbra, je uložena polovodičová dioda, tvořící teplotní čidlo, přičemž jeden vývod polovodičové diody je upevněn spolu s elektrickým vodičem v otvoru na dně jímky a druhý vývod polovodičové diody je připevněn k elektrickému vodiči a jímka je uchycena šroubem k plášti držáku pomocí dvou kroužků, zhotovených z materiálu se špatnou tepelnou vodivostí, například z teflonu.These drawbacks are overcome by the temperature sensor holder provided with a thermowell according to the invention. It is based on the fact that a semiconductor diode constituting a temperature sensor is arranged in a hollow cylinder made of a hollow cylinder made of a thermally conductive material, for example silver, with one semiconductor diode outlet attached together with an electrical conductor in an opening on the bottom of the well. The diode is attached to the electrical conductor and the well is fastened to the housing by a screw with two rings made of a material with poor thermal conductivity, for example Teflon.

Základní účinek držáku podle vynálezu spočívá v tom, že touto konstrukcí držáku teplotního čidla je při užití křemíkové diody, tvořící teplotní čidlo, časová konstanta ohřevu této křemíkové diody co nejmenší a ochlazování měřeného předmětu vlivem styku s držákem teplotního čidla také co nejmenší. Držák teplotního čidla je přitom dostatečně mechanicky pevný.The basic effect of the holder according to the invention is that by using the silicon diode constituting the temperature sensor, this temperature sensor holder construction minimizes the heating time of the silicon diode and minimizes the cooling of the object due to contact with the temperature sensor holder. The temperature sensor holder is sufficiently mechanically strong.

Příklad konstrukce držáku teplotního čidla podle vynálezu je blíže znázorněn na připojeném obrázku, kde je naznačen podélný řez držákem.An example of the construction of the temperature sensor holder according to the invention is illustrated in more detail in the attached figure, where a longitudinal section of the holder is indicated.

Jímka teplotního čidla 1 je zhotovena z materiálu s dobrou tepelnou vodivostí, například ze stříbra, mědi, mosazi a podobně. Do jímky teplotního čidla 1 je vložena křemíková dioda 6 tak, že axiální vývod katody 62 křemíkové diody 6 je spolu s elektrickým vodičem 7 zasunut a zaletován do otvoru 12 ve dně jímky teplotního čidla 1.The thermowell of the temperature sensor 1 is made of a material with good thermal conductivity, for example silver, copper, brass and the like. A silicon diode 6 is inserted into the thermosensor well 1 so that the axial lead of the silicon diode cathode 62, together with the electrical conductor 7, is inserted and soldered into the opening 12 in the bottom of the thermosensor well 1.

Zaletovaný elektrický vodič 7 v otvoru dna jímky teplotního čidla 1 prochází potom prostorem mezi vnitřním povrchem jímky teplotního čidla 1 a křemíkovou diodou 6, přičemž po opuštění tohoto prostoru je na elektrický vodič 7 navlečena izolační trubička 71. Na axiální vývod anody 81 křemíkové diody 8 je naletován elektrický vodič 8. Na elektrický vodič 8 je navlečena izolační trubička 81 tak, aby bylo překryto pájené místo 9, Izolační trubička 71 a izolační trubička 81 je zhotovena z elektrického izolantu odolávajícího vyšším teplotám, například z teflonu.The soldered electric conductor 7 in the bottom opening of the thermowell thermowell 1 then passes through the space between the inner surface of the thermowell thermowell 1 and the silicon diode 6, after which the insulating tube 71 is threaded onto the electric conductor 7. The electrical conductor 8 is threaded onto the electrical conductor 8 so as to cover the solder point 9, the insulating tube 71 and the insulating tube 81 being made of an electrical insulator resistant to higher temperatures, such as teflon.

Jímka teplotního čidla 1 se zabudovanou křemíkovou diodou 6 je upevněna do válcového tělesa držáku jímky 4 tak, že upevnění je dosaženo sevřením příruby 11 jímky teplotního čidla 1 mezi krqužek 2 a kroužek 3. Kroužek 2 a kroužek 3 je zhotoven z materiálu se špatnou tepelnou a elektrickou vodivostí, například z teflonu, sklotextltu a podobně. Sevření příruby 11 jímky teplotního čidla 1 mezi kroužek 2 a kroužek 3 je dosaženo zašroubováním a dotažením dutého šroubu 3 do tělesa držáku jímky 4. Pro snadné dotažení dutého šroubu 5 jsou na něm vytvořeny dvě rovinné plošky 31 a 32 a na tělese držáku jímky 4 také dvě rovinné plošky 41 a 42 pro klíč. Otvorem 53 v dutém šroubu procházejí elektrické vodiče 7 a 8 a jsou kryté izolačními trubičkami 71 a 81. Vnější plocha dna 13 jímky teplotního čidla 1 je po montáži opracována do roviny.The thermowell thermowell 1 with the embedded silicon diode 6 is mounted in the cylindrical body of the thermowell holder 4 so that the fastening is achieved by clamping the flange 11 of the thermowell thermowell 1 between ring 2 and ring 3. Ring 2 and ring 3 are made of poor thermal and electrical conductivity such as teflon, glass fiber and the like. The clamping of the flange 11 of the thermowell thermowell 1 between the ring 2 and the ring 3 is achieved by screwing and tightening the hollow screw 3 into the well holder body 4. For easy tightening of the hollow screw 5, two flat faces 31 and 32 are formed thereon. two planar faces 41 and 42 for the key. The electrical conductors 7 and 8 pass through the hole 53 in the hollow screw and are covered by insulating tubes 71 and 81. The outer surface 13 of the thermowell thermowell bottom 13 is machined flat after assembly.

Jímka teplotního čidla 1 má malou hmotnost a je tepelně a elektricky izolována od držáku jímky 4 i od dutého šroubu 5. Předpokládá se měření teploty povrchu tělesaThe thermowell of the temperature sensor 1 has a low weight and is thermally and electrically insulated from the thermowell holder 4 as well as from the hollow screw 5. It is assumed to measure the temperature of the body surface

10. Teplo s povrchu tělesa 10 je vedeno především axiálním vývodem katody 62 k polovodičovému přechodu křemíkové diody 6. Vzdálenost mezi povrchem měřeného tělesa 10 ’a polovodičovým přechodem křemíkové diody 6 je velmi malá. _: .10. The heat from the surface of the body 10 is conducted primarily through the axial outlet of the cathode 62 to the semiconductor transition of the silicon diode 6. The distance between the surface of the measured body 10 'and the semiconductor transition of the silicon diode 6 is very small. _: .

Držák teplotního čidla 1 je tedy určen pro měření teplot povrchů těles. · Dotykem plo-. chého dna 13 jímky a povrchu tělesa dojde k vyrovnání teplot jímky se zabudovaným teplotním čidlem 1 a povrchem tělesa. Měření teploty je založeno nq využití teplotní závislosti úbytku napětí na polovodičové diodě. Střední teplotní koeficient úbytku napětí na křemíkové diodě při konstantním proudu v přímém směru je typicky —2,1 mV/°C.The temperature sensor holder 1 is therefore intended for measuring the temperatures of the surfaces of the bodies. · Touch pad. When the bottom 13 of the sump and the body surface are aligned, the sump temperatures are aligned with the built-in temperature sensor 1 and the body surface. Temperature measurement is based on nq utilization of temperature drop of voltage drop on semiconductor diode. The mean temperature coefficient of voltage drop across a silicon diode at a constant current in the direct direction is typically 22.1 mV / ° C.

Držák teplotního čidla podle vynálezu je vhodný například pro měření teploty ve zkušebních stanicích na valivá ložiska a podobně.The temperature sensor holder according to the invention is suitable, for example, for measuring the temperature in rolling bearing test stations and the like.

Claims

Subject

Thermowell holder provided with a thermowell, characterized in that in the thermowell (1) hollow cylinder made of a thermally conductive material, for example silver, a semiconductor diode (6) constituting the temperature sensor is arranged, one of the terminals f62J of the semiconductor diode (6) being fastened together with the electrical conductor (7) in the invention of the opening (17J) at the bottom of the well (1) and the second outlet (61) of the semiconductor diode (6) is attached to the electric conductor (8) and the well (1) is fastened to of the holder housing (4) by means of two rings (2, 3) made of a material with poor thermal conductivity, for example Teflon.