DE2052830A1

DE2052830A1 - Bezugsanordnung

Info

Publication number: DE2052830A1
Application number: DE19702052830
Authority: DE
Inventors: Clarence Albert Lexington Eastman Rochard Hammond Needham Leigh John Henry Canton Mass Kemper (V St A ) GOIf 11
Original assignee: Kaye & Co Inc Joseph
Current assignee: Kaye & Co Inc Joseph
Priority date: 1970-01-22
Filing date: 1970-10-19
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1265470A; US3648523A; FR2074968A5; AU1852270A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bezugsanordnung mit gleichförmiger Temperaturverteilung,

insbesondere geht es bei der Erfindung um eine Anordnung von passiven signalführenden Endanschlussen, die als Bezugspunkte für eine Mehrzahl von Thermoelementen oder als eine von Thermospannungen und Rauschen freie Anschluüplatte zum Anschließen von niederpegeligen Wandlern anderer Art wie etwa Druckwandlern, Dehnungsmessern, Widerstandsthermometern

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oder sonstigen Signalgeneratoren dienen kann, die Eingangssignale beispielsweise im Mikrovoltbereich liefern, für die eine elektrisch saubere und thermospannungsfreie Aufbereitung erforderlich ist.

Bei den bisher bekannten Systemen für die Schaffung von gleichzeitig auf gleicher Temperatur liegenden Bezugspunkten beispielsweise für eine Mehrzahl von Thermoelementen oder sonstigen Fühlern sind komplizierte Apparaturen für die Temperaturüberwachung erforderlich, um die an verschiedenen Stellen liegenden Anschlüsse für die verschiedenen Thermoelemente oder sonstigen Fühler angenähert auf derselben gleichförmigen Temperatur zu halten, oder man muß relativ große Toleranzen für die Abweichung von diesem gewünschten gleichförmigen Temperaturwert als von der Praxis erzwungen hinnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung dieser Mängel eine Bezugsanordnung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einem hohen Maß an Konstanz eine Bezugstemperatur für eine große Anzahl von daran anschlißebaren Wandlerelementen bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäO eine Bezugsanordnung mit gleichförmiger Temperaturverteilung vorgesehen, die sich dadurch kennzeichnet, daß in einer Aneinanderreihung von jeweils mit Anschlußmöglichkeiten für zwei elektrischen Leitungen ausgestatteten, analog aufgebauten Anschlußklötzen aus Metall jeder Anschluliklotz mit benachbarten Anschlußklötzen über dazwischen angeordnete Bauelemente mit großem Wärmeleitvermögen, aber geringer elektrischer Leitfähigkeit derart verbunden ist, daß die Anschlußklötze elektrisch gegen-

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einander isoliert sind, sich aber auf im wesentlichen gleicher Temperatur befinden.

In dor Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Bezugsanordnung veranschaulicht, wobei die einzige Figur der Zeichnung eine isometrische Darstellung einer solchen Anordnung zeigt, die teilweise aufgebrochen ist, um konstruktive Einzelheiten sichtbar werden zu lassen.

Die in der Zeichnung dargestellte Bezugsanordnung ist aus einer Vielzahl von prismatischen Anschlußklötzen 1»3»5»7»9 usw. aus Metall aufgebaut, die in transversalen Reihen angeordnet sind, die von aufeinanderfolgenden Stellen eines in Längsrichtung sich erstreckenden Metallstabes 2 nach entgegengesetzten Seiten ausgehen. Die Anschlußklötze 1,3»5»7i9 usw. bestehen dabei vorzugsweise aus Kupfer und sind außerdem vorzugsweise mit einer Nickelplattierung versehen, die ihnen eine harte und korrosionsbeständige Oberfläche verleiht. Außerdem weisen die Anschlußklötze 1»3»5i7»9 usw. jeweils auf ihrer Vorderseite und ihrer Rückseite Öffnungen auf, wie sie für den Anschltißklotz 1 an dessen Vorderseite 1* und dessen Rückseite 1" bei h veranschaulicht sind, die für die Aufnahme von Anschlußelementen vorgesehen sind, wie sie in Form der unteren Anschlußschraube 6 auf der Rückseite 1" dos Anschlußklotzes 1 und der oberen Anschlußschrauben H und 10 bei den Anschlußklötzen 7 und 9 veranschaulicht sind. Auf diese Weise läßt sich ein Eingangsanschluß für einen Wandler oder einen Fühler, wie beispielsweise einen Thermoelementschenkel, mit der Oberseite der Anschlußklötze 1,3,5,7,9 usw. verbinden und bildet dann beispielsweise ein Thermoelement, wenn

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dies gewünscht wird. An der Rückseite der Anschlußklötze 1f3»5i7»9 usw. können Ausgangsleitungen angeschlossen werden, wie dies beispielsweise in Form einer Kupferleitung 6' an der Rückseite 1" des Anschlußklotzes 1 veranschaulicht ist.

Erfindungsgemäß sind alle Anschlußstellen für ein Thermoelement oder einen anderen Fühler auf der Vorderseite eines Anschlußklotzes 1,3i5»7t9 usw. elektrisch isoliert und damit gegen die benachbarten Anschlußklötze abgetrennt mit Hilfe eines Abstandselements beispielsweise aus Berylliumoxyd, wie eines zum Zwecke der Veranschaulichung bei 12 dargestellt ist, das mit metallisierten Oberflächen zwischen einander zugewandte Seiten benachbarter Anschlußklötze wie der Anschlußklötze 1 und 3 aufgelötet ist. Während so benachbarte Anschlußklötze wie etwa die Anschlußklötze 1 und 3 ^auf diese Weise mit einer zwischen ihnen angeordneten elektrischen Isolation versehen sind, bleiben sie infolge der guten Wärmeleitfähigkeit, die dem Berylliumoxyd eigen ist, thermisch miteinander verbunden. Bei der Erfindung bleiben also der hohe spezifische elektrische Widerstand von 10 Xi- cm bei 21 C, die niedrige Dilelektrizitätskonstante von etwa 6,57 bei ca. 21 C und das hohe Wärmeleitvermögen von 210 cal/hm° C (140 btu/hr-ft-° F) bei ca. 21° ausgenutzt, die dem beispielsweise bei 12 eingefügten Abstandselement aus Berylliumoxyd zukommen, um benachbarte Anschlußklötze elektrisch gegeneinander und gegen den Metallstab 2 zu isolieren, aber thermisch miteinander verbunden zu halten und damit ein hohes Maß an Gleichförmigkeit in der Temperaturverteilung über die ganze Anordnung zu erzielen. Anstelle von Berylliumoxyd lassen sich andere Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften wie

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z.B. Aluminiumoxyd in ähnlicher Weise verwenden. Aus mechanischen und elektrischen Gründen kann außerdem die ganze Anordnung mit den Anschlußklötzen und den dazwischen angeordneten Abstandselementen in ein Epoxyharz oder ein anderes isolierendes Material U eingebettet werden, das sich innerhalb eines Montagerahmens 16 für die aus den einzelnen Anschlußklötzen aufgebaute Anschlußplatte befindet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Anschlußklötzen den Einsatz vielfacher Verbindungsleitungen oder dergleichen ermöglicht .

Als Beispiel zur Veranschaulichung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Aufbaus kann angeführt werden, daß in einer Anordnung, die in der in der Zeichnung dargestellten Weise aus 96 Anschlußklötzen aufgebaut war, wobei jeder Anschlußklotz im Querschnitt etwa 1,27 χ 1,27 cm (1/2 Zoll im Quadrat) und etwa 1,6 cm (5A* Zoll) in der Höhe und die dazwischen gefügten Berylliumscheibchen etwa 0,95 cm (3/8 Zoll) im Durchmesser und ungefähr 0,127 mm (5/IOOO Zoll) in der Dicke maßen, selbst dann nicht zwei Punkte gefunden werden konnten, bei denen die Temperatur nach Einschluß der Anordnung in eine passende Umhüllung um einen so geringen Wert wie 0,05° C (1/10° Fahrenheit) verschieden war, wenn die Umgebungstemperatur um 5 oder 10° C (10 oder 20 Fahrenheit) schwankte. Der Wert der gleichförmigen Temperatur der Bezugsanordnung kann in bekannter Weise mit Hilfe jedes beliebigen Fühlers wie etwa eines Widerstandsthermometers oder eines Thermoelements 21 überwacht und damit festgelegt werden.

In der Zeichnung ist eine Umhüllung für die darges l.eiJ Le Bezugsanordnung veranschaulicht, die eine Grundplatte und einen Deckel 13* aufweist, die nach ihrem Zusammenbau

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die Bezugsanordnung in eine Wärmeisolierung 15 beispielsweise aus aufgeschäumten Polyester eingeschlossen halten, die sich innerhalb der Umhüllung befindet und für eine thermische Isolierung der Bezugsanordnung gegen Temperaturunterschiede in der Umgebung sorgt.

Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt der Einbau der Bezugsanordnung in die Umhüllung mit Hilfe von isolierenden Montageelementen 20, Da bei einer einfachen schachtelähnlichen Umhüllung die Anschlußklötze an den Längsenden der Bezugsanordnung rascher Wärme von den Umhüllungsrändern zugeführt erhalten als die Anschlußklötze im Mittelabschnitt der Bezugsanordnung, empfiehlt sich eine Kompensation durch eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der Umgebung und dem Mittelabschnitt der Bezugsanordnung zwecks Ausgleichs solcher Randeffekte, Bei der dargestellten Anordnung wird diese Kompensation mit Hilfe von Ausschnitten aus der Decke bzw, dem Boden von Grundplatte 13 und Deckel 13* der Umhüllung im Bereich des Mittelabschnitts der Bezugsanordnung erzielt, wie dies bei 17 bzw. 17* in der Zeichnung veranschaulicht ist, sodaß sich weniger Isoliermaterial 15 zwischen dem Außenraum und den Anschlußklötzen im Mittelabschnitt der Bezugsanordnung befindet als zwischen dem Außenraum und den endseitigen Anschlußklötzen.

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Claims

Patentansprüche

Bezugsanordnung mit gleichförmiger Temperaturverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Aneinanderreihung von jeweils mit Anschlußmöglichkeiten für zwei elektrische Leitungen ausgestatteten, analog aufgebauten Anschlußklötzen aus Metall jeder Anschlußklotz mit benachbarten Anschlußklötzen über dazwischen angeordnete Bauelemente mit großem Wärmeleitvermögen, aber geringer elektrischer Leitfähigkeit derart verbunden ist, daß die Anschlußklötze elektrisch gegeneinander isoliert sind, sich aber auf im wesentlichen gleicher Temperatur befinden.

2. Bezugsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklötze abgesehen von den Anschlußmöglichkeiten für die elektrischen Leitungen in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet sind .

3. Brzugsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite und die Rücksexte der Arischlußklöt'ze Öffnungen für die Aufnahme von Anschlußelomenten zum Herstellen elektrischer Verbindungen zu den Anschlußklötzen enthalten.

h. Bezugsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente mit großem Wärmeleitvermögen, aber geringer elektrischer Leitfähigkeit zwischeneinander zugewandten Seitenflächen benachbarter Anschlußklötze angeordnet sind.

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5. Beζugsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklötze aus Kupfer bestehen und ihre vorderseitigen Anschlüsse mit Eingangsverbindungen für Thermoelementschenkel versehen sind, die eine Mehrzahl von Bezugsverbindungen zwischen den Thermoelementschenkeln und den jeweiligen Anschlußklötzen herstellen.

6. Bezugsanordnung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitigen Anschlüsse der Anschlußklötze mit Ausgangsleitungen aus Kupferdraht verbund en s ind.

7. Bezugsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Aneinanderreihung der Anschlußklötze eine Überwachungseinrichtung für die Anzeige der gleichförmigen Temperatur der Anschlußklötze verbunden ist.

8. Bezugeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß in der Aneinanderreihung der Anschlußklötze mehrere transversal zu einem sich in Längsrichtung erstreckenden Metallstab verlaufende und von aufeinanderfolgenden Punkten entlang dieses Metallstabes auf gegenüberliegenden Seiten ausgehende Kolonnen von Anschlußklötzen vorgesehen sind.

9. Bezugsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aneinanderreihung der Anschlußklötze in einer äußeren Umhüllung angeordnet ist, die mit einer zwischen der Aneinanderreihung der Anschlußklötze und der Umgebung an den Außenwänden der Umhüllung angeordneten thermischen Isolierung versehen ist.

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10. Bezugsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit der äußeren Umhüllung im Bereich des Mittelabschnitts der Aneinanderreihung der Anschlußklötze gegenüber der Umgebung größer ist als im endseitigen Bereich der Aneinanderreihung der Anschlußklötze.

11. Bezugsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Außenwände der Umhüllung in ihrem dem Mittelabschnitt der Aneinanderreihung von Anschlußklötzen gegenüberliegendem Teil mit einem Ausschnitt versehen ist, der die thermische Isolierung zwischen den Außenwänden der Umhüllung und den Anschlußklötzen im Bereich dieses Mittelabschnitts der Aneinanderreihung von Anschlußklötzen vermindert.

12. Bezugsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklötze aus Kupfer und die zwischen ihnen angeordneten Bauelemente mit großem >värrnelei tvermögen und geringer elektrischer Leitfähigkeit aus Berylliumoxydscheiben bestehen.

Ur.Fr.

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