HU193549B - Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls - Google Patents
Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls Download PDFInfo
- Publication number
- HU193549B HU193549B HU445183A HU445183A HU193549B HU 193549 B HU193549 B HU 193549B HU 445183 A HU445183 A HU 445183A HU 445183 A HU445183 A HU 445183A HU 193549 B HU193549 B HU 193549B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- copper
- heat
- holes
- base plate
- coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
A találmány tárgya hőáramérzékelő, különösen falakon keresztül áramló hő érzékelésére, amelynek hőszigetelő anyagú alaplemeze (1), ennek furataiban (8, 9) elhelyezett több hőeleme és adott esetben az alaplemezen (1) kialakított homogenizáló bevonata van, ahol a hőelemek legalább részben egymással sorosan kapcsolódnak, a furatok (8, 9) közvetlen környezetében az alaplemez (1) felső és alsó lapján (2, 3) rézből készült bevonat (10) van, a két iap (2, 3) bevonatai meghatározott elrendezésben egymással lyukgaivanizált furatokon (8) keresztül rézzel vannak összekötve, a fennmaradó furatokban (9) pedig a rézzel hőelemet alkotó fém vagy fémötvözet van, amely a furatok (9) nyílásai körül lévő rézbevonattal kapcsolódik, és a réztől eltérő fémet tartalmazó furatok (9) nyílásai mindkét lapfelületen egymást fedő viszonylag nagyméretű rézfelületek (15) középső tartományában vannak, és a többi furat (8) nyílásai a rézfelületeknél (15) lényegesen kisebb felületű mezőkbe (17) esnek, amelyek nyomtatott szalagokon (16) keresztül vannak az egyes rézfelületekkel (15) összekötve és a hőelemekhez rendelt rézfelületeket (15) egy adott tartományban spirális elrendezés mentén vannak egymással sorosan kapcsolva, ahol a spirális egy-egy izotermának felel meg. 5 abra -1-SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a heat flow sensor, in particular for detecting heat flowing through walls, having a heat-insulating base plate (1), a plurality of heat elements disposed in its boreholes (8, 9) and optionally a homogenizing coating on the base plate (1), wherein the thermocouples are at least partially in series with each other. coupled, in the immediate vicinity of the holes (8, 9), a copper coating (10) on the top and bottom plates (2, 3) of the base plate (1), the coatings of the two iap (2, 3) in a specific arrangement on each other in perforated holes (8) and the remaining holes (9) have a metal or metal alloy comprising a copper thermocouple connected to the copper by the openings of the holes (9), and the openings of the holes (9) containing metal other than copper are relatively large overlapping on each sheet surface. they are in the middle region of the copper surfaces (15) and the other bores (8) are an arrow the copper surfaces (15) have substantially smaller surface areas (17), which are printed on the printed ribbons (16) connected to each of the copper surfaces (15), and the copper surfaces (15) associated with the thermocouples are connected in series with a spiral arrangement in a given range, wherein the spiral corresponds to an isotherm. 5 abra -1-
Description
A találmány tárgya hőáramérzékelő, különösen falakon keresztül áramló hő érzékelésére, amelynek hőszigetelő anyagú alaplemeze, ennek furataiban elhelyezett több hőeleme és adott esetben az alaplemezen kialakítót homogenizáló bevonata van, ahol a hőelemek legalább részben egymással sorosan kapcsolódnak, a furatok közvetlen környezetében az alaplemez felső és alsó lapján rézből készült bevonat van, a két lap bevonatai meghatározott elrendezésben egymással lyukgalvanizált furatokon keresztül rézzel vannak összekötve, a fennmaradó furatokban pedig a rézzel hőelemet alkotó fém vagy fémötvözet van, amely a furatok nyílásai körül lévő rézbevonattal kapcsolódik. Ilyen hőáramérzékelőt ismertet például a 4.197.738 lsz. US szabadalom.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a heat flow detector, in particular for detecting heat flowing through walls, comprising a heat-insulating base plate, a plurality of heat elements disposed therein and optionally a homogenizing coating on the base plate; The sheet has a copper coating on its face, the coatings of the two sheets are interconnected with the copper through holes in a predetermined configuration, and the remaining holes have a metal or metal alloy forming a thermocouple with the copper, which is joined by a copper coating around the holes. Such a heat flow sensor is described, for example, in U.S. Patent No. 4,197,738. US patent.
Hőáram mérését adott ismert hővezetésü lemezen eső hőmérsékletkülönbség mérésére szokták visszavezetni. Ez a mérési elv akkor használható, ha a mérendő fal hőellenállása lényegesen nagyobb a méréshez felhasznált lap hőellenállásánál, azaz a falon keresztül kialakuló hőáramot a falhoz hozzáillesztett mérőlap jelenléte a mérés pontosságán belül nem befolyásolja.The measurement of the heat flux is usually traced back to the measurement of the temperature difference on a given known heat-conducting plate. This measurement principle can be used if the heat resistance of the wall to be measured is significantly higher than the thermal resistance of the board used for the measurement, i.e. the heat flow through the wall is not affected by the presence of the measuring board attached to the wall.
A hőáram mérésénél a hőszigetelő lap két oldala között fellépő hőmérsékletkülönbség általában csekély, pontos mérése viszonylag nehezen oldható meg. A hőmérsékletkülönbség mérésére általában rézkonstantán hőelemek soros kapcsolásából álló rendszert használnak, amelynél az egyes termoelemek termofeszültségei sorosan kapcsolódnak.When measuring the heat flux, the temperature difference between the two sides of the insulating board is generally small, and it is relatively difficult to measure accurately. The temperature difference is usually measured by means of a system consisting of a series of copper-constant thermocouples, in which the thermal voltages of the individual thermocouples are connected in series.
A szovjet GOSZT 7076-78 szabvány például az ilyen típusú mérések jellemző feltételeit és előírásait rögzíti.For example, the Soviet GOSZT 7076-78 sets forth the typical conditions and specifications for this type of measurement.
Hőáram mérésénél a mérés pontosságát több körülmény befolyásolja. Első és legfontosabb körülményként említhető, hogy a hőszigetelő alaplemez mindkét felületének azonos hőmérsékleten kell lennie. A hőmérséklet azonossága ellen hatnak a lapon laterálisán kialakuló esetleges áramlások, az egyenetlen kapcsolat a fal és a lapfelület között, továbbá a termoelemeket képező és az alaplemezt keresztező fémszál hővezetéséből adódó szingularitások.When measuring the heat flux, the accuracy of the measurement is influenced by several factors. First and foremost, both surfaces of the thermal insulation board must be at the same temperature. The uniformity of temperature is counteracted by possible lateral currents in the sheet, by the uneven relationship between the wall and the sheet surface, and by the singularities of the thermocouples and the thermal conductivity of the metal fiber crossing the base plate.
Az ismert hőáramérzékelőknél a gyártástechnológiából adódóan többrendbeli nehézségek származnak. Az alaplemezen a hőelemeket egyedi technológiai lépésekben alakítják ki, és ebből adódik, hogy az egyes gyártott darabok gyártási szórása viszonylag nagy, karakterisztikájuk különböző. A lapfelület egyenletes hőmérsékletének biztosítása nehézségekbe ütközik, a furatok környezetében lokális maximumok és/vagy minimumok keletkezhetnek, amelyek a mérés pontosságát kedvezőtlenül befolyásolják.The known heat flux sensors have several difficulties due to the manufacturing technology. The thermocouples on the base plate are formed in unique technological steps and it follows that the manufacturing standard deviation of each manufactured piece is relatively high and their characteristics are different. It is difficult to maintain a uniform surface temperature of the sheet, and local maxima and / or minima may occur in the vicinity of the holes which adversely affect the accuracy of the measurement.
Az itt vázolt problémák egy részén a hivatkozott 4.197.738 lsz. US szabadalomban ismertetett megoldás enyhít, mert a hőelemek egyik szárát nyomtatott áramköri lap vagy ahhoz hasonló lemez furataiban lyukgalva2 nizálással kialakított, a réztől eltérő fémből, elsősorban nikkelből készítik, a másik szár pedig a szemközti rézfelületeket összekötő furatokban létesített lyukgalvanizált rézbevonatból készül. A nyomtatott áramköri technológia az egyöntetű gyártást és a termelékenységet garantálja. Ilyen módon azonban nem lehet nagy termofeszültséget biztosító réz-konstantán hőelemeket létrehozni.Part of the problems outlined here are incorporated by reference 4.197.738. The solution described in U.S. Patent No. 5,600,600 is alleviated because one leg of the thermocouple is made of a non-copper metal, in particular nickel, by punching 2 holes in a printed circuit board or similar plate, and the other leg is made of copper-plated copper holes. Printed circuit technology guarantees consistent production and productivity. However, in this way, it is not possible to produce high-voltage copper-constant thermocouples.
A hivatkozott US szabadalom szerinti megoldásnál a szemközti rézfelületek egymást csak részben átlapoló, egymásra merőleges hosszú oldallal rendelkező téglalapokból állnak, ezek mindegyikén a hőelem két szára részére egy-egy lyukgalvanizált furat vezet keresztül. Az egymást átlapoló téglalapok használata lehetővé teszi a hőelemek soros kapcsolását, nem biztosítja azonban az egyes hőelemeknek a lapfelület mentén szabad elrendezését.In the US patent cited, the opposite copper surfaces consist of rectangles with only partially overlapping, long sides that are perpendicular to each other, each having a hole made of galvanized hole for the two sides of the thermocouple. The use of overlapping rectangles allows the thermocouples to be connected in series, but does not provide for the free arrangement of the individual thermocouples along the panel surface.
A hőáram mérésénél, mint említettük, a hőmérséklet azonosságát kell a hőszigetelő alaplemez mindkét felületén biztosítani, és az alaplemez véges kiterjedése miatt a laterálisán kialakuló áramlások az egyenletes hőmérséklet kialakítását gátolják.When measuring the heat flux, as mentioned above, the temperature must be identical on both surfaces of the insulating base plate, and due to the finite extension of the base plate, lateral currents prevent the formation of a uniform temperature.
A találmány feladata olyan hőáramérzékelő létrehozása, amely fokozott mértékben gondoskodik az alaplemez felületének azonos hőmérsékletéről és amelynek pontosságát az oldalirányú hőáramlások csak csökkentett mértékben befolyásolják.It is an object of the present invention to provide a heat flux sensor that provides an increased temperature uniformity of the substrate surface, and whose accuracy is only slightly affected by lateral heat fluxes.
A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a hőszigetelő lapon a kialakuló laterális áramlások ellenére a szélekkel párhuzamosan izotermikus zárt görbék keletkeznek és ha az egymásai sorosan kapcsolt termoelemek rendre egy-egy ilyen izoterma mentén vannak elrendezve, akkor a termofeszültséget az említett áramlások nem tudják befolyásolni és ezzel a pontosság lényegesen megnövelhető.The invention is based on the discovery that despite the lateral currents formed on the thermal insulating sheet, closed isothermic curves are produced parallel to the edges and if the thermocouples connected in series are arranged along such an isotherm, the thermal stress cannot be influenced by said currents. this can significantly increase accuracy.
A találmány tárgya tehát hőáramérzékelő, különösen Tálakon keresztül áramló hő érzékelésére, amelynek hőszigetelő anyagú alaplemeze, ennek furataiban elhelyezett több hőeleme és adott esetben az alaplemezen kialakított homogenizáló bevonata van, ahol a hőelemek legalább részben egymással sorosan kapcsolódnak, és a furatok közvetlen környezetében az alaplemez felső és alsó lapján rézből készült bevonat van,a két lap bevonatai meghatározott elrendezésben egymással lyukgalvanizált furatokon keresztül rézzel vannak összekötve,a fennmaradó furatokban pedig a rézzel hőelemet alkotó fém vagy fémötvözet van,amely a furatok nyílásai körül lévő rézbevonattal kapcsolódik, és a találmány szerint a réztől eltérő fémet tartalmazó furatok nyílásai mindkét lapfelületen egymást fedő viszonylag nagyméretű rézfelületek középső tartományában vannak, és a többi furat nyílásai a rézfelületeknél lényegesen kisebb felelütű mezőkbe esnek, amelyek nyomtatott szalagokon keresztül vannak az egyes rézfelületekkel összekötve és a hőelemekhez ren-2193549 delt rézfelületek egy adott tartományban spirális elrendezés mentén vannak egymással sorosan kapcsolva, ahol a spirális egy-egy izotermának felel meg.The present invention relates to a heat flow detector, in particular for detecting heat flowing through bowls having a heat-insulating base plate, a plurality of thermocouples disposed therein, and optionally a homogenizing coating formed on the base plate; and having a copper coating on its underside, the coatings of the two plates being interconnected with the copper through holes in a predetermined configuration, and the remaining holes having a metal or metal alloy forming a thermocouple with the copper, which according to the invention is the openings in the holes containing the different metals are in the center region of the relatively large copper surfaces overlapping on both faces, and the openings in the other holes are substantially at the copper surfaces they fall into smaller opposed fields, which are connected via printed ribbons to each of the copper surfaces and connected in series to the thermocouples in a spiral arrangement, corresponding to an isotherm.
A réztől eltérő fém kialakítható a furatban rögzített szegecs formájában vagy a furat belső galvanizálása által. Szegecsek alkalmazásakor előnyös egy olyan további galvanizált réz bevonatot kialakítani, amely fedi a szegecs fejeit és a körülötte lévő eredeti rézbevonatot.Non-copper metal may be formed in the form of a rivet fixed in the bore or by internal galvanizing of the bore. When using rivets, it is advantageous to provide an additional galvanized copper coating that covers the rivet heads and the original copper coating around it.
Nagyobb felületen történő mérések esetén az említett tartományból egy alaplemezen többet kell kialakítani, amelyek kivezetései spirális mentén vannak sorosan kapcsolva, de szükség esetén egyedi kivezetésekkel is el vannak látva. Ez utóbbi a hőáramlás hely szerinti eloszlásának mérését teszi lehetővé.In the case of measurements on larger surfaces, more of said range must be formed on a base plate, the terminals of which are connected in series along a helical path, but where necessary also provided with individual terminals. The latter makes it possible to measure the distribution of the heat flux by location.
A találmány szerinti hőáramérzékelőt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben.The heat flow detector of the present invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
A rajzon az:The drawing shows:
1. ábra hőelemek termikus párhuzamos, villamos soros kapcsolását szemléltető vázlat, aFigure 1 is a schematic diagram illustrating thermal parallel electrical connection of thermocouples, a
2. ábra a találmány szerinti hőáramérzékelő első kiviteli alakjának metszeti képe, aFigure 2 is a sectional view of a first embodiment of the heat flow sensor of the present invention, a
3. ábra a 2. ábrához hasonló metszet, amely egy további kiviteli alakra vonatkozik, aFigure 3 is a sectional view similar to Figure 2, relating to a further embodiment, a
4. ábra a találmány szerinti hőáramérzékelő felépítését szemléltető metszeti kép,azFigure 4 is a sectional view illustrating the construction of the heat flux sensor of the present invention
5. és 6. ábrák a találmány szerinti hőáramérzékelő egy részletének felső és alsó lapfelületét szemléltetik, aFigures 5 and 6 illustrate an upper and lower panel surface of a portion of the heat flow sensor of the present invention, respectively.
7. ábra az 5. és 6. ábrán vázolt elrendezés villamos összeköttetését szemléltető vázlat, aFigure 7 is a diagram illustrating the electrical connection of the arrangement shown in Figures 5 and 6,
8. ábra a 7. ábrán vázolt elrendezés egyszerűsített jelölését szemlélteti, és aFigure 8 illustrates a simplified representation of the arrangement outlined in Figure 7, and
9. ábra nagyobb felületű hőáramérzékelő felülnézeti képe.Figure 9 is a plan view of a larger surface heat flow sensor.
Az 1. ábrán a hőáram érzékelésre általánosan használt differenciál hőelem lánc elvi kialakítását szemléltettük. Egy megfelelően méretezett hőszigetelési (vezetési) jellemzőkkel rendelkező, hő- és villamos szigetelő 1 alaplemez 2 felső lapján és 3 alsó lapján, továbbá ezeket összekötő furatokban több hőelem helyezkedik el. A hőelemek mindegyike + szárral és —szárral rendelkezik, amelyek egymással mindig a 2 és 3 felső és alsó lapok egyikén kapcsolódnak. Az 1. ábrán vázolt 4, 5, 6 és 7 hőelemek villamosán soros, hőtechnikailag párhuzamos kapcsolásban vannak elrendezve, termoelektromos feszültségük (amely a 2 és 3 felső és alsó lapok hőmérsékletkülönbségétől függ) összegződik. A 4-7 hőelemek szárait réz és konstantán huzalok (40 pV/K érzékenységgel) vagy réz és nikkel huzalok (20 pV/K érzékenységgel) képezik. A szárak eltérő anyagára a megfelelő vonal eltérő vastagsága utal.Figure 1 illustrates the conceptual design of a differential thermocouple chain commonly used for heat flow detection. A plurality of thermocouples are provided on the upper panel 2 and on the bottom panel 3 and the bottom panel 3 of a heat and electrical insulating base plate 1 with suitably dimensioned thermal insulation (conductive) characteristics. Each of the thermocouples has + stems and stems, which are always interconnected on one of the upper and lower panels 2 and 3. The thermocouples 4, 5, 6 and 7 shown in Fig. 1 are electrically arranged in series in a thermally parallel circuit, summing their thermoelectric voltage (which depends on the temperature difference between the top and bottom panels 2 and 3). The stems of the thermocouples 4-7 are copper and constant wire (with a sensitivity of 40 pV / K) or copper and nickel (with a sensitivity of 20 pV / K). The different material of the stems is indicated by the different thickness of the corresponding line.
Ahhoz, hogy az 1. ábrán vázolt elrendezés hőáram érzékelőként alkalmazható legyen, gondoskodni kell arról, hogy a 2 és 3 felső és alsó lapok hőmérséklete egyenletes legyen, azaz a lapsíkon belül hőmérsékletkülönbség lehetőleg ne keletkezzen.In order for the arrangement illustrated in Fig. 1 to be applicable as a heat flow sensor, it is necessary to ensure that the temperature of the top and bottom panels 2 and 3 is uniform so that a temperature difference is not possible within the sheet plane.
A 2. ábrán a találmány szerint kialakított hőáramérzékelő első kiviteli alakjának metszeti szelvényét tüntettük fel, az érthetőség kedvéért torzított léptékben. Az 1 alaplemezt üvegszállal erősített térhálósodó műgyanta lemez képezi. Az 1 alaplemezen keresztirányú furatok helyezkednek el, célszerűen az 5-9. ábrákon vázolt elrendezésben. A furatok a bennük kialakított villamos vezető anyagától függően két csoportra oszthatók. Az első típusú 8 furatok belső felülete lyukgalvanizálási technológiával kialakított réz bevonattal, a második típusú 9 furatoké pedig lyukgalvanizált nikkel bevonattal van ellátva, ezek a bevonatok képezik az elemi hőelemek szárait. A 2. ábrán a réz bevonatot vastag folytonos vonal, a nikkel bevonatot szaggatott vonal jelöli.Figure 2 is a sectional view of a first embodiment of a heat flow detector according to the invention in a distorted scale for clarity. The base plate 1 is a glass fiber reinforced cross-linked resin plate. The base plate 1 is provided with transverse holes, preferably in positions 5-9. Figs. The holes can be divided into two groups, depending on the conductive material of the holes. The inner surface of the first type of bore 8 is provided with a copper plating formed by hole electroplating and the second type of bore 9 has a plated nickel plated nickel plating which forms the stems of the elemental thermocouples. In Fig. 2, the copper coating is indicated by a solid solid line and the nickel coating is indicated by a dashed line.
Az 1 alaplemez lapfelületein réz fóliából kialakított 10 bevonat van, amely megfelelő konfigurációban van elrendezve. A réz fólia minden furat nyílása környezetében létezik és a furatokban kialakított vezető rétegek a lyukgalvanizálás során a fóliával érintkezésbe lépnek. Az 1 alaplapon kialakított fólia gondoskodik az egyes hőelemek soros kapcsolásáról, továbbá a hőáramérzékeléshez szükséges termikus feltételek biztosításáról. A soros kapcsolás miatt az egyes 8 és 9 furatokban keletkező termofeszültségek irányát aThe base surfaces 1 have a copper foil coating 10 arranged in the appropriate configuration. The copper foil exists around the opening of each hole and the conductive layers formed in the holes come into contact with the foil during the electroplating. The foil formed on the motherboard 1 ensures the serial connection of the individual thermocouples and ensures the thermal conditions necessary for the detection of the heat flux. The direction of the thermal voltages generated in each of the bores 8 and 9 due to the series connection is a
2. ábrán nyíllal jelöltük. A 2. ábrán vázolt hőáramérzékelő itt leírt felépítéséből adódik, hogy előállítása legcélszerűbben nyomtatott áramköri lapból, az ilyen lapok készítéséhez szokásosan és tömegszerűen alkalmazott ismert technológiával oldható meg. A 10 bevonat vezető elrendezése maratással, a termőelemek szárai pedig lyukgalvanizálással készíthetők. Az ismert technológia felhasználása az eddig egyedileg készített hőáramérzékelő lapok árát csökkenti, a szubjektív hibákat kiküszöböli és számos olyan előnnyel is rendelkezik, amelyet a 10 bevonat célszerű kialakítása tesz lehetővé.Figure 2 shows an arrow. It is apparent from the construction of the heat flux detector described in Figure 2 that it is most conveniently manufactured from a printed circuit board using known and conventional techniques for making such boards. The conductive arrangement of the coating 10 may be formed by etching and the stems of the crop members may be formed by punching. The use of known technology reduces the cost of hitherto custom-made heat flux sensors, eliminates subjective errors and has many advantages that can be achieved by the practical design of the coating.
Az itt leírt elrendezés alkalmazása azonban nem teszi lehetővé réz-konstantán hőelemek kialakítását, mert a lyukgalvanizálási technológiával ötvözetek nem képezhetők ki. A réz-nikkel hőelem 20 pV/K érzékenysége azonban a tetszőleges számú soros kapcsolat lehetősége miatt a legtöbb felhasz-’ pálásnál elegendő.However, the use of the arrangement described herein does not allow for the formation of copper-constant thermocouples because the alloying technology does not allow the formation of alloys. However, the sensitivity of the copper-nickel thermocouple to 20 pV / K is sufficient for most applications due to the possibility of any number of serial connections.
A 3. ábrán a 2. ábrán vázolt hőáramérzékelőtől különböző, de ahhoz mégis nagymértékben hasonlító elrendezést szemléltettünk. A különbséget az képezi, hogy a 9 furatokban lyukgalvanizálás helyett konstantánból (réz-nikkel ötvözet) készített 11 szegecseket helyeztünk el, ezek képezik a hőelemek egyik szárát. Az 1 alaplemezen a 10 bevonat kialakítása és a 8 furatok rézzel való bevonása 3 változatlan. A 11 szegecsek villamos csatlakoztatásának tökéletesítése céljából lehetőség van egy további galvanizálási lépésben 12 rézbevonat kialakítására, amely a 2 és 3 felső és alsó lapok felületein a 10 bevonatot fedi.Figure 3 illustrates an arrangement different from, but very similar to, the heat detector shown in Figure 2. The difference is that in the bores 9, instead of hole galvanizing, rivets 11 made of constant (copper-nickel alloy) are placed, which form one of the legs of the thermocouples. The coating 10 on the base plate 1 and the coating of the holes 8 with copper are unchanged. In order to improve the electrical connection of the rivets 11, it is possible, in a further galvanizing step, to form a copper coating 12 which covers the coating 10 on the surfaces of the upper and lower plates 2 and 3.
A 4. ábrán a 2. ábra szerinti elrendezésből indultunk ki, és a találmány szerinti hőáramérzékelő egy célszerű szerkezeti kialakítását szemléltettük. Az 1 alaplemez és a mérendő fal között jó hőátadási kapcsolatot kell létesíteni, és gondoskodni kell arról, hogy a 2 és 3 felső és alsó lapfelületek a lehetőség szerint izotermikusak legyenek. Ezt a feltételt, továbbá a hőelemek védelmét az esetleges fizikai és egyéb (korróziós, stb.) behatások ellen további lap vagy lapok alkalmazásával lehet biztosítani. A 4. ábra szerinti kiviteli alaknál az 1 alaplemezt mindkét oldalon egy-egy 13, ill. 14 lap vonja be. A 13 és 14 lapok anyaga elsősorban a hőáramérzékelő rendeltetésétől függ. Legcélszerűbb azonban a többréteges nyomtatott áramköri lapok ismert technológiájának adaptálásából kiindulva a 13 és 14 lapokat is üvegszál erősítésű műgyanta lapból kiképezni. Egy másik lehetőség például megfelelő minőségű gumilemezek felragasztása az 1 alaplemez egyik vagy másik oldalára.Figure 4 proceeds from the arrangement of Figure 2 and illustrates a preferred embodiment of the heat flow sensor of the present invention. It is necessary to establish a good heat transfer connection between the base plate 1 and the wall to be measured and to ensure that the upper and lower plate surfaces 2 and 3 are, as far as possible, isothermal. This condition, as well as the protection of the thermocouples against possible physical and other effects (corrosion, etc.) can be ensured by the use of additional sheet or sheets. In the embodiment of Fig. 4, the base plate 1 is provided with 13 and 13 plates on each side respectively. Cover 14 sheets. The material of the plates 13 and 14 depends primarily on the purpose of the heat flow sensor. However, starting from adapting the known technology of multilayer printed circuit boards, it is most advisable to make the boards 13 and 14 also made of fiberglass reinforced resin board. Another possibility is, for example, to attach rubber sheets of sufficient quality to one or the other side of the base plate 1.
Bár elvileg csak az 1 alaplemez egyik oldalát kell ilyen védőlappal ellátni, a homogenizálás és a védelem miatt előnyös mindkét oldalon való alkalmazásuk.Although, in principle, only one side of the base plate 1 should be provided with such a shield, their use on both sides is advantageous for homogenization and protection.
Az 5. és 6. ábrák a 2., ill. 3. ábrák szerint kialakított találmány szerinti hőáramérzékelő 1 alaplemezének egy alapegységét szemléltetik valósághű léptékben. Az 5. ábrán a 2 felső lap, a 6. ábrán pedig a 3 alsó lap elrendezése látható. Ha az 5. és 6. ábrákat képzeletben egymással fedésbe hoznánk a rajzon vázolt helyzetben, ahol az A kivezetések közvetlenül egymás fölé esnek, akkor a kétoldalasán nyomtatott 1 alaplemez struktúráját kapjuk vissza.Figures 5 and 6 illustrate Figures 2 and 2 respectively. 3 shows a basic unit of the base plate 1 of the heat flow detector according to the invention on a realistic scale. Figure 5 shows the arrangement of the top sheet 2 and Figure 6 shows the arrangement of the bottom sheet 3. Figures 5 and 6 are fictitiously superimposed in the position shown in the drawing, where the terminals A are directly above one another, thus reproducing the structure of the base plate 1 printed on both sides.
A 2 és 3 felső és alsó lapokon négy sorban és négy oszlopban tizenhat négyszögletes 15 rézfelület található. A 9 furatok egy-egy ilyen 15 rézfelület középpontjában helyezkednek el a bennük kialakított nikkelbevonattal (2. ábra) vagy a konstantán 11 szegeccsel (3. ábra). A 8 furatok a 15 rézfelülettől elkülönült, azzal 16 szalagon keresztül összekapcsolt kisméretű 17 mezők közepén helyezkednek el, a 17 mezők a 2 felső lapon és a 3 alsó lapon egymással fedésben vannak. Ha az 5. ésThe top and bottom panels 2 and 3 have sixteen rectangular copper surfaces 15 in four rows and four columns. The holes 9 are located at the center of one of these copper surfaces 15 with the nickel plating formed therein (Fig. 2) or the constant rivet 11 (Fig. 3). The holes 8 are located in the center of small fields 17 separated from the copper surface 15 by a strip 16 connected thereto, the fields 17 on the top plate 2 and the bottom plate 3 overlapping each other. If 5 and
6. ábrákat egymással összehasonlítjuk, akkor kitűnik, hogy a 15 rézfelületek egymással fedésben vannak, de a 16 szalagok már nem, és a 16 szalagok megfelelő vezetése gondoskodik az egyes elemi termoeiemek célszerű soros kapcsolásáról.Comparison of Figures 6 shows that the copper surfaces 15 are overlapping, but that the strips 16 are no longer, and that the proper conductivity of the strips 16 provides a convenient serial connection of each elemental thermocouple.
A 7. ábrán az 5. és 6. ábrán vázolt alapegység hőelemeinek villamos kapcsolódását szemléltetjük. Az A kivezetés az egyik belső 15a rézfelülethez csatlakozik, majd a kapcsolat körkörösen folytatódik és az elemi me4 zők összeköttetése spirális alakban történik. A 8. ábrán a 7. ábrán vázolt 18 alapegység szimbolikus jelölése látható, amely tizenhat hőelem soros kapcsolatát reprezentálja.Figure 7 illustrates the electrical connection of the thermocouples of the base unit shown in Figures 5 and 6. Terminal A is connected to one of the inner copper surfaces 15a, and then the connection continues in a circular fashion, and the elemental fields are connected in a spiral shape. FIG. 8 is a symbolic representation of the base unit 18 shown in FIG. 7, representing a serial connection of sixteen thermocouples.
A hőelemek spirális elrendezése a laterális hőáramok hatásának kompenzálása céljából jelentős. A hőáram mérése mindig a lapsíkra merőleges irányban történik. Különösen a szélek hütő hatása, továbbá az esetleges inhomogén eloszlás miatt előfordulhat, hogy az 1 alaplemezen keresztül oldalirányú hőáram is folyik, ami a méréseket meghamisíthatná. A tapasztalatok szerint a laterális hőáramok izotermái a szélekkel párhuzamos alakzatot vesznek fel. Ha azonos számú hőelem helyezkedik el egy izotermán, akkor a laterális áramlásokból adódó különbségek kompenzálódnak, a keletkező termofeszültség csak a két lapfelület hőmérsékletkülönbségével, azaz a normál irányú hőáramlással lesz arányos.The spiral arrangement of the thermocouples is significant to compensate for the effects of lateral heat fluxes. The heat flow is always measured perpendicular to the plane of the sheet. In particular, due to the cooling effect of the edges and the possible inhomogeneous distribution, there may be a lateral heat flow through the base plate 1, which could falsify the measurements. Experience has shown that isotherms of lateral heat currents assume a shape parallel to the edges. If an equal number of thermocouples are located on an isotherm, the differences from the lateral flows are compensated for, the resulting thermal stress being proportional only to the temperature difference between the two sheet surfaces, i.e. the normal heat flow.
A hőelemek környezetében a termostabilitást a viszonylag nagyméretű 15 rézfelületek adják. A réz átvezetéseket tartalmazó 8 furatok környezetében ilyen nagy felületek kialakítása szükségtelen, célszerűbb a hőelemet képező 9 furatok hőstabilizálása céljára felhasználni a rendelkezésre álló lapfelületet.The thermostability in the vicinity of the thermocouples is provided by the relatively large copper surfaces. Such large surfaces are unnecessary in the vicinity of the holes 8 containing the copper passageways, and it is preferable to use the available sheet surface to heat-stabilize the holes 9 forming the thermocouple.
Nagyobb méretű lapfelülettel rendelkező hőáramérzékelők kialakítását a 9. ábra szemlélteti. A 9. ábrán négy sorban és négy oszlopban tizenhat szimbolikusan jelölt 18 alapegység van, az egyes alapegységek kivezetései külön-külön is ki vannak vezetve, és egyúttal a 7. ábrán vázolttal azonosan belülről kiinduló spirális mentén sorosan is vannak kapcsolva. A teljes soros kapcsolásból a hőáram értéke, az egyes 18 alapegységek elkülönült méréséből pedig az eloszlás egyenletessége mérhető.Figure 9 illustrates the design of heat flow sensors with a larger surface area. In Fig. 9, four rows and four columns have sixteen symbolically denoted base units 18, the terminals of each base unit being individually led and simultaneously connected in series along a spiral starting from the inside, as shown in Fig. 7. The value of the heat flux from the full series connection and the uniformity of the distribution from the individual measurements of each base unit 18 can be measured.
A találmány szerinti hőáram érzékelő kis és nagy felületeken egyaránt alkalmazható, a könnyű és stabil méretbeállítás és a precíz, olcsó gyártás miatt ára alacsony, minőségi jellemzői pedig egyöntetűen kedvezők. A laterális áramlás ellen a szerkezet érzéketlen. Külön sajátosságként említendő, hogy a lyukgalvanizált változatnál a galvánréteg vastagsága a gyártás során precízen beállítható, ezzel a keresztirányú hővezetés meghatározott része a galvánrétegre koncentrálható. Az ilyen koncentrálás előnye, hogy a hordozó 1 alaplemez anyagának esetleges öregedése a hővezetési tényezőt csak másodlagosan tudja befolyásolni, ebből pedig igen nagy időbeni stabilitás adódik.The heat flow sensor of the present invention is suitable for use on both small and large surfaces, because of its easy and stable size adjustment and precise, inexpensive manufacturing with low price and uniform quality. The structure is insensitive to lateral flow. As a special feature, in the galvanized version, the thickness of the galvanic layer can be precisely adjusted during manufacture, thereby concentrating a certain portion of the transverse thermal conductivity on the galvanic layer. The advantage of such concentration is that the possible aging of the substrate material of the substrate 1 can only have a secondary effect on the thermal conductivity factor, which results in very high stability over time.
Ismert módon a hőelemek feszültsége hőmérsékletfüggő. A megfelelő kalibrálás biztosítása céljából az 1 alaplemezen egy hőmérsékletérzékelő, például egy különálló hőelem is kialakítható, amely kalibrálási, hitelesítési célokat szolgál.The voltage of the thermocouples is known to be temperature dependent. In order to ensure proper calibration, a temperature sensor, such as a separate thermocouple, may be provided on the base plate 1 for calibration and calibration purposes.
Az itt leírt találmány szerinti megoldás a felhasználási területtől és a realizálási le-4193549 hetőségektől függően számos egyéb változatban is elkészíthető, ezek az alternatívák azonban mind a találmány alapgondolatához tartoznak, szakember számára kézenfekvőnek tekinthetők.The invention described herein can be made in many other variants, depending upon the field of application and the feasibility of implementation, but these alternatives are all within the scope of the invention and are readily apparent to those skilled in the art.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU445183A HU193549B (en) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU445183A HU193549B (en) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT35845A HUT35845A (en) | 1985-07-29 |
| HU193549B true HU193549B (en) | 1987-10-28 |
Family
ID=10967996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU445183A HU193549B (en) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU193549B (en) |
-
1983
- 1983-12-23 HU HU445183A patent/HU193549B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT35845A (en) | 1985-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6278051B1 (en) | Differential thermopile heat flux transducer | |
| US4197738A (en) | Thermal fluxmeter or heat flow meter | |
| JP2649491B2 (en) | SMD structure resistor, method of manufacturing the same, and printed circuit board to which the resistor is attached | |
| US4513273A (en) | Transducer for current measurement | |
| JPH0197817A (en) | Thermal aerometer | |
| US11391759B2 (en) | Multi-piece current shunt with conductive channel for uniform current flow | |
| US10393598B1 (en) | Heat flux gage | |
| US10401392B2 (en) | Shunt thermocouple | |
| KR101628414B1 (en) | Sensor device and method for menufacture | |
| US4502339A (en) | Thermal pulse emitter or detector element | |
| US6994468B2 (en) | Heat flux comparator | |
| US3995249A (en) | Resistors | |
| US4631350A (en) | Low cost thermocouple apparatus and methods for fabricating the same | |
| US2945180A (en) | Shunts for printed circuit meters | |
| HU193549B (en) | Heat flux sensor in particular for the measurement of streaming heat throught the walls | |
| US6469614B2 (en) | Printed circuit boards having at least one metal layer | |
| US4567365A (en) | Sensor of energy flux, in particular heat flux and visible and infrared radiation | |
| US1407147A (en) | A corpora | |
| US3194071A (en) | Heat flow meter | |
| CN206725640U (en) | A kind of current sensing component | |
| CN212007576U (en) | Thermocouple cold end compensation bridge, thermocouple assembly and temperature sensor | |
| US4775435A (en) | Method of manufacturing a liquid level probe | |
| JPH0227569Y2 (en) | ||
| CN1157595C (en) | Compensating element for a sensor | |
| CN215573424U (en) | Heat insulation panel and device with heat insulation function |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |