ITTO20070321A1 - Sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale e suo procedimento di produzione - Google Patents

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Roberto Limbarinu
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Boris Domenico Limbarinu
Roberto Limbarinu
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Description

"SONDA DI TEMPERATURA A TERMOCOPPIA IN OSSIDO MINERALE E SUO PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE"
RIASSUNTO
La sonda di temperatura comprende un elemento sensibile (il) ad isolamento minerale ed un cavo di estensione (12), in cui i terminali dei due fili conduttori (13) dell'elemento sensibile (il) sono attestati contro i corrispondenti terminali dei con-duttori elettrici (14) del cavo di estensione (12), provvedendo una giunzione elettrica in corrispondenza di un corpo di collegamento meccanico. Secondo l'invenzione, detto corpo di colle-gamento (15) è formato in una materia plastica termoindurente, capace di resistente a temperature dell'ordine di circa 400 -450 °C, costampata rispetto a detta giunzione elettrica.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione concerne una sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale. L'invenzione concerne inoltre il procedimento di produzione di tale sonda di temperatura.
Stato della tecnica
Le note sonde di temperatura a termocoppia in ossido minerale sono sostanzialmente costituite da due elementi:
- un elemento sensibile ad isolamento minerale,
- un cavo di estensione.
L'elemento sensibile ad isolamento minerale comprende una cop-pia di fili conduttori omogenei, diversi e costituenti l'intera termocoppia .
Il cavo di estensione è un prolungamento del circuito termoe-lettrico, a partire da una regione prossima al punto di misura fino al punto di riferimento, ottenuto con una coppia di con-duttori normalmente uguali a quelli della termocoppia, ma di qualità e costruzione diversa. Al cavo di estensione si richie-de di produrre la stessa forza elettromotrice della termocop-pia.
Questi due elementi vengono opportunamente collegati tra loro attraverso una puntatura elettrica, saldatura laser o qualsiasi altro tipo di giunzione elettrica.
Inoltre, è necessario isolare questa giunzione elettrica dall'ambiente circostante e dalla possibilità che i due condut-tori possano accidentalmente andare in corto circuito, provo-cando una falsa lettura di temperatura.
Questa operazione viene attualmente svolta con le seguenti modalità, formando una giunzione cosiddetta "transizione metalli-ca":
- puntatura elettrica o saldatura laser tra i due elementi (elemento sensibile ad isolamento minerale cavo di estensione); - posizionamento di un film di mica tra i due conduttori onde evitare il loro corto circuito;
- ricopertura della giunzione con resina epossidica avente una resistenza alla temperatura di 250 °C massima;
- ricopertura di questa zona mediante materiale metallico che viene fissato meccanicamente per crimpatura su entrambi gli elementi.
Tuttavia, l'esposizione della transizione metallica a tempera-ture prossime ai 250 °C espone la sonda di temperatura a termo-coppia in ossido minerale ai seguenti inconvenienti:
- possibilità che, a causa di sollecitazioni meccaniche, la giunzione possa andare in corto circuito creando un nuovo giun-to di misura e sfalsando cosi la lettura di temperatura;
- possibilità che l'umidità penetri all' interno della transi-zione, in quanto non è più garantita una sigillatura adeguata; la sonda può perdere il suo isolamento verso massa e verso i conduttori provocando alterazioni di misura;
- possibilità che nella giunzione, per effetto della dilatazio-ne dei materiali, si crei un falso contatto;
- possibilità di rotture della giunzione elettrica, in quanto, a causa di differenti coefficienti di dilatazione termica, il reciproco posizionamento fra elemento sensibile ad isolamento minerale e cavo di estensione non è garantito.
La presente invenzione, partendo dalla nozione di tali inconve-nienti, intende porvi rimedio.
Uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere una sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale, la cui giunzione non sia esposta a rischio di corto circuito a causa delle sollecitazioni meccaniche della transizione.
Un altro scopo dell'invenzione è quello di provvedere una sonda di temperatura del tipo specificato, in cui l'umidità non possa penetrare all' interno della transizione.
Un altro scopo ancora dell'invenzione è quello di provvedere una sonda di temperatura del tipo indicato, la cui giunzione sia esente dal rischio di falsi contatti, per effetto della dilatazione dei materiali.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di provvedere una sonda di temperatura del tipo suddetto, in cui sia garantita la stabilità del reciproco posizionamento fra elemento sensibile ad isolamento minerale e cavo di estensione.
Ancora un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di provvede-re un procedimento di produzione di tale sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale, che sia di semplice ed economi-ca attuazione.
In vista di tali scopi, la presente invenzione provvede una sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale, la cui caratteristica essenziale forma oggetto della rivendicazione 1. L'invenzione provvede inoltre un procedimento di produzione di tale sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale, la cui caratteristica essenziale forma oggetto della rivendicazione 3.
Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono descritte nelle ri-vendicazioni dipendenti.
Le rivendicazioni suddette si intendono qui integralmente ri-portate.
Secondo la presente invenzione, viene formato un corpo di collegamento meccanico tra l'elemento sensibile della termocoppia e il cavo di estensione, provvedendo una protezione del colle-gamento elettrico tra detto elemento sensibile e detto cavo, mediante costampaggio di una materia plastica termoindurente capace di resistente a temperature dell'ordine di circa 400 -450°C.
La presente invenzione risulterà maggiormente dalla descrizione dettagliata che segue con riferimento al disegno allegato, for-nito a solo titolo di esempio non limitativo in cui:
la fig. 1 è una vista prospettica della sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale secondo una forma esemplifica-tiva di realizzazione dell'invenzione;
- la fig. 2 è una vista di dettaglio a scala maggiore ed in spaccato parziale del particolare II di fig. 1.
Con riferimento ai disegni, con 10 è indicata nel suo insieme la sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale secon-do il detto esempio di realizzazione dell'invenzione.
Detta sonda di temperatura 10 comprende un elemento sensibile il ad isolamento minerale ed un cavo di estensione 12.
Detto elemento sensibile il comprende una coppia di fili con-duttori elettrici omogenei 13, diversi e costituenti l'intera termocoppia .
Detto cavo di estensione 12 comprende una coppia di conduttori elettrici 14 sostanzialmente uguali a quelli della termocoppia, ma di qualità e costruzione diversa.
I terminali dei due fili conduttori 13 della termocoppia il so-no attestati contro i corrispondenti terminali dei conduttori elettrici 14 del cavo di estensione 12, realizzando una giun-zione elettrica in corrispondenza di un corpo di collegamento meccanico 15 tra detto elemento sensibile della termocoppia il e detto cavo di estensione 12.
Secondo l'invenzione, detto corpo di collegamento 15 è costi-tuito in una materia plastica termoindurente, capace di resi-stente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450 °C , costampata rispetto a detta giunzione elettrica.
In particolare, detto corpo di collegamento 15 è formato da una capsula in una materia plastica termoindurente, capace di resi-stente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450 °C , co-stampata e strettamente avvolgente rispetto a detta giunzione elettrica .
La sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale 10 se-condo l'invenzione comprende quindi una transizione 15 in mate-riale termoplastico costampato.
Vantaggiosamente detto materiale termoplastico è di tipo siliconico, bachelitico, melamminico.
Detta transizione 15 assicura il mantenimento delle di tutte le seguenti caratteristiche, fino ad un temperatura di lavoro dell'ordine di circa 400 °C - 450 °C.
a) Resistenza meccanica
Il costampaggio della transizione 15 elimina l'inconveniente delle differenti dilatazioni di materiale, che nelle sonde di temperatura note determinano le rotture tra i conduttori elet-trici, e ciò in quanto il materiale costampato è l'unico coin-volto nella protezione della giunzione e ne garantisce il funzionamento per le sopra indicate temperature di lavoro.
b) Eliminazione di stress meccanici
Non è più necessario sottoporre a crimpature meccaniche né il cavo di estensione, né l'elemento sensibile ad isolamento mine-rale; ne consegue l'eliminazione di possibili punti di fragilità meccanica dovuta a tensioni residue.
c) Impossibilità di corto circuito tra i conduttori elettrici dell'isolamento a ossido minerale e quelli del cavo di esten-sione.
La giunzione non è coperta con una camicia metallica (come invece avviene nelle sonde termiche note); è quindi impossibile che i conduttori possano accidentalmente andare in corto cir-cuito con la massa del sensore.
d) Impossibilità di falsi contatti della giunzione che determi-nano errori di lettura
La giunzione completamente costretta all'interno della transi-zione costampata non è soggetta a movimenti reciproci dei con-duttori elettrici e dovuti alla differente dilatazione alla temperatura di lavoro (circa 400 - 450 °C). Questo elimina ogni rischio di interruzione del segnale e di corto circuito fra i conduttori stessi.
e) Sigillatura all' umidità
Gli elementi sensibili di una termocoppia ad isolamento minera-le nota sono soggetti, causa 1'igroscopicità del materiale iso-lante, ad assorbimento di umidità all'interno della guaina di protezione, in materiale metallico o ceramico, che protegge la termocoppia dall'ambiente di misura. Se tale inconveniente si verifica, il funzionamento della termocoppia viene compromesso. Si immagini durante il funzionamento il giunto caldo esposto ad una temperatura diversa da quella ambiente ed il giunto freddo o transizione esposto a temperatura ambiente.
Per effetti termodinamici, si crea lungo l'asse dell'elemento sensibile ad isolamento minerale un gradiente di temperatura e, lungo il gradiente di temperatura, si determina un punto nel quale sono presenti condizioni di temperatura, pressione ed umidità relativa tali che è presente condensa, ovvero acqua. La presenza di acqua corrisponde ad un corto circuito fra i termo-elementi ed eventualmente fra elementi e guaina; ciò comporta variazioni significative del segnale generato.
Invece, la sigillatura dell'estremità aperta dell' elemento sensibile ad isolamento minerale garantita, secondo l'invenzio-ne, dalla transizione costampata in materiale termoplastico preserva lo stesso da qualsiasi contatto con l'ambiente esterno e quindi anche con l'umidità.
Naturalmente, numerose varianti potranno in pratica essere apportate rispetto a quanto descritto ed illustrato a solo titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione e quindi dal dominio della presente privativa industriale.

Claims (6)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sonda di temperatura a termocoppia in ossido minerale com-prendente un elemento sensibile (11) ad isolamento minerale ed un cavo di estensione (12), in cui detto elemento sensibile (11) include una coppia di fili conduttori elettrici omogenei (13), costituenti la termocoppia, mentre detto cavo di esten-sione (12) include una coppia di conduttori elettrici (14) so-stanzialmente corrispondenti a quelli della termocoppia, ed in cui i terminali dei due fili conduttori (13) della termocoppia (11) sono attestati contro i corrispondenti terminali dei con-duttori elettrici (14) del cavo di estensione (12), provvedendo una giunzione elettrica in corrispondenza di un corpo di colle-gamento tra detto elemento sensibile della termocoppia (11) e detto cavo di estensione (12), caratterizzata dal fatto che detto corpo di collegamento (15) è costituito in una materia plastica termoindurente, capace di resistente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450 °C, costampata rispetto a detta giunzione elettrica.
  2. 2. Sonda di temperatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto corpo di collegamento (15) è forma-to da una capsula in una materia plastica termoindurente, capa-ce di resistente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450 °C , costampata e strettamente avvolgente rispetto a detta giunzione elettrica.
  3. 3. Sonda di temperatura secondo la rivendicazione 1 e/o 2, ca- ratterizzata dal fatto che detto materiale termoplastico è di tipo siliconico, bachelitico o melamminico.
  4. 4. Procedimento di produzione di un sonda di temperatura a ter-mocoppia in ossido minerale secondo una o più delle rivendica-zioni precedenti, caratterizzato dal fatto che viene formato un corpo di collegamento (15) tra l'elemento sensibile (il) della termocoppia e il cavo di estensione (12), provvedendo una pro-tezione del collegamento elettrico tra detto elemento sensibile e detto cavo, mediante costampaggio di una materia plastica termoindurente capace di resistente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450°C.
  5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che viene formato un corpo di collegamento a capsula (15) in una materia plastica termoindurente, capace di resi-stente a temperature dell'ordine di circa 400 - 450 °C , co-stampata e strettamente avvolgente rispetto a detta giunzione elettrica tra l'elemento sensibile (il) della termocoppia e il cavo di estensione (12),
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 e/o 5, caratteriz-zato dal fatto che viene impiegato un materiale termoplastico è di tipo siliconico, bachelitico o melamminico. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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