Claims (2)
20 заливочного компаунда из электроизол ционного материала, состо щего из центрального 3 и периферийных 4 и 5 слоев. Глубина торцовых участков компаунда с присадкой на 0,5 25 1., 5 диаметра проволоки превышает уровень размещени спаев термоэлементов , а центральный слой компаунда может быть выполнен из вспененного теплоизол тора. Такое соотноше30 ние обеспечивает достаточно малую инерционность при достаточно высоко чувствительности, в периферийные 4, 5 по толщине датчика слои введена теплопровод ща присадка в виде мелкодисперсного по рошка нитрида бора, предпочтительно в количрстве 70 - 90% от объема периферийных слоев. работает следующим образо Одна из поверхностей датчика теп лового потока контактирует с исследуемым объектом (не показан), темпе ратуру которого измер ют, друга че рез плоский термодатчик (не показан с регул тором температуры, полупров никовой термоэлектробатареей, Пос ле осуществлени контакта датчика теплового потока с поверхностью исследуемого объекта через периферийный слой компаунда проходит теплово поток, которыйJнаталкива сь на низк теплопроводныйцентральный слой 3 компаунда, быстро затухает, обеспеч ва прогрев периферийного сло 4 до температуры исследуемого объекта, В результате обеспечиваетс равномерный прогрев гор чих спаев дифференциальных элементов плоской спирали и по вление в цепи датчика мощного сигнала, свидетельствующего об изменении температуры зтих спаев. По выходному сигналу датчика, указывающему на наличие и направление теплового потока, осуществл ют подвод (отвод) тепла от регул тора к периферийному слою 5 компаунда дл обеспечени соответстви гор чих и регулируемых спаев батареи дифференциальных элементов. При прохождении через периферийный слой 5 ком паунда тепловой поток от регул тора , наталкива сь на низкотеплопроводный центральный слой 3, измен ет его температуру, обеспечива равномерный прогрев регулируемых спаев дифференциальных элементов батареи, По достижении соответстви температур гор чих и регулируемБК спае уровень выходного сигнала датчика несколько уменьшаетс , а при выравнивании зон центрального сло 3 кам чпаунда, граничащих с периферийными сло ми 4, 5 и прогретьйс до одинаковой температуры, стремитс к нулю. Использование вспененного низкотеплопроводного материала обеспечивает наибольшую контрастность теп-лопроводности центрального и периферийного слоев заливки датчика. Периферийный слой 5 компаунда вследствие высокой теплопроводноети обеспечивает выравнивание на поверхности датчика возможных температурных перекосов, обусловленных неравномерным подводом тепла от регул тора , разогревом термодатчика измерительным токоми отвода тепла по его электродам, что приводит к повышению чувствительности датчика за СЧ9Т обеспечени участи в формировании выходного сигнала не отдельных , а большинства термбэлектродов батареи. Периферийный слой компаунда 5, обеспечива отвод тепла от термодатчика , повышает величину проход щего через него измерительного тока, что дает возможность упростить вторичную аппаратуру, что особенно важно при проведении температурных измерений , например, в шахтах, опасных по газовому и пылевому режимам. Использование в качестве теплопроводной присадки мелкодисперсного порошка нитрида бора обусловлено равномерным распределением по объему периферийных слоев и его высокой теплопроводностью в результате отсутстви на поверхности дисперсных частичек окисиой пленки, что имеет место У медного или алкминиевого порошков , снижающих теплопроводность периферийных слоев. При этом при количестве мелкодисперсного порошка, меньшем 70%, наблюдаетс стирацие резких границ теплопроводности между периферийными 4, 5 и центральшлм 3 сло ми компаунда1, привоп щее к ухудшению динамических характеристик датчика, а при содержании порошка, превышающем 90% от объема периферийных слоев, наблюдаетс неравномерность теплопроводности и локальное снижение теплопроводности отдельных участков периферийных слоев 4, 5 в результате наличи воздушн11х прослоек между дисперсными частицами порошка, что приводит к снижению равномерности прогрева спаев батареи и, как следствие , к снижению чувствительности индикатора. Датчик изготавливают следующим образом, Плоскую спираль укладывают в кольцевой корпус, объем которого заполн ют материалом компаунда центрального сло , осуществл ют двустороннее обжатие датчика,.дифференцировано сбрасыва усилие обжати в межвит- . ковом пространстве спирали, .вытесн ют излишнее количество материала компаунда, а затем, зафиксировав полученное распределение усилий обжати , полимеризуют центральный слой компаунда до момента фиксации формы спирали. Образовавшиес периферийные полости з аполн ют предварительно подготовленной смесью теплопроврдной присадки с материалом заливочного смол ного компаунда. При этом на к:аждый из периферийных слоев выцел т 3-5%. материала смеси больше, ем объем соответствующих периферийных полостей. После этого осуществл ют опрессовку датчика теплового потока и окончательно полимеризуют материал компаунда. Пределы превкопени В14цел емс го м териала смеси над объемом периферий ных полостей корпуса выбирают исход из необходимости обеспечени надежного сцеплени центрального и пе риферийного слоев компаунда, внедрени при опрессовке диспергированных частиц порошка теплопроводной присадки в материал центрального сл компаунда. При несоблкпении нижнего предела (3%) снижаетс надежность сцеплени , привод ща к возможному расслоению компаунда и, как следств этого, к сокращению срока службы да чика, при повышении верхнего предела (5%) не обеспечиваетс равномерность периферийных слоев по толщине и возникает веро тность механического повреждени батареи дифференциальных термоэлементов при опрессовке датчика. Оснастка состоит из стальных дис ков 6, ограничивающих обжатие/ с наклеенными в их витках эластичными элементами 7 из селиконовой резины и герметизирующих прокладок 8 в виде тонкой фторопластовой пленки. Спира-ль 1 укладывают в кольцево корпус 2. Помещают индикатор на оснастку , установленную горизонтально эластичным элементам вверх, обеспечивают прокладкой 8 герметичность з зора между эластичным элементом 7 и кольцевым корпусом 2/ заполн ют объем последнего материалом заливоч ного компаунда. Затем устанавливают ответную оснастку (эла.стичный элемент 7 направлен вниЭ). Через герме тизирующую прокладку 8 сдвигают ограничивающие диски б до упора их плоскостей в торцы кольцевого корпуса 2. Эластичные элемента в точка контакта с плоской спиралью 1 сжимаютс , от спаев дифференциальных термоэлементов оттесн ют материал центрального сло 3 котаунда. И&лишнее количество материала крмпаун да отвод т через отверстие (не показано ) в кольцевом корпусе 2. Элас тичность селиконовой резины, из которой изготавливают эластичные элементы 7, исключает см тие плоской спирали 1 из териоэлектродной проволоки с лентой 9, формирующей спираль . . Предложенное устройство позвол ет повысить точность измерений стационарных и нестационарных температур, сократить врем получени .корректной информации о температуре объекта за счет снижени его термической инерционности, дает возможность индицировать соответствие температур исследуемого объекта и термодатчика, не ожида прогрева устройства по всей его толщине до температуг л объекта. Формула изобретени 1.Датчик теплового потока, содержащий батарею дифференциальных термоэлементов , выполненную в виде плоской спирали и заформованную в ксмпаунд из низкотеплопроводного материала , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений за счет уменьшени инерционности датчика, в торцовые участки компаунда введена теплопроводна присадка на глубину, превышающую уровень размгацени спаев термоэлементов. 2.Датчик по п. 1, отличающий с тем, что в качестве теплопроводной присадки использован мел кодисперсный порошок нитрида бора. 3.Датчик по п. 1, отличающийс тем, что глубина торцовых участков компаунда с присадкой на 0,5 - 1,5 диаметра термоэлектродной проволоки превышает уровень размш ени спаев термоэлементов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 159048, кл. G 01 К 17/18, 1962. 20 a casting compound of electrically insulating material consisting of a central 3 and peripheral 4 and 5 layers. The depth of the end sections of the compound with the additive is 0.5 25 1. The diameter of the wire exceeds the placement level of the junctions of the thermoelements, and the central layer of the compound can be made of foamed thermal insulator. This ratio provides a rather small inertia at a sufficiently high sensitivity, a heat-conducting additive is introduced into the peripheral 4, 5 thickness gauges of the sensor in the form of a fine powder of boron nitride, preferably in the amount of 70 - 90% of the volume of the peripheral layers. works as follows. One of the surfaces of the heat flux sensor is in contact with the object under study (not shown), the temperature of which is measured by another flat thermal sensor (not shown with a temperature controller, semi-thermal thermoelectric battery, after contact of the heat flux sensor with the surface of the object under study passes a heat flux through the peripheral layer of the compound, which pushes onto the low thermally conductive central layer 3 of the compound, quickly decays, ensuring that the peripherals are heated As a result, the hot junctions of the differential elements of the flat helix are uniformly heated and a powerful signal appears in the sensor circuit, indicating a change in the temperature of these junctions. On the output signal of the sensor indicating the presence and direction of the heat flux, Heat is applied (removed) from the controller to the peripheral layer 5 of the compound to ensure compliance with the hot and adjustable junctions of the battery of differential cells. When passing through the peripheral layer 5 of the com pound, the heat flux from the regulator, encountering a low thermal central layer 3, changes its temperature, ensuring uniform heating of the adjustable junction of the differential elements of the battery. When the temperature reaches the temperature of the sensor and adjusts the junction of the sensor output signal several decreases, and when aligning the zones of the central layer with 3 chambers, bordering the peripheral layers 4, 5 and warming to the same temperature, tends to zero. The use of foamed low-heat conductive material provides the greatest contrast of thermal conductivity of the central and peripheral layers of the sensor fill. The peripheral layer 5 of the compound due to the high heat conduction ensures alignment of possible temperature distortions on the sensor surface due to uneven heat supply from the controller, heating the temperature sensor by measuring current and heat removal through its electrodes, which increases the sensitivity of the sensor beyond the SCh9T to ensure participation in the formation of the output signal not separate and most thermbelectrodes are batteries. The peripheral layer of compound 5, providing heat removal from the thermal sensor, increases the measuring current passing through it, which makes it possible to simplify the secondary equipment, which is especially important when conducting temperature measurements, for example, in mines that are dangerous in gas and dust modes. The use of finely dispersed boron nitride powder as a heat-conducting additive is due to the uniform distribution of peripheral layers throughout the volume and its high thermal conductivity as a result of the absence of dispersed particles of oxide film on the surface, which occurs in copper or alcine powders that reduce the thermal conductivity of the peripheral layers. At the same time, when the amount of fine powder is less than 70%, abrupt thermal conductivity boundaries between peripheral 4, 5 and central 3 layers of compound1 are observed, leading to a deterioration in the dynamic characteristics of the sensor, and with a powder content exceeding 90% of the volume of peripheral layers, uneven thermal conductivity and local decrease in thermal conductivity of individual sections of the peripheral layers 4, 5 as a result of the presence of air layers between the dispersed particles of the powder, which leads to a decrease in equal Nost warm battery junctions and, as a consequence, to a decrease in the sensitivity of the indicator. The sensor is made as follows. The flat helix is placed in an annular body, the volume of which is filled with the compound material of the central layer, two-sided compression of the sensor is carried out. Differentiated by dropping the compression force into the inter-gate. Forcing the space of the helix, extrudes an excessive amount of the compound material, and then, fixing the obtained distribution of compressing forces, the central layer of the compound is polymerized until the helix shape is fixed. The peripheral cavities formed are filled with a preliminarily prepared mixture of heat-conductive additive with a casting resin compound material. At the same time, on to: each of the peripheral layers would be recovered by 3-5%. the mixture material is larger, the volume of the corresponding peripheral cavities. Thereafter, the heat flow sensor is crimped and the compound material is finally polymerized. The limits for the inclusion of a B14-purpose mixture material over the volume of the peripheral cavities of the body are chosen on the basis of the need to ensure reliable adhesion of the central and peripheral layers of the compound, the introduction of heat-conducting additive into the material of the central compound when the pressure is applied to the dispersed particles. If the lower limit is not compounded (3%), the reliability of adhesion decreases, leading to a possible separation of the compound and, as a consequence, to a decrease in the service life of the sensor, with an increase in the upper limit (5%), the peripheral layers are not evenly thick. mechanical damage to the battery of differential thermoelements when crimping the sensor. The tooling consists of steel discs 6, limiting the compression / with elastic elements 7 made of silicone rubber glued in their turns, and silicone gasket 8 in the form of a thin fluoroplastic film. Spiral 1 is placed in the annular casing 2. Place the indicator on the snap-in mounted horizontally elastic elements upward, provide the gasket 8 for sealing the gap between the elastic element 7 and the annular casing 2 / fill the volume of the latter with the material of the casting compound. Then set the counter snap (ela.stichny element 7 is directed to the EI). Through the hermetic sealing strip 8, the limiting disks b are pushed against the planes against the ends of the annular body 2. The elastic elements are compressed at the point of contact with the flat spiral 1, and the material of the central layer 3 of the shell is pushed away from the junctions of the differential thermoelements. And & an excess amount of material is drained through a hole (not shown) in the annular body 2. The elasticity of silicone rubber from which elastic elements 7 are made excludes the flat spiral 1 from the helix wire 9 forming the helix. . The proposed device allows to increase the accuracy of measurements of stationary and non-stationary temperatures, to reduce the time of obtaining correct information about the temperature of an object by reducing its thermal inertia, makes it possible to indicate the correspondence of temperatures of the object and temperature sensor, do not expect the device to warm up throughout its thickness to the temperature of the object . Claim 1. A heat flux sensor containing a battery of differential thermoelements made in the form of a flat spiral and molded into a low thermal conductivity material, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy by reducing the inertia of the sensor, a heat conductive additive is introduced into the end portions of the compound depth exceeding the level of ignition of junctions of thermoelements. 2. The sensor according to claim. 1, characterized in that chalk-dispersed powder of boron nitride is used as a heat-conducting additive. 3. A sensor according to claim 1, characterized in that the depth of the end sections of the compound with the additive by 0.5-1.5 times the diameter of the thermoelectrode wire exceeds the level of the thermocouple junctions. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 159048, cl. G 01 K 17/18, 1962.
2.Геращенко О.А. Основы теплометрии . Киев/ Наукова думка/ 1971/ с. 90 - 103 (прототип).2.Gerashchenko O.A. Basics of heat metering. Kiev / Naukova Dumka / 1971 / sec. 90 - 103 (prototype).
//
/./.
/ / уу с/хххХ УУхУ// uu with / xxxxx uhhu
/I/y/7/V//X/ I / y / 7 / v // x
ff
г g
/. ZJ h,.i/. Zj h .i