193549. lajstromszámú szabadalom • Hőáramérzékelő, különösen falakon keresztül áramló hő mérésére
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. Hőáram mérését adott ismert hővezetésű 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. 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. A szovjet GOSZT 7076-78 szabvány például az ilyen típusú mérések jellemző feltételeit és előírásait rögzíti. 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. 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. 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 lyukgalva- 2 1 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. 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. 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. 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. 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. 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-2 193549 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
