202982. lajstromszámú szabadalom • Kis időállandójú hőérzékelő eszköz
3 HU 202982 B 4 mindkettő azonos ragasztóanyaggal van kitöltve. További előnyös megvalósításnál a miniatűr hőérzékélő elem kivezetései a kiöntött üregen átvezetve csatlakoznak a hőszigetelő köpeny belsejében elhelyezett kábelhez. További előnyös megvalósítás esetén a miniatűr hőérzékélő elemet félvezető chip alkotja. További előnyös megvalósításnál a hővezető tok anyaga korrózióálló acél. Még további előnyös kialakításnál pedig a hőszigetelő köpenyt üvegcső képezi. A találmány szerinti hőlépcsö nélküli, illetve az azt megközelítő - testek közötti - tökéletes hőátadásra vonatkozóan az alábbi egyenlet irható fel: dt S-c-V— = oí-A-(tk-t), dT ahol S = a hőátvevö test sűrűsége, c = a fajhő V = a test térfogata, dt = a hőmérséklet gradiens, dí (az időegységre eső hömérséklet-változés) oí = a hóátadó és höátvevó test közötti hőátadási tényező, A = a test közeggel érintkező felülete, tk = a közeghómérséklet, t = a pillanatnyi hőmérséklet, Ha T =0, t = to és tk = állandó t-tk Z-c-v-------- = e to-tk A á vastagságú, elvileg végtelen kiterjedésű lemezszerű test esetén a hómérséklet-változásra az alábbi adódik: S.-C-6 e Ebből az időállandó: Z-c-é, 2d Látható tehát, hogy minél kisebb a hőátadó felület vastagsága és minél nagyobb a határrétegek közötti hóátadási tényező, vagyis minél tökéletesebb a hőátadás, annál kisebb idóállandójú hóérzékelő eszközt tudunk kialakítani. A fenti feltételnek pl. egy olyan, nagyjából körgyűrű alakú test felel meg, amelynek egyik oldala vékony lemezzel van lezárva, és amelynek vastagsága: c = 0,2 mm és átmérője: d = 8 mm. d 8 Ez esetben - = — = 40-szeres viszonyszám á 0,2 adódik, amely mellett a mérendő közeg és a hóérzékelő elem fokozataként szereplő test közötti nagy hóátadási tényező esetén a gyakorlatban elérhető lehető legkisebb (sec. nagyságrendű, vagy az alatti) időállandóval lehet számolni. A találmányt a továbbiakban rajz alapján ismertetjük részletesebben, a rajzon az 1. ábra a találmány szerinti hőérzékélő eszköz egy példaképpen! kialakítását hosszmetszetben, a 2. ábra a példaképpeni kialakításnak megfelelő hőérzékélő eszköz hőszigetelő köpenye végében a hőérzékélő elem rögzítését, a 3. ábra pedig a példaképpeni hővezető tokot metszetben mutatja be. Az 1. ábrán a mérószondaként kialakított találmány szerinti hőérzékélő eszköz egy lehetséges megvalósításánál 1 hőérzékélő elemként félvezető chip-et alkalmazunk, mivel az rendelkezik a laboratóriumi mérésekhez szükséges érzékenységgel. Az ilyen elemek azonban folyadékokban való mérésre tokozat nélkül nem használhatók. Az 1 érzékelő elem a találmány szerinti felismerésnek megfelelően kialakított 2 hővezető tok belső felületére van rögzítve. A 2 hővezető tok 3 belső felületét hordozó zárólemezének vastagságához (térfogatához) képest az 1 hőérzékélő elemhez érintkező 3 belső felülete meglehetősen nagy, ami biztosítja, hogy a 2 hővezető tok hőmérséklete annak teljes térfogatában egyidejűleg emelkedjék. A 2 hővezető tok anyaga lehet Pt, Au vagy más jó hővezető és agresszív közegeknek ellenálló anyag pl. korrózióálló acél. Mint ezt a 3. ábra kinagyítva szemlélteti a 2 hővezető tok ó vastagságú vékony zárólemezének 3 belső felületére kell a miniatűr 1 hóérzékelő elemet réragasztani, rászorítani, illetve bármilyen módon - lehetőleg hőlépcső nélkül - ráilleszteni. Ehhez az szükséges, hogy a 1 hőérzékélő elem hőérzékelő felülete és a 3 belső felület azonos geometriai kialakítású legyen. A 2 hővezető tok 3. ábra szerinti példaképpeni kialakításánál a d átmérőjű 5 üregben kerül elhelyezésre az 1 hőérzékélő elem és ennek 3 belső felületével szemközti 13 külső felülete mér közvetlenül a mérendő közeggel érintkezik. A 2 hővezető tok oldalán kiképzett 6 és 7 véllak a burkolat másik részében a 4 hőszigetelő köpenyben való tökéletes rögzítést szolgálják. A 2 hővezető tok kialakítható pl. korong formájúra is. A felületek a példaképpeni kialakításnál sik felületek. A közelítőleg hőlépcső nélküli illesztéshez közvetlen összeköttetés szükséges a két felület között, amely a felületek közötti rendkívül kis höellenállást biztosítja. Ez pedig akkor következik be, ha az 1 hóérzékelő elem érzékelő felülete a hővezető tokkal egyidejűleg éri el a mérendő közeg hőmérsékletét. Ebből a célból az 1 hőérzékélő elemet pl. hővezető ragasztóval ragaszthatjuk a 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
