202982. lajstromszámú szabadalom • Kis időállandójú hőérzékelő eszköz
1 HU 202982 B 2 A találmány tárgya kis időállandójú hőérzékélő eszköz folyékony és légnemű közegek hőmérsékletének közvetlen mérésére, vagy hőkompenzáló elemként való alkalmazásra, amely méröszondaként alakítható ki, és amely burkolattal körülvett miniatűr hőérzékélő elemet és célszerűen mérószonda csatlakozót tartalmaz, amelynél a burkolat részét képező hővezető tok egyik oldaléval közvetlenül a hőérzékélő, másik oldaléval pedig a mérendő közeg érintkezik. Ismeretes, hogy kémiai elemzésekhez gyakran szükséges a különböző közegek hőmérsékletének (gázok, folyadékok) gyors és igen pontos mérése. Erre a célra a jelenlegi gyakorlatban legelterjedtebben a termisztoros folyadékhómérőket alkalmazzák. Ismertek ma már félvezető alapú (pl. chip formájú) hőérzékélő elemek is, amelyeket egyrészt a hőigénybevétel, agresszív közegek károsító hatása, stb. miatt tokozattal kell ellátni. Másrészt miniatűr kivezetéseiket egymástól és a mérendő közegektől elkülönítve kell elvezetni. Ilyen miniatűr hőérzékélő elemet tartalmazó ismert eszköz az amelynél a chipet szilikonzsir réteg után gyantával veszik körül, majd ezt fémsapkába burkolva a mérőcella műanyag házában rögzítik, mint pl. a RADELKIS OP-0003P típusú érzékelőjénél. Az ismert hőelemes hőérzékélőkkel ellátott mérószondák hőérzékélője közvetlenül érintkezik a mérendő közeggel, melynek következtében a hóelem mechanikai sérülésnek van kitéve. Ezt a problémát oldják meg az US 4 358 630 lsz. szabadalmi leirás szerint a szonda végén lévő hőérzékélő elem szabadon lévő csúcsának védelmét szolgáló cserélhető védőkupakkal. A termisztoros folyadékhömérök pontatlansága és hosszú beállási ideje közismert. A korszerű méréstechnikában ezért egyre inkább háttérbe szorulnak. A chip hőérzékelő elemek beépítés nélkül önmagukban viszont nem alkalmazhatók hóérzékelésre, azokat mind az agresszív közegtől, mind a mechanikai sérüléstől és kivezetéseik összezáródásától óvni kell. A fémsapkában szigetelőanyaggal körülvéve (kiöntve) elhelyezett ismert chip-es hőérzékelő elem hátrányos tulajdonsága, hogy a chip a fémmel közvetlenül nem, csak a rossz hővezető kiöntőgyantán keresztül érintkezik. Ezért a hőelemes hőérzékélőkhöz hasonlóan ez is lassú és pontatlan mérést eredményez. A beállás sebessége attól is függ, hogy a tokozat chip a mérendő közeg irányában mennyire lóg ki a szonda műanyag házából. A tokozatban a chip - szilikonzsír - levegő - kiöntőgyanta - fémsapka rétegek hölépcsőket képeznek, ami a fenti hátrányos tulajdonságokat eredményezi. A találmánnyal az ismert hőérzékélő eszközök hátrányos tulajdonságait kívánjuk kiküszöbölni és egy olyan hőérzékelő eszközt létrehozni, amely lényeges hölépcsö nélkül biztosítja a mérendő közeg és a hőérzékélő elem közötti hőátadást, valamint az érzékelő eszköz csatlakozójának a mérendő közegtől való távoltartását. Felismertük, hogy ha egy nagyon rossz hővezető anyagból készült cső végén egy végtelen nagy hővezető képességűnek (X-cxfr) tekinthető testet rögzítünk és ennek cső felőli oldalához szorosan hőérzékélő elemet illesztünk, rendkívül kis idóállandójú hőérzékélő eszközt nyerünk. Felismertük azt is, hogy az ilyen érzékelő eszközhöz legcélszerűbb az önmagában ismert lapos felületű, félvezető alapú, miniatűr hőérzékélő elem alkalmazása, melyet közelítőleg hölépcsö nélkül a jó hővezető test belső felületére illesztve, olyan hőérzékélő eszközt kapunk, mely a höérzékelés tekintetében úgy viselkedik, mintha a mérendő folyadék vagy gáznemű közeggel maga a hőérzékelő elem érintkezne. A találmány szerint kitűzött célt felismeréseink alapján olyan kis időállandójú hőérzékélő eszköz létrehozásával oldjuk meg, amely alkalmas folyékony és légnemű közegek hőmérsékletének közvetlen mérésére, vagy hőkompenzáló elemként való alkalmazásra, amely méröszondaként alakítható ki, és amely védőburkolattal körülvett miniatűr hőérzékélő elemet és célszerűen mérószonda csatlakozót tartalmaz. A megoldás lényege, hogy a miniatűr hőérzékelő elem burkolatának egyik része hővezető tok, amelynek belső felületén van rögzítve a hőérzékelő elem oly módon, hogy a hővezető tok belső felülete a miniatűr hőérzékélő elem érzékelő felületének megfelelő geometriai kialakítású, a hővezető tok a burkolat másik részét képező hőszigetelő köpeny végébe oldhatatlan kötéssel van beültetve, míg a hővezető toknak a hőérzékélő elem érzékelő felületével szemközti külső felülete közvetlenül a hóérzékelő eszköz érzékelő felületét képezi. A találmány előnyös megvalósítása esetén a hővezető tok belső felületén a miniatűr hóérzékelő elem részére üreg van kiképezve, míg oldalán vállak vannak kialakítva, melyek körgyűrű alakú bemélyedést vesznek közre. Másik előnyös megvalósításnál a miniatűr hőérzékélő elem közvetlenül a hővezető tok belső felületén hővezető ragasztóval és/vagy rószorítással, valamint a hővezető tok üregének - adott esetben epoxigyantával történő - kiöntésével van rögzítve. További előnyös megvalósításnál a miniatűr hőérzékélő elemmel felszerelt hővezető tok a vállak által körülvett bemélyedésbe LölLöLt ragasztóval van a hőérzékélő eszköz hőszigetelő köpenyének végében rögzítve, és a hővezető tok külső válla a hőszigetelő köpeny végén ütközik fel. További előnyös megvalósítás esetén a hővezető tok belső ürege és körgyűrű alakú bemélyedése furatfok )-kal van összekötve és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
