Датчик температуры (варианты)

Авторы патента:

Кобыляцкий Дмитрий Владимирович (RU)

F01P11 - Конструктивные элементы и принадлежности, не отнесенные к группам F01P 1/00-F01P 9/00

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля температуры в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение безопасности устройства. Полезная модель реализуется следующим образом. При изменении температуры среды (охлаждающей жидкости в двигателе) в результате соприкосновения измерительной части со средой, изменение температуры передается через материал измерительной части устройства термочувствительному элементу, например термистору. Сопротивление термочувствительного элемента изменяется и передается через проводники и электрические контакты измерительному блоку, где происходит преобразование полученных данных в показания температуры в соответствии с заданной характеристикой.

Область техники

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля температуры в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Известно устройство - датчик температуры охлаждающей жидкости автомобильного двигателя (патент РФ 33438). Датчик температуры охлаждающей жидкости автомобильного двигателя содержит чувствительный элемент, размещенный в корпусе, снабженном элементом с резьбой, а также средство подсоединения чувствительного элемента к измерительному блоку. Корпус выполнен шестигранным с резьбовой частью для монтажа на двигателе. Чувствительный элемент выполнен в виде термистора и изолирован от корпуса изоляционной прокладкой и установлен в измерительной части корпуса. Внутренняя полость измерительной части корпуса заполнена теплопроводной пастой. Термистор снабжен двумя выводами, прикрепленными к штырям электрических контактов.

Недостатком известного технического решения является нагрев корпуса устройства в месте его установки и крепления.

Наиболее близким техническим решением является датчик температуры (патент РФ 105366, дата приоритета 03.03.2011, дата публикации 10.06.2011). Датчик температуры содержит корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, теплопередающий элемент и соединительную часть. Корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть. При этом внешняя часть со стороны, противоположной установочной части, соединена с соединительной частью. Внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны соединительной части. Термочувствительный элемент окружен теплопередающим элементом, размещенным внутри корпусного элемента по крайней мере в измерительной части. Корпусной элемент и теплопередающий элемент выполнены из теплопроводной пластмассы. При этом корпусной элемент и теплопередающий элемент выполнены заодно.

Недостатком прототипа является возможность нагрева внешней части устройства.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение безопасности устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в датчике температуры по первому варианту исполнения, содержащем корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, корпусной элемент в измерительной части и в установочной части выполнен из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК), при этом корпусной элемент измерительной части и установочной части выполнены заодно, корпусной элемент внешней части устройства выполнен из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК); по второму варианту исполнения в датчике температуры, содержащем корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, корпусной элемент измерительной части выполнен из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК), корпусной элемент внешней части и установочной части устройства выполнены из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК); в датчике температуры, содержащем корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, корпусной элемент выполнен из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК).

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами фиг.1-3, на фиг.1 показан разрез устройства по первому варианту исполнения, на фиг.2 показан разрез устройства по второму варианту исполнения, на фиг.3 показан разрез устройства по третьему варианту исполнения.

Раскрытие полезной модели

На чертеже обозначены: соединительная часть 1, электрический контакт 2, проводник 3, термочувствительный элемент 4, измерительная часть 5, установочная часть 6, боковая поверхность 7, внешняя часть 8.

Основными элементами устройства по первому варианту исполнения являются термочувствительный элемент 4, проводники 3, электрические контакты 2 и корпусного элемента. Устройство состоит из нескольких последовательно расположенных функциональных частей корпусного элемента, таких как внешняя часть 8, установочная часть 6 и измерительная часть 5, а также в частном случае устройство может быть снабжено соединительной частью 1.

Термочувствительный элемент 4 представляет собой термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах для измерения температуры. В качестве термочувствительного элемента 4 может быть использован, например термистор, термопара, термобатарея или болометр. Термочувствительный элемент 4 расположен внутри измерительной части 5. Термочувствительный элемент 4 снабжен двумя проводниками 3.

Проводники 3 представляют собой твердое тело, в котором имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этого тела. В частном случае в качестве проводников 3 может быть использована, например металлическая проволока. Проводники 3 расположены внутри устройства. Проводники 3 соединяют термочувствительный элемент 4 с электрическими контактами 2.

Электрические контакты 2 представляют собой приспособления для замыкания электрической цепи посредством их взаимодействия с соответствующими контактами (электрическими) измерительного устройства, при присоединении устройства к измерительному блоку. Электрические контакты 2 расположены снаружи устройства со стороны внешней части 8, противоположной установочной части 6. Электрические контакты2 соединены с проводниками 3. Электрические контакты 2 в частном случае расположены в соединительной части 1 устройства, в случае выполнения устройства с соединительной частью 1.

Внешняя часть 8 представляет собой часть устройства, предназначенную для удобства установки устройства в отверстии в емкости. Под емкостью понимаются различные емкости или трубопроводы, в которые устанавливают устройство в процессе эксплуатации, в том числе в системах с двигателями внутреннего сгорания. В данных емкостях находится среда, температуру которой необходимо измерить. Внешняя часть 8 после установки устройства располагается снаружи емкости. В сечении перпендикулярном проводникам 3 в случае установки устройства посредством резьбового соединения (выполненного на боковой поверхности 7, описанной далее), внешняя часть 8 может быть выполнена, например четырехугольной или шестиугольной, для удобства захвата внешней части 8 соответствующим гаечным ключом. Внешняя часть 8 устройства выполнена из пластмассы с теплопроводностью не более 1,0 Вт/(м·К).

Установочная часть 6 предназначена для установки устройства в отверстии в емкости. В частном случае установочная часть 6 выполнена цилиндрической, с круглым сечением в плоскости, перпендикулярной проводникам 3. Установочная часть 6 снабжена боковой поверхностью 7, наиболее удаленной от проводников 3. Установочная часть 6 выполнена из любой теплопроводной пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(м·К), например пластмасс серии D5108 фирмы Cool Polymers, Inc, США, имеющей теплопроводность 10,0 Вт/(м·К) согласно информации, приведенной на сайте 108.pdf.

Боковая поверхность 7 выполнена с обеспечением возможности фиксации устройства в отверстии, выполненном в емкости. В частном случае на боковой поверхности 7 может быть выполнена резьба, ответная часть которой выполнена в отверстии, выполненном в емкости.

Измерительная часть 5 предназначена для измерения температуры среды. Под средой понимается газообразная или жидкая среда, температуру которой необходимо измерить, например охлаждающей жидкости в двигателе. Измерительная часть 5, по крайней мере частично контактирует с указанной средой. В частном случае измерительная часть 5 выполнена цилиндрической. Измерительная часть 5 выполнена из любой теплопроводной пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(м·К), например пластмасс серии D5108 фирмы Cool Polymers, Inc., США, имеющей теплопроводность 10,0 Вт/(м·К) согласно информации, приведенной на сайте 108.pdf.

Измерительная часть 5 устройства имеет размеры, в направлении перпендикулярном проводникам 3, меньше, чем размеры установочной части 6 устройства, в направлении перпендикулярном проводникам 3. Установочная часть 6 устройства имеет размеры, в направлении перпендикулярном проводникам 3, меньше, чем размеры внешней части 8 устройства, в направлении перпендикулярном проводникам 3.

При этом установочная часть 6 и измерительная часть 5 могут быть выполнены заодно, т.е. как единая деталь.

Основными элементами устройства по второму варианту исполнения являются термочувствительный элемент 4, проводники 3, электрические контакты 2 и корпусного элемента. Устройство состоит из нескольких последовательно расположенных функциональных частей корпусного элемента, таких как внешняя часть 8, установочная часть 6 и измерительная часть 5, а также в частном случае устройство может быть снабжено соединительной частью 1.

Электрические контакты 2 представляют собой приспособления для замыкания электрической цепи посредством их взаимодействия с соответствующими контактами (электрическими) измерительного устройства, при присоединении устройства к измерительному блоку. Электрические контакты 2 расположены снаружи внешней части 8, противоположной установочной части 6. Электрические контакты 2 соединены с проводниками 3. Электрические контакты 2 в частном случае расположены в соединительной части 1 устройства, в случае выполнения устройства с соединительной частью 1.

Внешняя часть 8 представляет собой часть устройства, предназначенную для удобства установки устройства в отверстии в емкости. Под емкостью понимаются различные емкости или трубопроводы, в которые устанавливают устройство в процессе эксплуатации. В данных емкостях находится среда, температуру которой необходимо измерить. Внешняя часть 8 после установки устройства располагается снаружи емкости. В сечении перпендикулярном проводникам 3 в случае установки устройства посредством резьбового соединения (выполненного на боковой поверхности, описанной далее), внешняя часть 8 может быть выполнена, например четырехугольной или шестиугольной, для удобства захвата внешней части 8 соответствующим гаечным ключом. Внешняя часть 8 устройства выполнен из пластмассы с теплопроводностью не более 1,0 Вт/(м·К).

Измерительная часть 5 предназначена для измерения температуры среды. Под средой понимается газообразная или жидкая среда, температуру которой необходимо измерить, например охлаждающей жидкости в двигателе. Измерительная часть 5, по крайней мере частично контактирует с указанной средой. В частном случае измерительная часть 5 выполнена цилиндрической. Измерительная часть 5 выполнена из любой теплопроводной пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК), например пластмасс типа сульфида полифенилена, в частности серии D5108 фирмы Cool Polymers, Inc., США, имеющей теплопроводность 10,0 Вт/(м·К) согласно информации, приведенной на сайте .

Основными элементами устройства по третьему варианту исполнения являются термочувствительный элемент 4, проводники 3, электрические контакты 2 и корпусного элемента. Устройство состоит из нескольких последовательно расположенных функциональных частей корпусного элемента, таких как внешняя часть 8, установочная часть 6 и измерительная часть 5, а также в частном случае устройство может быть снабжено соединительной частью 1.

Электрические контакты 2 представляют собой приспособления для замыкания электрической цепи посредством их взаимодействия с соответствующими контактами (электрическими) измерительного устройства, при присоединении устройства к измерительному блоку. Электрические контакты 2 расположены снаружи внешней части 8, противоположной установочной части 6. Электрические контакты 2 соединены с проводниками 3. Электрические контакты 2 в частном случае расположены в соединительной части 1 устройства, в случае выполнения устройства с соединительной частью 1.

Внешняя часть 8 представляет собой часть устройства, предназначенную для удобства установки устройства в отверстии в емкости. Под емкостью понимаются различные емкости или трубопроводы, в которые устанавливают устройство в процессе эксплуатации. В данных емкостях находится среда, температуру которой необходимо измерить. Внешняя часть 8 после установки устройства располагается снаружи емкости. В сечении перпендикулярном проводникам 3 в случае установки устройства посредством резьбового соединения (выполненного на боковой поверхности, описанной далее), внешняя часть 8 может быть выполнена, например четырехугольной или шестиугольной, для удобства захвата внешней части соответствующим гаечным ключом. Внешняя часть 8 устройства выполнена из пластмассы с теплопроводностью не более 1,0 Вт/(м·К).

Измерительная часть устройства имеет размеры, в направлении перпендикулярном проводникам 3, меньше, чем размеры установочной части 6 устройства, в направлении перпендикулярном проводникам 3. Установочная часть 6 устройства имеет размеры, в направлении перпендикулярном проводникам 3, меньше, чем размеры внешней части 8 устройства, в направлении перпендикулярном проводникам 3.

При этом внешняя часть 8, установочная часть 6 и измерительная часть 5 могут быть выполнены заодно, т.е. как единая деталь.

В частном случае устройство по первому варианту исполнения и/или по второму варианту исполнения и/или по третьему варианту исполнения может быть снабжено соединительной частью 1, как показано на фиг.1. Соединительная часть 1 представляет собой часть устройства, выполненную с обеспечением возможности соединения с ответной частью (гнездом) измерительного блока. Соединительная часть 1 присоединена к внешней части 8 со стороны внешней части 8, противоположной соединению внешней части 8 с установочной частью 6. Соединительная часть 1 выполнена с обеспечением возможности размещения в ней электрических контактов 2. При этом соединительная часть 1 выполнена с обеспечением возможности доступа соответствующих контактов (электрических) измерительного блока к электрическим контактам 2 устройства со стороны, противоположной соединению соединительной части 1 с внешней частью 8. Соединительная часть 1 с расположенными в ней электрическими контактами 2 представляет собой электромеханическую часть устройства, предназначенную для быстрого электрического соединения (разъединения) электрической цепи (устройства с измерительным блоком). Соединительная часть 1 устройства выполнена из пластмассы с теплопроводностью не более 1,0 Вт/(м·К).

Осуществление полезной модели

Полезная модель по первому варианту исполнения реализуется следующим образом.

К термочувствительному элементу 4 подсоединяют проводники 3 с электрическими контактами 2. Термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 размещают в форме для отливки измерительной части 5 и установочной части 6. При этом измерительную часть 5 и установочную часть 6 изготавливают как одну деталь из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК). Форма выполнена повторяющей конфигурацию внешней части 8, установочной части 6 и измерительной части 5. Пользователь размещает термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 в форме таким образом, чтобы электрические контакты 2 располагались снаружи формы. В форму заливают пластмассу с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК) в нагретом текучем состоянии. Наполнение формы производят до края установочной части 6, соединяемого с внешней частью 8. После затвердевания теплопроводной пластмассы образуется измерительная часть 5 и установочная часть 6 с расположенным внутри измерительной части 5 термочувствительным элементом 4 и расположенными внутри установочной части 6 частями проводников 3. Далее форму наполняют пластмассой с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК). При этом электрические контакты 2 располагают снаружи устройства. После затвердевания образуется внешняя часть 8 устройства. Устройство извлекают из формы.

Полезная модель по второму варианту исполнения реализуется следующим образом.

К термочувствительному элементу 4 подсоединяют проводники 3 с электрическими контактами 2. Термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 размещают в форме для отливки измерительной части 5. При этом измерительную часть 5 изготавливают как одну деталь из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК). Форма выполнена повторяющей конфигурацию внешней части 8, установочной части 6 и измерительной части 5. Пользователь размещает термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 в форме таким образом, чтобы электрические контакты 2 располагались снаружи формы. В форму заливают пластмассу с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК) в нагретом текучем состоянии. Наполнение формы производят до края измерительной части 5, соединяемого с установочной частью 6. После затвердевания теплопроводной пластмассы образуется измерительная часть 5 с расположенным внутри измерительной части 5 термочувствительным элементом 4. Далее форму наполняют пластмассой с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК). При этом электрические контакты 2 располагают снаружи устройства. После затвердевания образуется установочная часть 6 и внешняя часть 8 устройства. Устройство извлекают из формы.

Полезная модель по третьему варианту исполнения реализуется следующим образом.

Пользователь подсоединяет к термочувствительному элементу 4 проводники 3 с электрическими контактами 2. Пользователь размещает термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 в форме для отливки корпусного элемента. Форма выполнена повторяющей конфигурацию соединительной части 1, внешней части 8, установочной части 6 и измерительной части 5. Пользователь размещает термочувствительный элемент 4 с проводниками 3 и электрическими контактами 2 в форме таким образом, чтобы электрические контакты 2 располагались снаружи формы в районе будущей соединительной части 1. Пользователь заливает в форму пластмассу с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК) в нагретом текучем состоянии. После затвердевания пластмассы пользователь извлекает устройство из формы.

Пользователь устанавливает устройство по первому варианту исполнения или по второму варианту исполнения или по третьему варианту исполнения в отверстие в необходимом месте, например в емкости с охлаждающей жидкостью в системе двигателя внутреннего сгорания. Для этого пользователь пропускает устройство через отверстие измерительной частью 5 в емкость. Пользователь удерживает устройство за внешнюю часть 8, например при помощи гаечного ключа. Пользователь закрепляет устройство в отверстии, например при помощи клеящего вещества или резьбового соединения, выполненного на боковой поверхности 7 и поверхности отверстия в емкости. При этом боковая поверхность 7 прилегает к поверхности отверстия. Внешняя часть 8 с электрическими контактами 2 расположены снаружи емкости. Измерительная часть 5, по крайней мере частично расположена внутри емкости. Устройство соединяют с измерительным блоком, т.е. при наличии соединительной части 1 размещают соединительную часть 1 в ответной части (гнезде) измерительного блока, при этом происходит замыкание электрической цепи вследствие замыкания электрических контактов 2 с соответствующими контактами (электрическими) измерительного блока.

При изменении температуры среды (охлаждающей жидкости в двигателе) в результате соприкосновения измерительной части 5 со средой, изменение температуры передается через материал измерительной части 5 устройства термочувствительному элементу 4, например термистору. Сопротивление термочувствительного элемента 4 изменяется и передается через проводники 3 и электрические контакты 2 измерительному блоку, где происходит преобразование полученных данных в показания температуры в соответствии с заданной характеристикой. При этом в случае необходимости извлечения устройства, например для его замены, предотвращается возможность ожога пользователя, т.е. повышение безопасности при использовании устройства, за счет выполнения по крайней мере внешней части (за которую производится его извлечение) корпусного элемента из пластмассы с теплопроводность менее 1,0 Вт/(мК).

Таким образом, выполнение устройства состоящим из термочувствительного элемента с проводниками и электрическими контактами и корпусного элемента с последовательно соединенными измерительной частью, установочной частью и внешней частью обеспечивает повышение безопасности устройства за счет выполнения по первому варианту исполнения внешней части, по второму варианту исполнения внешней части и установочной части, по третьему варианту исполнения всего корпусного элемента из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК).

1. Датчик температуры, содержащий корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, корпусной элемент в измерительной части и в установочной части выполнен из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК), при этом корпусной элемент измерительной части и установочной части выполнены заодно, отличающийся тем, что корпусной элемент внешней части устройства выполнен из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК).

2. Датчик температуры, содержащий корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, корпусной элемент измерительной части выполнен из пластмассы с теплопроводностью более 1,0 Вт/(мК), отличающийся тем, что корпусной элемент внешней части и установочной части устройства выполнены из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК).

3. Датчик температуры, содержащий корпусной элемент, термочувствительный элемент с проводниками и электрическими контактами, причем корпусной элемент содержит последовательно соединенные измерительную часть, установочную часть и внешнюю часть, внутри измерительной части размещен термочувствительный элемент, соединенный посредством проводников, размещенных внутри корпусного элемента, с электрическими контактами, выведенными наружу корпусного элемента со стороны внешней части, противоположной соединению внешней части с установочной частью, отличающийся тем, что корпусной элемент выполнен из пластмассы с теплопроводностью менее 1,0 Вт/(мК).

Похожие патенты:

Держатель для тюбика // 74056