Термоелектричний датчик теплового потоку

1. Термоелектричний датчик теплового потоку на основі електрично послідовно з'єднаних хромель-копелевих термопар, розміщених між двох протилежно розташованих діелектричних пластин, що містять відповідні електричні комутуючі шари з зовнішніми електровиводами, який відрізняється тим, що спаї термопар по гарячій і холодній сторонах розміщені в пазах діелектричних пластин. 2. Термоелектричний датчик теплового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що кінці хромель 3 пазів діелектричних пластин створено гальванічним методом. Відповідність критерію «новизна» запропонованій корисній моделі забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з аналогів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричних датчиків теплового потоку на основі електричне послідовно з'єднаних хромель-копелевих термопар, розміщених між двох протилежно-розташованих діелектричних пластин, що містять відповідні електричні комутуючі шари з зовнішніми електровиводами, яке полягає в тому, що спаї термопар по гарячій і холодній сторонах розміщені в пазах діелектричних пластин; кінці хромель-копелевих відрізків, які утворюють термопару, розташовані в вибраних електропровідних ділянках пазів діелектричних пластин, при цьому хромель-копелеві відрізки з'єднано у електрично-послідовне термопарне коло; діелектричні пластини з кераміки з високою теплопровідністю місять пази з вибраними ділянками, що попередньо покриті електропровідним шаром, наприклад нікелем; електропровідний шар, який комутує дроти в вибраних ділянках пазів діелектричних пластин створено гальванічним методом. Тому ознака, яка заявляється - спаї термопар по гарячій і холодній сторонах розміщені в пазах діелектричних пластин; кінці хромель-копелевих відрізків, які утворюють термопару, розташовані в вибраних електропровідних ділянках пазів діелектричних пластин, при цьому хромель-копелеві відрізки з'єднано у електрично-послідовне термопарне коло; діелектричні пластини з кераміки з високою теплопровідністю місять пази з вибраними ділянками, що попередньо покриті електропровідним шаром, наприклад нікелем; електропровідний шар, який комутує дроти в вибраних ділянках пазів діелектричних пластин створено гальванічним методом - забезпечує заявленому пристрою необхідний «винахідницький рівень». Промислове використання запропонованого пристрою не вимагає спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На Фіг.1 представлено схематичну конструкцію одного з можливих варіантів термоелектричних датчиків теплового потоку. Запропонований термоелектричний датчик теплового потоку складається із двох однакових паралельно-розташованих керамічних пластин 1 та 6, внутрішні грані яких містять відповідно розташовані пази 2. Між внутрішніми сторонами цих пластин розташовані однакові дротяні відрізки 4 та 5 з хромелю та копелю відповідно. Кінці цих дротів з'єднані електричне у вигляді спаїв 3, що розміщено у відповідних пазах 2 верхньої 1 та нижньої 6 керамічних пластин. Фіксація спаїв 3 хромелькопелевих відрізків 4 та 5 у пазах 2 досягається за допомогою електропровідних шарів, наприклад з нікелю, які наносяться електрохімічним методом. 42559 4 Послідовне електричне з'єднання хромелькопелевих відрізків 4 та 5, гарячих та холодних спаїв 3, якої розташовані відповідно на верхній 1 та нижній 6 керамічних пластинах веде до створення термопарної батареї. На внутрішній грані нижньої керамічної пластини 6 розташовані електровиводи 7 та 8, які відповідно під'єднані до кінців крайніх хромель-копелевих відрізків. Підбором необхідної кількості таких термоелектричних батарей досягається необхідні площа термоелектричного датчика та температурна або вольт-ватна чутливість. При цьому для зменшення постійної часу та внутрішніх конвективних потоків внутрішній об'єм такого датчика заповнюється діелектричним порошком малої теплопровідності. Наявність електропровідного шару з нікелю в пазах керамічних пластин у місцях теплового контакту хромель-копелевих спаїв забезпечує високу механічну міцність та експлуатаційну стійкість цього приладу. Запропонований термоелектричний датчик працює наступним чином. Проходження теплового потоку густиною q0 через його об'єм, наприклад від верхньої 1 до нижньої 6 керамічних пластини, що містять пази 2 з спаями 3 та нікелевими покриттями, через хромель-копелеві відрізки 4 та 5 викликає появу на електровиводах 7 і 8 пропорційної термоЕРС e. Стабілізація нижньої робочої грані цього датчика при деякій заданій температурі Т0 веде до можливості однозначного визначення величин інтегральних теплових потоків Q, як в статичному так і в динамічному режимах. При цьому густина Q0 теплових потоків, що реєструються цим датчиком, зростає по відношенню до прототипу майже на порядок. Особливістю запропонованої конструкції є спрощення технології виготовлення при високій стабільності і ідентичності комутаційних з'єднань. Застосування металічних термопар призводить до зростання механічної міцності, стабільності параметрів, та температурного діапазону (до 750К). Це дозволило підвищити надійність цього пристрою. Випробування експериментального зразка термоелектричного датчика з геометричними розмірами 30.0´16.0´10.0мм3, при довжині електричних виводів 70.0мм, загальній кількості термопар 252шт. показали, що він має температурну чутливість 14мВ/К, вольт-ватну чутливість 0,35В/Вт, при стійкості до стиснення не менш 200Н. Застосування запропонованого датчика дозволить вирішити актуальні питання контролю теплових потоків та температур в екстремальних умовах. Джерела інформації: 1. Л.И. Анатычук. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. - Киев: Наукова думка, 1979 г. - 767 с.. 2. С.В. Бобашев, Н.П. Менде, П.А. Попов и др. Использование анизотропных датчиков теплового потока в аэродинамическом эксперименте // Письма в ЖТФ. - 2009. -т.35,вып.5.-С.36-42. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 42559 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601