конструкция, принцип работы, виды — статьи компании «НПО РИЗУР»
Термометр биметаллический применяется для измерения температуры среды любого вида (жидкой, сыпучей или газообразной) в диапазоне температур от -70°С до +600°С. К корпусу такого термометра прикрепляется внутренний конец пружины, изготовленной из биметаллической ленты. Второй ее конец прикрепляется к стрелке, показывающей температуру.
Как правило, такие термометры применяются в промышленности, но часто их используют в быту: в комнатах, бассейнах, банях или саунах, на улице или теплицах, и даже в автомобилях.
Биметаллический термометр предназначен для измерения температуры как в стационарных условиях, так и в техустановках.
Конструкция биметаллического термометра
Такой термометр имеет круглый корпус, где размещен циферблат и кинематический механизм со стрелкой, а также биметаллический термочувствительный элемент в защитной трубке. Так, чувствительная часть термометра (термобаллон) реагирует на смену температуры, а показывающая часть (циферблат), соответственно, показывает повышение или понижение температуры в окружающей среде.
Принцип действия промышленного термометра
Принцип работы такого агрегата достаточно простой. Он основан на упругой деформации, которая возникает под влиянием температуры двух металлических пластин, прочно соединенных между собой, которые имеют разные температурные коэффициенты линейного расширения. При этом, биметаллическая полоска искривляется в ту сторону материала, коэффициент линейного расширения которого меньше. В результате такой деформации, при помощи кинематического узла, изгиб преобразуется во вращательное движение стрелки, которая, в свою очередь, показывает на шкале термометра измеряемое значение температуры.
Термометр биметаллический — это отличная альтернатива достаточно распространенным жидкостным термометрам. В его работе существует лишь один недостаток: ему нужно чуть больше времени для того, чтобы показать верный результат. К тому же, стоимость таких термометров выше обычных.
Классификация промышленных термометров
Промышленные биметаллические термометры бывают двух видов:
1.
Радиальные термометры;
2. Осевые термометры.
Разница между ними лишь в том, что ось циферблата радиального термометра находится под углом 90 градусов по отношению к оси термобаллона, а в осевом термометре ось циферблата полностью совпадает с осью термобаллона.
Другая классификация разделяет биметаллические термометры на:
1. Трубные термометры, которые производят измерение температуры на поверхности труб в отопительных системах;
2. Игольчатые термометры, которые измеряют температуру при погружении специальной иглы-щупа в среду измерения.
При
производстве биметаллических термометров учитываются особые условия их
дальнейшей эксплуатации. К примеру, такие термометры можно объединить с
гигрометром, что позволит провести оперативную оценку атмосферы как по
температуре, так и по влажности воздуха. Кроме этого, промышленные термометры
выпускаются не только с универсальными тех. характеристиками, но и с
узкоспециализированными.
Классификация промышленных термометров
Промышленные биметаллические термометры бывают двух видов:
1. Радиальные термометры;
2. Осевые термометры.
Разница между ними лишь в том, что ось циферблата радиального термометра находится под углом 90 градусов по отношению к оси термобаллона, а в осевом термометре ось циферблата полностью совпадает с осью термобаллона.
Другая классификация разделяет биметаллические термометры на:
1. Трубные термометры, которые производят измерение температуры на поверхности труб в отопительных системах;
2.
Игольчатые термометры, которые измеряют температуру при погружении специальной иглы-щупа в среду измерения.
При производстве биметаллических термометров учитываются особые условия их дальнейшей эксплуатации. К примеру, такие термометры можно объединить с гигрометром, что позволит провести оперативную оценку атмосферы как по температуре, так и по влажности воздуха. Кроме этого, промышленные термометры выпускаются не только с универсальными тех. характеристиками, но и с узкоспециализированными. Так, такой прибор может работать с любыми температурами в диапазоне от -70°С до +600°С, а также с любыми фазовыми состояниями среды.»>
Биметаллический датчик температуры | Датчики температуры
Термометры биметаллические
Принцип действия биметаллического термометра основан на использовании в его чувствительном элементе двух металлов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. Металлические пластины прочно соединяются между собой, в основном путем сварки, и образуют биметаллическую пружину, которая при нагревании расширяется и замыкает контакт или вращает стрелку термометра.
Примерная схема биметаллического электрического контроллера, который применяется в холодильных камерах выглядит следующим образом:
На этом рисунке серый металл расширяется сильнее, чем синий. При повышении температуры это расширение заставляет пластину cгибаться вверх, соприкасаться с контактом, для того, чтобы потек ток по пластине и включился компрессор. Регулируя размер промежутка между пластиной и контактом, можно управлять температурой внутри камеры.
Биметаллические термометры могут быть различных типов. В самой распространенной конструкции длинная свёрнутая спиралью лента из биметалла закрепляется в центре. Другой (внешний) конец спирали перемещается вдоль шкалы, размеченной в градусах. Такой термометр, в отличие от жидкостного (например, ртутного) совершенно нечувствителен к изменениям внешнего давления и механически более прочен.
В типовой промышленный биметаллический термометр входит круглый корпус, в котором есть циферблат и так называемый кинематический механизм со стрелкой, а также биметаллический термочувствительный элемент в защитной трубке.
Диапазон показания данного вида термометра от -70°до и +600°градусов.
В зависимости от расположения корпуса с циферблатом различают два типа биметаллических термометров — радиальные и осевые термометры.
В настоящее время выпускаются биметаллические термометры в антикоррозийных и взрывозащищенных корпусах, а также вибропрочные и предназначенные для работы в агрессивных средах.
Погрешность биметаллических промышленных термометров зависит от типа термометра, класса точности и от диапазона температур. Для низких температурных пределов ( от -70 до 100 °С) погрешность находится обычно в пределах 1 °С для класса 1. При высоких температурах до 600 °С погрешность может достигать 10 °С.
Российского стандарта на поверку биметаллических термометров не существует. Методика поверки утверждается при внесении приборов в Госреестр. Поверка биметаллических термометров выполняется в термостатах методом сличения с эталонным термометром. По разнице показаний эталонного и поверяемого термометра определяется погрешность биметаллического термометра в нескольких точках шкалы и вариация показаний при нагреве и охлаждении термометра.
Необходимо отметить, что нормируемые производителем пределы измерений и пределы показаний термометров могут различаться. Погрешность нормируется только в рамках предела измерения, который может быть меньше, чем предел показаний (вся оцифрованная шкала).
Термометр биметаллический считается отличной альтернативой ртутно-стеклянному жидкостному термометру. О проблеме замены ртутников см. публикации:
Биметаллические датчики температуры
Приборы автоматики
Биметаллические датчики температуры (рис. 1) являются командными органами устройств, регулирующих температуру в охлаждаемых камерах. Чувствительным элементом датчика служит биметаллическая спираль (1), неподвижный конец которой укреплен на стойке (9). При изменении температуры окружающей среды свободный конец чувствительного элемента перемещается, в результате чего происходит замыкание или размыкание контактов. Подвижной контакт (5) находится на свободном конце спирали и соприкасается с неподвижным контактом (4).
Магнит (2) и якорь (6) предохраняют контакты от обгорания. Четкость срабатывания контактов некоторых датчиков достигается применением пружинного контакта. Датчик устанавливают на заданную температуру при помощи устройства, состоящего из рычага (8) с ручкой (10), которая насажена на ось (7).
Принцип действия биметаллического датчика температуры основан на том, что при повышении температуры биметаллическая спираль разворачивается и подвижной контакт прижимается к неподвижному, замыкая электроцепь. С понижением температуры спираль сворачивается, отрывает контакт (5) от контакта (4) и цепь размыкается.
При повороте рукоятки (10) кулачок оси (7) отжимает рычаг (8) и расстояние между контактами изменяется. Дифференциал прибора устанавливается вращением винта (3) в пределах от 1 до 5° С, а у датчика ДТКМ – от 2 до 8° С.
Все элементы датчика смонтированы на диэлектрическом основании и закрыты съемной крышкой.
Рис. 1 – Датчик температур ДТК-3
Датчики температур фирмы «Данфосс» установлены над дверным проемом в каждом грузовом вагоне 12- и 5-вагонной секции и в автономных вагонах.
Датчик типа Т-3 предназначен для регулирования температуры в вагоне при охлаждении, а типа Т-14 – при отоплении. Конструктивно биметаллические датчики выполнены одинаково и отличаются только шкалами температур .
Они представляют собой двухпозиционные приборы с дистанционными термобаллонами (рис. 2). В корпусе (18) находится сильфон (11), который соединен капиллярной трубкой (12) с термобаллоном (6). При повышении температуры давление в термобаллоне увеличивается, в результате чего шпиндель (5) перемещается вверх, преодолевая натяжение пружины (2) до тех пор, пока гайка (10) и рычаг (13) не замкнут выключатель. При понижении температуры давление в системе уменьшится и шпиндель опустится. В этом случае упор (8) нажмет на рычаг (13) и разомкнет цепь.
Рис. 2 – Датчик температур с термобаллоном
Биметаллический датчик настраивают на температуру размыкания по шкале, регулируя сжатие пружины (2) поворотом головки (1). Настройка гайки (10) определяет дифференциал прибора.
Установка дифференциала заключается в изменении расстояния между упором (9) на гайке и заплечиком (7).
Соосность шпинделей (3) и (5) сохраняется благодаря направляющему штифту (4). Кабель проходит через втулку (16) и присоединяется к клеммам (14) и (15). Винт (17) служит проходной клеммой при последовательном соединении нескольких приборов.
Датчики Т-3 применяют также для регулирования температуры рассола. В этом случае датчик оборудуют сальником для непосредственной установки термобаллона в резервуар с рассолом.
Термометр биметаллический коррозионностойкий ТБ-2
Термометр биметаллический коррозионностойкий: ТБ-2
Промышленное исполнение, тыльное присоединение
Область применения:
Термометр биметаллический коррозионностойкий ТБ-2 редназначен для измерения температуры жидких и газообразных сред в стационарных промышленных и технических установках, а также любых других объектах, в том числе судах и АЭС.
Основные технические характеристики термометра ТБ-2
Термометр ТБ-2 состоит из термобаллона и показывающей приставки.
Термобаллон состоит из тубки, в который размещена биметаллическая пружина, рассчитанная на вполне определенные изменения температуры. К пружине приварена ось, которая имеет возможность вращаться на двух опорах при раскручивании (скручивании) пружины, которое происходит при изменении температуры измеряемой среды. Вращение передается на стрелку, которая показывает на оцифрованной шкале значение температуры.
Биметаллические датчики температуры ~ Обучение приборостроению и технике управления
Биметаллические датчики температуры
Твердые тела имеют свойство расширяться при нагревании. Степень расширения твердого образца при повышении температуры зависит от размера образца, материала, из которого он сделан, и величины повышения температуры. Следующая формула связывает линейное расширение с изменением температуры:
L = Lo (1 + αΔT)
Где
L = длина материала после нагрева
Lo = исходная длина материала
α = коэффициент линейного расширения
ΔT = изменение температуры
Для любого данного металла коэффициент расширения обычно очень мал.
В обычном биметаллическом полосовом промышленном датчике температуры, показанном ниже:
Биметаллическая полоса имеет форму спирали. Спираль закреплена на одном конце. Другой конец спирали может свободно вращать закрепленный на нем вал. Тепло, подаваемое на биметаллическую полосу на фиксированном конце, заставляет спираль раскручиваться и поворачивать стрелку на циферблате.
Рабочие диапазоны различаются для различных применений, нижний диапазон составляет от -70 oC до 50 oC, а более высокий диапазон доступен от 100 oC до 550 oC. Биметаллические термометры можно использовать в защитной гильзе. Защитная гильза имеет дополнительные преимущества, поскольку позволяет снимать или заменять устройство, не открывая технологический резервуар или трубопровод. Обычно они имеют спиральную форму при использовании в защитных гильзах.
В некоторых приложениях могут возникнуть проблемы с вибрацией и теплопередачей. Однако, выбрав полностью герметичный блок, можно обойти эти ограничения. Сухой газ обычно используется в циферблатной части узла, в то время как силиконовая жидкость заполняет шток и окружает катушку. Наличие жидкости вокруг змеевика может способствовать механическому демпфированию и теплопередаче.
Преимущества биметаллических датчиков температуры
- Недорогой
- Простая конструкция
Недостатки биметаллических датчиков температуры
- Ограниченная точность
- Только индикация или простое переключение
- Только локальное измерение
- Легкая декалибровка из-за механического удара
- Гистерезис
Новое сообщение Старый пост Дом
Как работает биметаллический термометр?
Биметаллические термометры фирмы WIKA
При промышленном измерении температуры в основном используются три типа циферблатных термометров: биметаллические термометры, газовые термометры и расширительные термометры.
Какой принцип измерения следует использовать, зависит от ряда различных факторов, таких как время отклика, температурные пределы и область применения.
Биметаллические термометры
Термометры расширения
Термометры газовые
Что такое биметаллический термометр и как биметаллический термометр измеряет?
Биметаллические термометры представляют собой термометры, основанные на функциональном принципе, согласно которому металлы расширяются по-разному в зависимости от изменения температуры. Биметаллический термометр всегда состоит из двух разных металлических полос, имеющих разный коэффициент теплового расширения. Две полосы неразрывно соединены друг с другом и, таким образом, образуют биметаллическую полосу. При изменении температуры разные металлы расширяются в разной степени, что приводит к механической деформации биметаллической полосы. Эта механическая деформация может быть обнаружена во вращательном движении. Измерительная система работает в виде винтовой или спиральной трубки.
Это движение передается стрелке термометра через вал стрелки, что позволяет измерять температуру.
В каких областях используются биметаллические термометры?
Биметаллические термометры используются во многих различных промышленных приложениях, например в машиностроении, в теплотехнике, а также в технике кондиционирования воздуха и холодильной техники. Большое разнообразие моделей биметаллических термометров WIKA предлагает большой выбор термометров для самых разных областей применения.
Биметаллический термометр модели 52 с корпусом и стержнем из нержавеющей стали представляет собой модель начального уровня среди технологических термометров, но также используется в сложных условиях в машиностроении.
Биметаллический термометр модели A48 был специально разработан для использования в системах кондиционирования и охлаждения для измерения температуры в воздуховодах, тогда как биметаллический термометр модели A43 был разработан в качестве стандартной версии для простой индикации температуры в системах отопления.
Как видите, WIKA предлагает подходящий термометр для любого применения. Наши специалисты с удовольствием проконсультируют вас при выборе.
Каковы преимущества и недостатки биметаллических термометров?
По сравнению с газовыми термометрами биметаллические термометры намного дешевле по цене. Это ценовое преимущество связано с их более простой конструкцией.
Диапазон шкалы биметаллических термометров составляет от -70 до +600 °C с классами точности 1 и 2 в соответствии с EN 13190. Для применений, в которых возникают сильные вибрации, используются термометры с жидким наполнением. Для наполнения используется силиконовое масло, которое гасит вибрацию и ограничивает максимальную температуру до +250°С.
При изменении температуры все типы циферблатных термометров реагируют по одному принципу; принцип расширения. Разница, однако, заключается в том, что в биметаллическом термометре вращательное движение биметалла может отображаться только непосредственно на дисплее.
Окончательное решение о том, какой циферблатный термометр использовать, зависит от ряда различных факторов. Наши специалисты будут рады проконсультировать вас в выборе подходящего термометра.
Часто задаваемые вопросы
Как работает расширительный термометр?
Регистрация измеренного значения осуществляется через заполненную жидкостью измерительную систему, состоящую из датчика температуры, капилляра и трубки Бурдона. Все три компонента объединяются в замкнутую трубчатую систему.