Технические характеристики дилатометрических гермометров

Рис. 47. Дилатометрический показывающий термометр

В целом металлы и их сплавы обладают высокими коэффициентами линейного расширения. Для латуни он равен , а для никеля – . Однако имеются сплавы и материалы с низким температурным коэффициентом линейного расширения. Так, для сплава инвар (64% Fе и 36% Ni) , для кварца и фарфора .

В дилатометрическом термометре (рис. 47) чувствительным элементом является латунная трубка 3 (активный элемент), внутри которой находится инварный (или кварцевый) стержень 2 (пассивный элемент). Инварный стержень применяется для рабочих температур до 150 °С, а кварцевое стекло – для температур более 150 °С. Один конец трубки закрыт пробкой 1, второй – ввинчен в корпус 4, где находятся передаточный механизм, стрелка и шкала. С помощью ниппеля 5 термометр закрепляется на стенке или крышке устройства, в котором измеряется температура. При повышении температуры длина трубки 3 увеличивается значительно больше, чем длина стержня 2, вследствие чего он перемещается внутри трубки, увлекая за собой опирающийся на него толкатель 6. С помощью передаточных рычагов 7, 8 и 9 и пружины 10 толкатель 6 воздействует на стрелку 11, которая, перемещаясь по шкале 12, занимает положение, соответствующее измеряемой температуре.

Чувствительность дилатометрического термометра определяется его длиной, т. е. для повышения чувствительности необходимо увеличивать длину термометра (табл. 3).

Показывающие дилатометрические термометры широко применяют за рубежом, их производство налаживается и в нашей стране, где их пока еще используют в качестве первичных преобразователей температуры в системах автоматического контроля и регулирования температуры. Пределы измеряемых температур лежат в диапазоне –60...+1000 С, разбитом для каждого прибора на поддиапазоны. Например, термометр марки ТуДЭ имеет 12 поддиапазонов, его погрешность ±1,5°С.

К преимуществам термометров этого типа можно отнести низкую стоимость, простоту устройств и высокую надежность, к недостаткам – относительно большую тепловую инерцию.

Термочувствительным элементом биметаллического термометра является биметаллическая пластина, спираль или диск. Биметалл получают сваркой полос двух металлов с разными коэффициентами линейного расширения с последующей прокаткой до нужной толщины.

Принцип действия биметаллического термометра основан на использовании разности коэффициентов линейного расширения. При изменении температуры термочувствительного элемента его свободный конец прогибается или поворачивается на определенный угол в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения.

Промышленность выпускает несколько типов биметаллических термометров с разной формой термочувствительного элемента. На их базе разработано несколько видов малогабаритных показывающих приборов и сигнализаторов.

Рис. 48. Конструкция биметаллического термометра

Схема устройства наиболее простого биметаллического термометра (преобразователя) показана на рис. 48. На пластмассовом основании 5 закреплены две пластины: обыкновенная и биметаллическая 4. На биметаллической закреплен контакт 3, а на обыкновенной Остановлен задающий винт 2, предназначенный для изменения пределов срабатывания. Все устройство помещено в защитный кожух 1. При изменении температуры окружающей среды биметаллическая пластина 4 прогибается и замыкает контакты.

Диапазон измеряемых температур с помощью биметаллических термометров +50 ... +400 °С. Погрешность термометров лежит в пределах ±4 %. Достоинствами термометра являются простота устройства, низкая стоимость и значительная разрывная мощность контактного устройства. К недостаткам относятся большая инерционность и гистерезисный характер зависимости положения контактов от температуры, т. е. несовпадение температуры замыкания и размыкания контактов.

Биметаллические термометры находят применение в установках пылеулавливания и очистки технологических и вентиляционных газов в системах регулирования лабораторных термических печей, а также в системах защиты электродвигателей от перегрузок.