Файл: Основы автоматизации производства.doc

Примечания: 1. Длина верхней части термометров, приведенных в таблице, равна 240 мм. Термометры П-2–П-6 и У-2–У-6 с максимальной ценой деления шкалы выпускают с длиной верхней части 160 мм. 2. Диаметр верхней части термометра равен 20 мм, нижней – не более 8,5 мм. 3. Погрешность показаний термометров не превышает одного деления шкалы.

Преимуществами жидкостных термометров являются простота их устройства и небольшая стоимость при относительно высокой точности показаний. К числу недостатков жидкостных термометров относятся значительная тепловая инерция (запаздывание показаний), невозможность автоматической регистрации и передачи на расстояние без дополнительных специальных приспособлений и низкая прочность. В литейных и термических цехах их используют только для измерения температуры воздуха цеха, температуры свободных концов термопары, для проверки приборов в лабораторных условиях, для измерения температуры охлаждающей жидкости в закалочных баках и ваннах и т. п.

Действие дилатометрических и биметаллических термометров основано на различии температурных коэффициентов линейного расширения твердых тел, α.

Таблица 3

Технические характеристики дилатометрических гермометров

Марка	Пределы измерения, °С	Допустимая погрешность, °С	Длина чувствительной трубки, мм
ТуДЭ-1	–60 ... –40	+4	265
ТуДЭ-2	0 ... 100	+2,5
ТуДЭ-3	30 ... 100	+2,5
ТуДЭ-4	0 ... 250	+2,5
ТуДЭ-5	100 ... 250	+1,5
ТуДЭ-6	200 ... 500	+2,5	365
ТуДЭ-7	400 1000	+1,5	465
ТуДЭ-8	0 ... 40	+4	265
ТуДЭ-9	0 ... 100	+2,5
ТуДЭ-10	30 ... 100	+4
ТуДЭ-11	30 160	+4
ТуДЭ-12	0 ... 250	+25

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.

3. Манометрические термометры

Манометрический термометр – прибор, действие которого основано на использовании зависимости между температурой и давлением термометрического вещества (газа или жидкости). Известны четыре разновидности манометрических термометров: газовые, заполненные азотом, жидкостные (ртуть); конденсационные или парожидкостные (хлористый метан и др.) и адсорбционные (углекислый газ).

Основные характеристики манометрических термометров приведены в табл. 4. Конструктивно манометрический термометр (рис. 49) представляет собой герметическую систему, состоящую из металлического термобаллона 3, соединенного капиллярной трубкой 2 с манометром 1, который имеет шкалу, градуированную в градусах Цельсия.

В термометрах с газовым наполнителем используется физическая зависимость давления газа, заключенного в замкнутом объеме, от температуры. Эти термометры имеют низкий температурный коэффициент давления (р = Р₀/273°, Па/К). Они чувствительны к изменению барометрического давления и температуры. Для уменьшения влияния барометрического давления термометр заполняют газом при давлении 1 МПа и выше.

Таблица 4

Характеристики манометрических термометров

Тип	Термометрическая среда	Пределы измерения, С	Размеры термобаллона, мм		Длина капилляра, м
Тип	Термометрическая среда	Пределы измерения, С	Диаметр	Длина	Длина капилляра, м
Газовый	Осушенный азот	–150 ... +660	20	125–400	0,6–60
Жидкостный	1. Органические жидкости: метиловый спирт, ксилол 2. Ртуть	–80 ... +320	12	18–240	0,6–10
Конденсационный	Фреон-22, пропилеи, хлористый метан и т.п.	–50 ... +300	16	78	0,6–25
Адсорбционный	Адсорбат: углекислый газ, этан и азот Адсорбент – активированный уголь	–150 ... +60	10	18–60	0,6–10

Рис. 49. Манометрический термометр

В термометрах с жидким наполнителем используется изменение объема жидкости с изменением ее температуры. Изменение объема характеризуется коэффициентом объемного расширения.

При изменении температуры контролируемого объекта изменяется давление в замкнутой системе. Например, манометрической пружиной давление преобразуется в перемещение стрелки прибора. В манометрических термометрах пружины выполняют, как правило, в виде металлической (сталь, латунь или бронза) изогнутой трубки, имеющей либо овальное сечение, либо сечение в форме восьмерки с двумя каналами каплевидной формы и незажатым средним участком. Такая форма повышает механическую прочность пружины и увеличивает внутренний объем, что уменьшает дополнительную температурную погрешность, обусловленную изменением температуры окружающей среды. Термобаллон изготовляют из латуни или нержавеющей стали. Если латунь уменьшает тепловую инерцию термометра, то нержавеющая сталь обеспечивает коррозионную стойкость. Металлический капилляр обычно изготовляют из медной или стальной трубки с внутренним диаметром 0,15 ... 0,25 мм и наружным диаметром 2,5 мм. Для защиты от механических повреждений капилляр с внешней стороны покрывают металлической оплеткой.

Тип прибора определяет и размеры термобаллона. Они наименьшие у жидкостных термометров и наибольшие у газовых.

Манометрические термометры выпускают трех видов: показывающие, регистрирующие (с ленточными и дисковыми диаграммами) и комбинированные. Первые два вида могут оснащаться электрическими контактными устройствами, предназначенными для сигнализации и позиционного регулирования. Регистрирующие приборы выпускают с электрическим или пневматическим приводом, а также с часовым механизмом. В последнем случае манометрические термометры взрывобезопасны.

Распространение манометрических термометров несколько ограничивается высокими требованиями к герметичности системы и трудностью ремонта в случае ее разгерметизации. До последнего времени в промышленности широко применяют показывающие манометрические термометры типа ЭКТ. В связи с тем, что приборы этого типа страдают рядом недостатков, их заменяют в настоящее время на приборы типа ТПГ-С (ТПП-С), которые более совершенны. Эти приборы оснащены контактными устройствами.

Смотрите также файлы

Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника.pdf

Фиделев А.С. Автотракторный транспорт в строительстве учеб. пособие.pdf

L_E_K_Ts_I_Ya_6.doc

Lekts_ya_5.doc

Хатипов А.Э.-А. Курс проективной геометрии пространств с распадающимся абсолютом учеб. пособие.pdf

Файл: Основы автоматизации производства.doc

Технические характеристики дилатометрических гермометров

3. Манометрические термометры

Характеристики манометрических термометров

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно