Дилатометрические и биметаллические термометры В дилатометрических и биметаллических термометрах в качестве рабочего тела используются твердые материалы (в основном металлы), Их принцип действия основан на изменении размеров твердого тела в зависимости от изменения температуры в ограниченном температурном диапазоне, в котором сохраняется линейная зависимость удлинения рабочего тела от температуры. Зависимость изменения длины твердого тела от температуры может бытъ выражена следующей формулой:
и=и-0 +01), (2.9) где Ц, Ц -длина тела при рабочей и начальной тем пературах. соответственно; а — средний коэффициент линейною расширения твердого тела, °С'.
Коэффициенты линейного расширения металлов, применяемых в рассматриваемых термометрах, приведены в таблице 2.6.
Дилатометрические термометры обладают рядом достоинств (простота устройства, высокая чувствительность), однако для непосредственного измерения температуры используются редко. В основном они находят применение в качестве первичных измерительных преобразователей в системах автоматичес когорегул ирования
температуры.
На рис. 2.7 приведена схема устройства дилатометрического
термометра.Онсостоит из
Рис.2.7 - Схема дилатометрического-г ,
мрметаллической трубки (чувствитель-
термометра
ного элемента) 1, внутри которой
находится стержень 2. Трубка имеет коэффициент линейного расширения больший, чем стержень. Верхний конец трубки закреплен в штуцере 3. С нижней стороны внутренний стержень крепится к настроечной пробке 4. На верхний конец стержня, который находится в головке термометра, опирается основной рычаг 5, качающийся вокруг оси 6. Этот рычаг прижимается к стержню при помощи пружины 7 и соединяется с указательной стрелкой 9
посредством тяги 8. Отсчет температуры производится по шкале 10. При измерении температуры нижняя часть термометра (трубка 1) полностью погружается в измеряемую сред;-. При повышении температуры среды трубка удлиняется больше, чем стержень, вследствие чего стержень перемешается вниз. При перемещении стержня одновременно перемешается вниз и основной рычаг, который своим свободным концом устанавливает стрелку прибора в место шкалы, соответствующее измеряемой температуре.
В качестве чувствительного элемента в биметаллических термометрах используется пластина из двух полос различных металлов, сваренных по всей длине. Поскольку коэффициент линейного термического расширения для этих металлов различен, то при нагревании пластины происходит ее изгиб в направлении металла с меньшим коэффициентом расширения. При этом изгиб пластины может быть преобразован в перемещение указательной стрелки или в перемещение электрических нормально открытых (закрытых) контактов. Наиболее часто применяемыми металлами в биметаллических термометрах являются инвар-сталь или инвар-латунь.
При высоких температурах в биметаллической пластине в результате изгиба могут возникнуть напряжения, превышающие предел упругости металла, поэтому в этих термометрах предусматриваются соответствующие ограничители.
Применение дилатометрических и биметаллических термометров в качестве температурных реле, используемых в схемах дискретной автоматики, схематично показано на рис. 2.8 а, б.
Приведенное дилатометрическое реле (рис. 2.8, а) используется для сигнализации или дискретного регулирования температуры в диапазоне 100-300 °С. Чувствительным элементом данного устройства является трубка I и пружина контактов 2. Материал трубки имеет больший коэффициент температурного расширения по сравнению с материалом пружины.
При нагревании чувствительного элемента трубка удлиняется и перемешается на
расстояние Д/ и увлекает за собой упор 3, который, растягивая контактную пружину, разрывает контакты 5. Настройка температуры срабатывания реле производится при помощи винта 4,
В биметаллическом реле температуры (рис.2.86) в качестве чувствительного элемента используется биметаллическая пластина 1. которая при изменении температуры изгибается, замыкая или размыкая контакты 2. Зазор между контактами регулируется при помоши винта 3, что изменяет заданное значение температуры срабатывания реле. Пластины, на которых находятся электрические контакты, изолируются между собой при помоши диэлектрика 4 и помещены в гильзу 5 для защиты чувствительной части реле от действия измеряемой среды. Область применения биметаллических реле лежит от-60 до 300 °С.
