Was ist ein Bimetallstreifenthermometer?
Was ist ein Bimetallstreifen-Thermometer?
Definition des Bimetallstreifen-Thermometers
Ein Bimetallstreifen-Thermometer ist ein Gerät, das zwei miteinander verbundene Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet, um die Temperatur zu messen.
Funktionsprinzip
Die grundlegende Struktur und das Prinzip eines Bimetallstreifen-Thermometers sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Bimetallstreifen besteht aus zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie zum Beispiel Stahl und Messing. Der Stahlstreifen hat einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Messingstreifen, was bedeutet, dass er bei gleicher Temperaturänderung weniger ausdehnt oder zusammenzieht als der Messingstreifen.
Wenn es erhitzt wird, dehnt sich der Messingstreifen stärker aus als der Stahlstreifen, wodurch der Streifen nach außen gebogen wird. Wenn es abgekühlt wird, zieht sich der Messingstreifen stärker zusammen als der Stahlstreifen, wodurch der Streifen nach innen gebogen wird.
Das Biegen des Bimetallstreifens bewegt einen Zeiger, der die Temperatur auf einer Skala anzeigt. Dieses Biegen kann auch eine elektrische Kontaktschaltung öffnen oder schließen, um ein Temperaturregelsystem oder eine Sicherheitsvorrichtung auszulösen.
Arten von Bimetallstreifen-Thermometern
Spiralbimetallthermometer
Ein Spiralbimetallthermometer verwendet einen Bimetallstreifen, der in eine flache Spirale gewickelt ist. Das innere Ende der Spirale ist am Gehäuse befestigt, während das äußere Ende der Spirale mit einem Zeiger verbunden ist. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, dreht sich die Spirale bei steigender oder fallender Temperatur mehr oder weniger, wodurch der Zeiger entlang einer kreisförmigen Skala bewegt wird.
Ein Spiralbimetallthermometer ist einfach und kostengünstig herzustellen und zu betreiben. Es hat jedoch einige Einschränkungen, wie:
Der Anzeigebereich und der Sensor sind nicht voneinander getrennt, was bedeutet, dass das gesamte Gerät dem Medium ausgesetzt sein muss, dessen Temperatur gemessen werden soll.
Die Genauigkeit und Auflösung des Geräts hängen von der Qualität und Gleichmäßigkeit des Bimetallstreifens und seiner Verbindung ab.
Das Gerät kann durch mechanische Schocks oder Vibrationen beeinträchtigt werden, die Fehler oder Schäden verursachen können.
Helix-Bimetallthermometer
Ein Helix-Bimetallthermometer hat einen Streifen, der in eine federartige Spirale gewickelt ist. Das untere Ende der Spirale ist an einer Welle befestigt, und das obere Ende kann sich bewegen. Bei Temperaturänderungen dehnt sich die Spirale aus oder zieht sich zusammen, wodurch die Welle rotiert. Diese Rotation bewegt einen Zeiger über ein Zahnradsystem, um die Temperatur auf einer Skala anzuzeigen.
Ein Helix-Bimetallthermometer hat einige Vorteile gegenüber dem Spiraltyp, wie:
Der Anzeigebereich und der Sensor können durch eine flexible Kapillarröhre voneinander getrennt werden, was es ermöglicht, die Temperatur in entfernten oder schwer zugänglichen Orten zu messen.
Die Genauigkeit und Auflösung des Geräts sind höher als beim Spiraltyp, da die Verschiebung und Hebelwirkung der Helix-Spirale größer sind.
Das Gerät ist weniger anfällig für mechanische Schocks oder Vibrationen, die den Spiraltyp beeinträchtigen können.
Vorteile von Bimetallstreifen-Thermometern
Keine Stromquelle erforderlich
Niedrige Kosten
Robuste Bauweise
Einfach zu bedienen
Nachteile von Bimetallstreifen-Thermometern
Geringe Genauigkeit
Manuelle Ablesung
Enges Temperaturbereich
Anwendungen von Bimetallstreifen-Thermometern
Temperaturregelgeräte
Klimaanlagen und Kälteanlagen
Industrielle Prozesse
Temperaturmessung und -anzeige
