Dvoudílný kovový teploměr: Jak funguje a jeho aplikace
Co je tepločivý teploměr?
Tepločivý teploměr je zařízení, které využívá princip různého tepelného roztažení pevných látek k měření teploty. Tvoří ho dva kovové pásy (např. ocel a mosaz) s různými koeficienty tepelného roztažení, které jsou pevně spojeny podél své délky. Když se tepločivý pás ohřeje nebo ochladí, prohne se nebo zkrouší kvůli nerovnoměrnému roztažení nebo stlačení obou kovů. Množství prohnutí nebo zkroušení je úměrné změně teploty a lze ho ukázat ukazatelem na kalibrované škále.
Tepločivé teploměry jsou široce používány v různých odvětvích a aplikacích díky své jednoduchosti, odolnosti a nízké ceně. Mohou měřit teploty od nižších než -100 °C až po více než 500 °C, v závislosti na materiálu a konstrukci tepločivého pásu. Jsou to také plně mechanická zařízení, která nepotřebují žádný zdroj energie nebo elektrický obvod.
Jak funguje tepločivý teploměr?
Základní struktura a princip tepločivého teploměru jsou znázorněny na následujícím obrázku. Tepločivý pás tvoří dva kovové pásy s různými koeficienty tepelného roztažení, jako např. ocel a mosaz. Ocelový pás má nižší koeficient tepelného roztažení než mosazný pás, což znamená, že se roztahuje nebo stahuje méně než mosazný pás při stejné změně teploty.
Obrázek: Struktura a princip tepločivého pásu
Když se tepločivý pás ohřeje, mosazný pás se roztahuje více než ocelový pás, což způsobí, že tepločivý pás prohne s mosaznou stranou na vnější straně oblouku. Naopak, když se tepločivý pás ochladí, mosazný pás se stahuje více než ocelový pás, což způsobí, že tepločivý pás prohne s mosaznou stranou na vnitřní straně oblouku.
Prohnutí nebo zkroušení tepločivého pásu lze využít k pohybu ukazatele připojeného k jednomu konci pásu, který ukazuje teplotu na kalibrované škále. Alternativně lze prohnutí nebo zkroušení tepločivého pásu využít k otevření nebo zavření elektrického kontaktu, který může spustit systém řízení teploty nebo bezpečnostní zařízení.
Typy tepločivých teploměrů
Na trhu je k dispozici hlavně dva typy tepločivých teploměrů: spirálový a šroubové typ. Obě varianty využívají zakroucený tepločivý pás pro zvýšení citlivosti a kompaktnosti zařízení.
Spirálový tepločivý teploměr
Spirálový tepločivý teploměr používá tepločivý pás, který je zabalen do rovinné spirály. Vnitřní konec spirály je pevně spojen s obalem, zatímco vnější konec spirály je spojen s ukazatelem. Jak je znázorněno na následujícím obrázku, když teplota stoupá nebo klesá, spirála se více nebo méně zkroušuje, což způsobí, že ukazatel se pohybuje podél kruhové škály.
Obrázek: Tepločivý teploměr (spirálový typ)
Spirálový tepločivý teploměr je jednoduchý a levný na výrobu a provoz. Nicméně, má některé omezení, jako:
Škála a čidlo nejsou od sebe odděleny, což znamená, že celé zařízení musí být expozováno na prostředí, jehož teplotu se měří.
Přesnost a rozlišení zařízení závisí na kvalitě a rovnoměrnosti tepločivého pásu a jeho spojení.
Zařízení může být ovlivněno mechanickými otřesy nebo vibracemi, které mohou způsobit chyby nebo poškození.
Šroubový tepločivý teploměr
Šroubový tepločivý teploměr používá tepločivý pás, který je zabalen do šroubové spirály, podobně jako pružina. Spodní konec spirály je pevně spojen s hřídelí, zatímco horní konec spirály je volný k pohybu. Jak je znázorněno na následujícím obrázku, když teplota stoupá nebo klesá, spirála se axiálně roztahuje nebo stahuje, což způsobí, že se hřídel otáčí. Otáčení hřídele lze přenést na ukazatel prostřednictvím ozubené pákové soustavy, který ukazuje teplotu na lineární škále.
Obrázek: Tepločivý teploměr (šroubový typ)
Šroubový tepločivý teploměr má některé výhody oproti spirálovému typu, jako:
Škála a čidlo mohou být odděleny od sebe pomocí flexibilní kapilárové trubice, což umožňuje měření teploty v vzdálených nebo nedostupných místech.
Přesnost a rozlišení zařízení je vyšší než u spirálového typu díky většímu posunu a pákovému efektu šroubové spirály.
Zařízení je méně náchylné k mechanickým otřesům nebo vibracím, které mohou ovlivnit spirálový typ.
Aplikace tepločivých teploměrů
Tepločivé teploměry mají širokou škálu aplikací v různých oblastech a odvětvích, jako jsou:
Zařízení pro řízení teploty: Tepločivé teploměry lze použít k aktivaci nebo deaktivaci chladicího nebo ohřevného systému, když teplota dosáhne předem nastavené hodnoty. Například tepločivý pás lze použít k vypnutí elektrického hrnce, když voda začne vařit, nebo k zapnutí ventilátoru, když teplota v místnosti je příliš vysoká.
Klimatizace a chlazení: Tepločivé teploměry lze použít k měření a regulaci teploty v vzduchových potrubích, ledničkách, mrazácích skříních a dalších chladicích nebo ohřevných zařízeních. Například spirálový tepločivý teploměr lze použít v termostatu klimatizačního systému k úpravě proudění vzduchu podle požadované teploty.
Průmyslové procesy: Tepločivé teploměry lze použít k monitorování a řízení teploty v různých průmyslových procesech, jako je rafinace ropy, vulkanizace pneumatik, pájení, ohřev drátu a další. Například šroubový tepločivý teploměr lze použít v olejovém hořáku k regulaci dodávky paliva podle teploty plamene.
Měření a indikace teploty: Tepločivé teploměry lze použít k měření a zobrazení teploty různých médií, jako jsou kapaliny, plyny, pevné látky a povrchy. Například tepločivý teploměr lze použít k měření teploty vody v ohřívacím potrubí nebo teploty povrchu motoru.
Tepločivé teploměry jsou vhodné pro tyto aplikace, protože jsou:
