Bimetalna traka termometra: kako funkcionira i njene primjene

Što je termometar s bimetaličkim trakom?

Termometar s bimetaličkim trakom je uređaj koji koristi princip različitog toplinskog proširenja čvrstih tijela za mjerenje temperature. Sastoji se od dvije metaličke trake (npr. čelika i latune) s različitim koeficijentima toplinskog proširenja, koje su čvrsto spojene duž svoje duljine. Kada se bimetalička traka zagrije ili ohladi, savija se ili se zakrivljuje zbog nejednakog proširenja ili skraćivanja dva metala. Iznos savijanja ili zakrivljenja proporcionalan je promjeni temperature i može se pokazati kazaljkom na kalibriranoj ljestvici.

Termometri s bimetaličkim trakama široko se koriste u raznim industrijskim područjima i aplikacijama zbog njihove jednostavnosti, otpornosti i niske cijene. Mogu mjeriti temperature od ispod -100 °C do više od 500 °C, ovisno o materijalima i dizajnu bimetaličke trake. Također su potpuno mehanički uređaji koji ne zahtijevaju nikakvu izvor struje ili električku vezu.

Kako funkcionira termometar s bimetaličkim trakom?

Osnovna struktura i princip rada termometra s bimetaličkim trakom prikazani su na slici dolje. Bimetalička traka sastoji se od dvije metaličke trake s različitim koeficijentima toplinskog proširenja, poput čelika i latune. Čelična traka ima niži koeficijent toplinskog proširenja od latunične trake, što znači da se proširuje ili skuplja manje od latunične trake za istu promjenu temperature.

Slika: Struktura i princip rada bimetaličke trake

Kada se bimetalička traka zagrije, latunična traka se proširi više od čelične trake, što uzrokuje savijanje bimetaličke trake s latuničnom stranom na vanjskoj strani krivulje. Obrnuto, kada se bimetalička traka ohladi, latunična traka se skupi više od čelične trake, što uzrokuje savijanje bimetaličke trake s latuničnom stranom unutar krivulje.

Savijanje ili zakrivljenje bimetaličke trake može se koristiti za pomicanje kazaljke pričvršćene na jednom kraju trake, koja pokazuje temperaturu na kalibriranoj ljestvici. Alternativno, savijanje ili zakrivljenje bimetaličke trake može se koristiti za otvaranje ili zatvaranje električnog kontakta, što može aktivirati sustav upravljanja temperaturom ili sigurnosni uređaj.

Vrste termometara s bimetaličkim trakama

Glavno postoje dvije vrste termometara s bimetaličkim trakama dostupne na tržištu: spiralna vrsta i helikalna vrsta. Obje vrste koriste bimetaličku traku savijenu u spiralu kako bi se povećala osjetljivost i kompaktnost uređaja.

Spiralni termometar s bimetaličkom trakom

Spiralni termometar s bimetaličkom trakom koristi bimetaličku traku savijenu u ravnu spiralu. Unutrašnji kraj spirale je fiksiran na kućište, dok je vanjski kraj spirale povezan s kazaljkom. Kao što je prikazano na slici dolje, kada temperatura poraste ili padne, spirala se više ili manje zakrivljuje, što uzrokuje pomicanje kazaljke duž kružne ljestvice.

Slika: Termometar s bimetaličkim trakom (spiralna vrsta)

Spiralni termometar s bimetaličkom trakom je jednostavan i jeftin za proizvodnju i uporabu. Međutim, ima neke ograničenja, poput:

• Brojčana ljestvica i senzor nisu odvojeni jedan od drugog, što znači da ceo uređaj mora biti izložen mediju čija se temperatura treba mjeriti.

• Točnost i rezolucija uređaja ovisi o kvaliteti i uniformnosti bimetaličke trake i njenog spoja.

• Uređaj može biti utjecan mehaničkim udarcima ili vibracijama koje mogu uzrokovati greške ili oštećenje.

Helikalni termometar s bimetaličkom trakom

Helikalni termometar s bimetaličkom trakom koristi bimetaličku traku savijenu u helikalnu spiralu, sličnu prstenu. Donji kraj spirale je fiksiran na vratilo, dok je gornji kraj spirale slobodan za pomicanje. Kao što je prikazano na slici dolje, kada temperatura poraste ili padne, spirala se proširi ili skupi osno, što uzrokuje rotaciju vratila. Rotacija vratila može se prenijeti na kazaljku putem sustava zupčanika i ležera, što pokazuje temperaturu na linearnoj ljestvici.

Slika: Termometar s bimetaličkim trakom (helikalna vrsta)

Helikalni termometar s bimetaličkom trakom ima neke prednosti nad spiralnom vrstom, poput:

• Brojčana ljestvica i senzor mogu biti odvojeni jedan od drugog koristeći fleksibilnu kapilarnu cijev, što omogućuje uređaju da mjeri temperaturu na udaljenim ili nedostupnim lokacijama.

• Točnost i rezolucija uređaja su veće od spiralne vrste zbog većeg pomaka i opsega helikalne spirale.

• Uređaj je manje osjetljiv na mehaničke udarce ili vibracije koje mogu utjecati na spiralnu vrstu.

Primjene termometara s bimetaličkim trakama

Termometri s bimetaličkim trakama imaju širok spektar primjena u raznim područjima i industrijama, poput:

• Uređaji za kontrolu temperature: Termometri s bimetaličkim trakama mogu se koristiti za aktiviranje ili deaktiviranje hlađenja ili zagrijavanja kada temperatura doseže predpostavljenu vrijednost. Na primjer, bimetalička traka može se koristiti za isključivanje električnog čajnjaka kada voda poče da vri, ili za uključivanje ventilatora kada temperatura sobe postane prevelika.

• Hladnozračenje i hladnjaštvo: Termometri s bimetaličkim trakama mogu se koristiti za mjerenje i reguliranje temperature u hladnih kanalima, hladnjacima, zamrzivačima i drugim hlađenim ili zagrijanim uređajima. Na primjer, spiralni termometar s bimetaličkom trakom može se koristiti u termostatu za hladnozračenje kako bi se prilagodio protok zraka prema željenoj temperaturi.

• Industrijski procesi: Termometri s bimetaličkim trakama mogu se koristiti za nadgledanje i kontrolu temperature u raznim industrijskim procesima, poput prerade nafte, vulkanizacije guma, toplih spajanja, toplih žica i drugih. Na primjer, helikalni termometar s bimetaličkom trakom može se koristiti u gorilu za ulje kako bi se regulirao prijenos goriva prema temperaturi plamena.

• Mjerenje i prikaz temperature: Termometri s bimetaličkim trakama mogu se koristiti za mjerenje i prikaz temperature različitih medija, poput tekućina, plinova, čvrstih tijela i površina. Na primjer, termometar s bimetaličkim trakom može se koristiti za mjerenje temperature vode u zagrijavanju cijevi ili temperature površine motora.

Termometri s bimetaličkim trakama su prikladni za ove primjene jer su:

• Jednostavni i jeftini: Termometri s bimetaličkim trakama imaju jednostavnu strukturu i dizajn koji su lako proizvoditi i koristiti. Ne zahtijevaju nikakav izvor struje ili električku vezu, što smanjuje troškove i održavanje uređaja.

• Otporni i dugotrajni: Termometri s bimetaličkim trakama su izrađeni od metalnih materijala koji su otporni na koroziju,