Termometr z taśmy dwumetalowej: Jak działa i jego zastosowania

Co to jest termometr z dwumetalowej taśmy?

Termometr z dwumetalowej taśmy to urządzenie, które wykorzystuje zasadę różnej rozszerzalności cieplnej ciał stałych do pomiaru temperatury. Składa się z dwóch pasów metalowych (np. stali i mosiądzu) o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej, które są mocno połączone wzdłuż swojej długości. Gdy dwumetalowa taśma jest nagrzewana lub ochładzana, zakrzywia się lub skręca ze względu na nierównomierne rozszerzanie lub kurczenie się obu metali. Stopień zakrzywienia lub skręcania jest proporcjonalny do zmiany temperatury i może być wskazany przez wskaźnik na skalibrowanej skali.

Termometry z dwumetalowej taśmy są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu i zastosowaniach ze względu na swoją prostotę, odporność i niski koszt. Mogą mierzyć temperatury od poniżej -100 °C do ponad 500 °C, w zależności od materiałów i konstrukcji dwumetalowej taśmy. Są to również pełne urządzenia mechaniczne, które nie wymagają żadnego źródła zasilania ani obwodu elektrycznego.

Jak działa termometr z dwumetalowej taśmy?

Podstawowa struktura i zasada działania termometru z dwumetalowej taśmy przedstawiona jest na poniższym rysunku. Dwumetalowa taśma składa się z dwóch pasów metalowych o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej, takich jak stal i mosiądz. Pas stalowy ma niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej niż pas mosiężny, co oznacza, że rozszerza się lub kurczy mniej niż pas mosiężny przy tej samej zmianie temperatury.

Rysunek: Struktura i zasada działania dwumetalowej taśmy

Gdy dwumetalowa taśma jest nagrzewana, pas mosiężny rozszerza się bardziej niż pas stalowy, powodując, że dwumetalowa taśma zakrzywia się z bokiem mosiężnym na zewnętrznej stronie krzywej. Na odwrót, gdy dwumetalowa taśma jest ochładzana, pas mosiężny kurczy się bardziej niż pas stalowy, powodując, że dwumetalowa taśma zakrzywia się z bokiem mosiężnym na wewnętrznej stronie krzywej.

Zakrzywienie lub skręcanie dwumetalowej taśmy może służyć do poruszania wskaźnika przymocowanego do jednego końca taśmy, który wskazuje temperaturę na skalibrowanej skali. Alternatywnie, zakrzywienie lub skręcanie dwumetalowej taśmy może służyć do otwierania lub zamykania kontaktu elektrycznego, który może uruchomić system kontroli temperatury lub urządzenie bezpieczeństwa.

Rodzaje termometrów z dwumetalowej taśmy

Na rynku dostępne są głównie dwa rodzaje termometrów z dwumetalowej taśmy: spiralne i helikalne. Oba typy wykorzystują zwiniętą dwumetalową taśmę, aby zwiększyć czułość i kompaktność urządzenia.

Spiralny termometr z dwumetalowej taśmy

Spiralny termometr z dwumetalowej taśmy używa taśmy, która jest owinięta w płaską spiralną cewkę. Wewnętrzny koniec cewki jest zamocowany do obudowy, podczas gdy zewnętrzny koniec cewki jest połączony z wskaźnikiem. Jak pokazano na poniższym rysunku, gdy temperatura wzrasta lub spada, cewka skręca się bardziej lub mniej, powodując, że wskaźnik przesuwa się wzdłuż okrągłej skali.

Rysunek: Termometr z dwumetalowej taśmy (typ spiralny)

Spiralny termometr z dwumetalowej taśmy jest prosty i tanio do produkcji i obsługi. Ma jednak pewne ograniczenia, takie jak:

• Tarcza i czujnik nie są oddzielone od siebie, co oznacza, że całe urządzenie musi być narażone na medium, którego temperatura ma być zmierzona.

• Dokładność i rozdzielczość urządzenia zależą od jakości i jednorodności dwumetalowej taśmy i jej połączenia.

• Urządzenie może być wpływowane przez uderzenia mechaniczne lub drgania, które mogą powodować błędy lub uszkodzenia.

Helikalny termometr z dwumetalowej taśmy

Helikalny termometr z dwumetalowej taśmy używa taśmy, która jest owinięta w helikalną cewkę, podobnie jak sprężyna. Dolny koniec cewki jest zamocowany do wału, podczas gdy górny koniec cewki jest wolny do ruchu. Jak pokazano na poniższym rysunku, gdy temperatura wzrasta lub spada, cewka rozszerza się lub kurczy osiowo, powodując obrót wału. Obrót wału może być przekazywany do wskaźnika poprzez system koło-dźwignia, który wskazuje temperaturę na liniowej skali.

Rysunek: Termometr z dwumetalowej taśmy (typ helikalny)

Helikalny termometr z dwumetalowej taśmy ma pewne zalety nad typem spiralnym, takie jak:

• Tarcza i czujnik mogą być oddzielone od siebie przy użyciu elastycznej rurki kapilarniej, co umożliwia urządzeniu pomiar temperatury w odległych lub trudno dostę