Termopary płaszczowe – co to jest?

Termopara toczujnik termoelektryczny, który składa się z dwóch półprzewodników, wykonanych z różnych materiałów i zespawanych na jednym końcu w miejscu zwanym spoiną pomiarową. Termoparypłaszczowe wyróżniająsię od konwencjonalnych mniejszym rozmiarem i możliwością dowolnego zginania (przy zachowaniu minimalnego promienia gięcia), dzięki czemu znajdują swoje zastosowanie w trudnodostępnych miejscach pomiarowych.

W termoparach płaszczowych, element termiczny jest zatopiony w twardym i mocnoskompresowanym proszku ceramicznym. Pełni on rolę izolatora elektrycznego oraz zapewnia osłonę mechaniczną i chemiczną spoiny pomiarowej. Zależnie od materiału, z jakiego są wykonane, mogą być stosowane nawet w temperaturach przekraczających 1500°C.

Termopara płaszczowa – budowa

Termopara płaszczowa składa się z:

• Przewody termoelektryczne: Dwa przewody wykonane z różnych metali lub stopów, które są ze sobą połączone na jednym końcu i generują napięcie w odpowiedzi na ciepło.
• Płaszcz: Metalowa osłona, która chroni przewody przed szkodliwymi wpływami środowiska i przekazuje ciepło do przewodów.
• Izolacja: Materiał, który oddziela przewody od siebie i od płaszcza, zapobiegając fizycznemu kontaktowi, który mógłby zakłócić pomiar.
• Złącze zimne: Koniec termopary, który jest połączony z urządzeniem pomiarowym i służy jako punkt odniesienia do obliczania temperatury.

Płaszcz termopary płaszczowej

Średnicapłaszcza termopary decyduje o jej elastyczności i jej wytrzymałości. Może ona wynosić od 0,5 do 8,0mm. Mniejsza średnica zapewnia większą giętkość, co jest korzystne w miejscach o ograniczonej przestrzeni, natomiast większa średnica zwiększawytrzymałość mechaniczną i odporność na wibracje. Przy wyborze średnicy płaszcza termopary należy więc dokonać kompromisu między tymi właściwościami.

Materiałpłaszcza termopary odgrywa istotną rolę w jej odporności na wysokie temperaturyi korozję. Czujniki płaszczowe z płaszczem wykonanym z Inconelu 600, czyli stopu Ni 2.4816, są odporne na korozję i idealne dla wysokich temperatur. Ponadto są odporne na chlorki i amoniak. Z drugiej strony, płaszczowe termopary ze stalinierdzewnej 316 są odporne na agresywne środki i spaliny.

Wybór odpowiedniej średnicy i materiału płaszcza zależy od specyficznych wymagań aplikacji, takich jak odporność na korozję, wytrzymałość mechaniczna czy elastyczność.

Termopara płaszczowa – zalety

Podsumujmy krótko to, czego dowiedziałeś się do tej pory. Termopary płaszczowe charakteryzują się następującymi cechami:

1. Osadzenie w proszku ceramicznym: Termoelementy w termoparach płaszczowych są umieszczone w gęsto upakowanym proszku ceramicznym, co zwiększa ich wytrzymałość i stabilność.
2. Odporność na wysokie temperatury: Możliwość stosowania w środowiskach o temperaturach przekraczających 1000 °C, dzięki wykorzystaniu odpowiednich stopów do produkcji przewodu.
3. Elastyczność i cienka konstrukcja: Dzięki unikalnej konstrukcji, termopary płaszczowe mogą być bardzo cienkie i giętkie, co umożliwia ich zastosowanie w trudno dostępnych miejscach pomiarowych. średnica termopar płaszczowych może wynosić nawet 0,25 mm, niezależnie od rozmiaru, nie naruszając integralności instrumentu
4. Odporność na wilgoć: Termoelementy płaszczowe są szczelnie zgrzewane, co eliminuje możliwość przenikania wilgoci i zakłócania pomiarów.
5. Odporność na wstrząsy: Metalowy płaszcz i kabel MI chronią przewody przed wstrząsami i wibracjami, zapobiegając ich uszkodzeniom i czyniąc termopary płaszczowe wyjątkowo odporne na naprężenia mechaniczne.
6. Odporność na korozję i agresywne substancje. Stal nierdzewna 316 charakteryzuje się dobrą odpornością na agresywne substancje chemiczne oraz na pary i spaliny w mediach chemicznych. Właściwości odporności na korozję stopu Alloy 600 sprawiają, że jest on szczególnie odpowiedni do termopar pracujących w wysokich temperaturach. Wytrzymuje również pękanie i powstawanie dołków w mediach zawierających chlor, a także korozję spowodowaną przez chlorowodór lub amoniak w roztworach wodnych.
7. Szybka reakcja na zmiany temperatury

Płaszczowe czujniki temperatury – rodzaje

Termopary płaszczowe występują w wielu typach, dostosowanych do różnorodnych zastosowań i warunków pracy.

• Termopary płaszczowe typu J (Fe-CuNi) znajdują zastosowanie w próżni oraz atmosferach utleniających, redukujących i obojętnych. Zwykle stosowane są do mierzenia temperatur do 750°C, a w przypadku modeli o najgrubszym przewodzie - do 760°C, zgodnie z normą ASTM E230.
• Typ K, czyli termopara NiCr-NiAl, to najczęściej stosowany wariant. Zaprojektowana do pracy w atmosferach utleniających lub obojętnych, jest w stanie dokonywać pomiarów temperatur do 1200 °C, a nawet 1260 °C w przypadku modeli o najgrubszych przewodach, zgodnie z normą ASTM E230.
• Typ N (NiCrSi-NiSi) dedykowany jest dla atmosfer utleniających, obojętnych lub suchych atmosfer redukujących, z możliwością pomiaru temperatur do 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C). Typ ten wykazuje wysoką dokładność w pomiarach przy wysokich temperaturach, z zakresem temperatur i napięciem źródła (SEM) prawie identycznymi jak w typie K. Jest on wykorzystywany w zastosowaniach wymagających dłuższej żywotności i stabilności.
• Typ E (NiCr-CuNi) przeznaczony jest do pracy w atmosferach utleniających oraz obojętnych do pomiaru temperatur do 900 °C (ASTM E230: 870 °C) dla modeli z najgrubszymi przewodami.
• Typ T (Cu-CuNi), skonstruowany dla pracy w temperaturach poniżej zera, jest zdolny do pomiarów do 350°C (ASTM E230: 370 °C) i może być używany w atmosferach utleniających, redukujących i obojętnych. Wykazuje odporność na korozję w atmosferach wilgotnych.

Termoparytypu R, S i B są także dostępne w wersji umieszczonej w kablach MI. Szczegółowe specyfikacje dotyczące zakresu temperatur, klasy dokładności i wymiarów tych "szlachetnych" termopar płaszczowych powinny być ustalane indywidualnie.

Zastosowanie termopar płaszczowych

Dzięki swej wytrzymałości mechanicznej, elastyczności i szerokiemu zakresowi temperatur, czujniki płaszczowe stosowane są w branżach wymagających precyzyjnego monitorowania temperatury. Termopary płaszczowe wchodzą w skład typowego układu pomiarowego temperatury. W przemyśle chemicznym, na przykład, służą dokontrolowania temperatury procesów, które są kluczowe dla jakości końcowegoproduktu. W przemyśle spożywczym i napojowym, termopary płaszczowepomagają utrzymać odpowiednie warunki dla przechowywania i przetwarzaniażywności.

Są także niezastąpione w branży lotniczej i kosmicznej, gdzie dokładne pomiary temperatury mogą być kluczowe dla bezpieczeństwa lotu. Wytrzymałość na wibracje i szok termiczny czyni je idealnymi dla takich zastosowań. W energetyce ihutnictwie, termopary płaszczowe są wykorzystywane do monitorowania temperatury w warunkach ekstremalnego ciśnienia i temperatury.

Porównanie punktów pomiarowych w termoparach płaszczowych

Wtermoparach płaszczowych wyróżniamy dwa typy konstrukcji końcówki sensora: zpunktami pomiarowymi izolowanymi i uziemionymi. Gdy mówimy o punktach pomiarowych izolowanych, oznacza to, że miejsce pomiaru nie ma bezpośredniego połączeniaz zewnętrznym płaszczem sensora (nazywamy to punktami pomiarowymi nieuziemionymi). Jest to standardowy rodzaj spoiny, wykorzystywany głównie w ośrodkach przewodzących lub gdy wymagane jest odizolowanie elektryczneobwodu pomiarowego

Z drugiej strony, w konstrukcjach z uziemionymi punktami pomiarowymi, miejsce pomiarujest zespolone z zewnętrznym płaszczem sensora. W przypadku uziemionych punktów pomiarowych, czas reakcji jest znacznie krótszy, jednakże są onebardziej podatne na zakłócenia sygnału.

Płaszczowe czujniki temperatury – podsumowanie

Termopary płaszczowe, dzięki swojej unikalnej konstrukcji, dostarczają wysoceprecyzyjne pomiary temperatury w najtrudniejszych warunkach przemysłowych. Charakteryzują się niewrażliwością na temperaturę, odpornością mechaniczną,wytrzymałością na wstrząsy i elastycznością, co czyni je niezastąpionym narzędziem w wielu branżach. Termopary płaszczowe stosowane są najczęściej wpiecach hartowniczych i do wyżarzania elementów maszyn.

Wybór odpowiedniego typu termopary płaszczowej zależy od specyficznych wymagań danej aplikacji, w tym od temperatury pracy, atmosfery, warunków mechanicznych iwymagań odnośnie dokładności pomiaru. Istotnym jest również zrozumienie różnicy między konstrukcjami z punktami pomiarowymi izolowanymi iuziemionymi, które wpływają na czas reakcji sensora oraz na jego podatność na zakłócenia sygnału. Wiedza ta pozwala na wybór optymalnego rozwiązania, które spełni wszystkie wymagania techniczne, zapewniając precyzyjne i niezawodne pomiary temperatury.

Wykorzystaj technologię termopar płaszczowych do poprawy jakości swoich produktów, procesów i usług. Działaj już dziś, aby zapewnić sobie i swoim klientom najwyższy poziom kontroli temperatury. Skontaktuj się z nami i zyskaj właściwy czujnik temperatury!