Манометрические термометры

Термометры, действие которых основано на использовании зависимости давления вещества при постоянном объеме от тем­пературы, называются манометрическими.

В зависимости от заполнителя (рабочего вещества) эти тер­мометры подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные. Устройство всех типов манометриче­ских термометров аналогично. Прибор (рис. 3.1) состоит из тер­мобаллона 1, капиллярной трубки 6, защищен­ной металлическим рукавом 7, и манометрической части, заклю­ченной в корпусе 5. Вся система прибора заполняется рабочим веществом. При нагреве термобаллона увеличивается объем жидкости или повышается давление рабочего вещества внутри замкнутой термосистемы. Эти изменения воспринимаются мано­метрической пружиной 3, которая через передаточ­ный механизм, состоящий из тяги 4 и сектора 2, воздействует на стрелку прибора.

1- термобаллон; 2- зубчатый сектор; 3- манометрическая пружина; 4- тяга; 5- корпус; 6- капиллярная трубка; 7- рукав; 8-хвостовик.

Рисунок 3.1. Манометрический термометр.

Термобаллон обычно снабжается хвостови­ком 8 и изготовляется из нержавеющей стали, а капилляр — из медной или стальной трубки диаметром 0,15—0,5 мм. Диапазон измерения температур с помощью манометрических термометров от -120° С до +600° С. Класс точности 1,5—2,5. Эти приборы просты по устройству, дешевы и надежны. Поэтому они исполь­зуются практически во всех отраслях пищевой промышленности как для технологического контроля, так и для автоматического регулирования. Позволяют передавать показания на расстояние до 60м.

Основным недостатком манометрических термометров явля­ется большая инерционность, достигающая 1,5 мин и более.

Газовые манометрические термометры. В этих приборах гер­метически замкнутая термосистема заполняется азотом, термо­динамические свойства которого близки к свойствам идеального газа. Начальное давление газа в термосистеме составляет 1- 5 МПа. Вследствие высокого давления газа в термосистеме колебания ат­мосферного давления незначительно влияют на показания при­бора. Колебания же температуры окружающей среды вызывают заметные погрешности. Однако при объеме термобаллона, в несколько раз пре­вышающем объем капилляра и манометрической трубки, погрешности от изменения окружающей температуры невелики.

Жидкостные манометрические термометры. Термосистема в этих приборах заполняется жидкостью – ртутью (пределы измерения -30…+600⁰С) или ксилолом (-40…+200⁰С). При повышении температуры термобалона жидкость в нем рас­ширяется и заставляет перемещаться конец манометрической пружины. Благодаря тому что жидкости, за­полняющие термосистему, обладают большой теплопроводно­стью, инерционность этих термометров меньше, чем газовых. Од­нако погрешности от колебания температуры окружающей среды значительнее, чем у газовых термометров. Это вызывает необхо­димость при большой длине капилляра вводить специальное ком­пенсационное устройства. Поправку на изменение внешнего атмосферного давления вводить не требуется, так как жидкость практически не сжимае­ма.

Конденсационные манометрические термометры. Термобал­лон в этих термометрах обычно заполняется на 2/3 объема низко­кипящей жидкостью — этилхлоридом, метилхлоридом, ацетоном. При повышении температуры усиливается испарение жидкости и увеличивается давление пара в термосистеме, которое через капилляр передается к манометрической пружине. Однако изме­нение давления пара не пропорционально изменению температу­ры, что является одним из недостатков этого типа приборов, шкала которых нелинейна. Конденсационные приборы наиболее чувствительны, однако диапазон измерения их невелик от -25 до 250° С. На показания приборов влияют изменения атмосферного давле­ния, но не влияют изменения температуры окружающей среды.

Положение термобаллона при установке газовых и жидкостных термометров может быть любым, а для конденсационных – вертикальным. В случае измерения температуры агрессивной среды или при высоком давлении (свыше 6,27 МПа), термобаллон устанавливается в защитной гильзе, заполненной маслом или медными опилками.

Манометрические термометры выпускаются как самостоя­тельные приборы (самопишущие, показывающие) и как датчики в автоматических системах регулирования. В последнем случае манометрическая часть снабжа­ется преобразователями.

Широкое применение получили манометрические электро­контактные манометры типа ЭКТ (рис.3.2), которые исполь­зуются для измерения, сигнализации и позиционного регулиро­вания температуры жидких и газообразных сред.

Прибор снабжен шкалой и показывающей стрелкой. Сигнальное устройство прибора имеет два предельных контакта 1и 2, укрепленных на подвижных указателях, которые могут быть установлены в любой точке шкалы. Показывающая стрелка прибора также имеет контакт 3. Контакты указателей изолированы друг от друга и от контакта показывающей стрелки.

Как правило, один из указателей работает как минимальный, а другой - как максимальный. Если измеряемая температура находится в установленных пределах, то контакты указателей разомкнуты. При соответствии температуры одному из предель­ных значений, контакт показывающей стрелки соприкасается с контактом соответствующего указателя, в результате чего за­мыкается электрическая цепь. При переходе показывающей стрелки за предельное значение температуры соответствующий контакт остается замкнутым.

I-общий вид; II- электрическая схема; 1,2- предельные подвижные контакты; 3- контакт стрелки; 4- клемная коробка.

Рисунок 3.2. Манометрический электроконтактный термометр ЭКТ.

Простейшим регулятором температуры является манометрический регулятор прямого действия РПД (рис. 3.3).

Регулятор состоит и» термобаллона 1, капиллярной трубки 2, сильфона 3 и регулирующего клапана 4. В зависимости от ве­личины измеряемой температуры в термобаллоне устанавливается определенное давление паров легкокипящей рабочей жид­кости. Это давление через капиллярную трубку передается сильфону. Усилие давления паров рабочей жидкости уравновешивается усилием противодействующей пружины. При отклонении регулируемой температуры от установленной величины равновесие системы нарушается и сильфон сжимает или растягивает противодействующую пружину, вследствие чего происходит перемещение золотника 5 регулирующего клапана. В результате этого изменяется количество протекающего, через клапан регулирующего температуру агента, что приводит к восстановлению заданного значения температуры.

Регуляторы температуры РПД выполняются с прямыми и об­ратными клапанами. Прямые клапаны используются при регу­лировании греющим агентом, В этом случае при повышении регулируемой температуры клапаны закрываются. Обратные клапаны применяются при регулировании охлаждающим аген­том. Они закрываются при понижении регулируемой темпера­туры.

1- термобаллон; 2- капилляр; 3- сильфон; 4- регулирующий клапан; 5- золотник.

Рисунок 3.3. Регулятор температуры прямого действия РПД.

Дата добавления: 2015-08-09