6.1 Манометрические термометры
6.1.1 Принцип действия
Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры. В соответствии с агрегатным состоянием вещества в термосистеме манометрические термометры подразделяют на газовые, жидкостные и конденсационныс (парожидкостные).
Манометрические термометрыры могут быть использованы для измерения температур от минус 150 до плюс 600 ºС. Диапазон измерения определяется наполнителем термосистемы. Термометры со специальными наполнителями (расплавленными металлами) пригодны для измерения температуры от 100 до 1000 ºС.
Замкнутая термосистема манометрического термометра, показанная на рисунке 6.1, состоит из термобаллона 2, соединительного капилляра 1 и манометрической пружины 6. Чувствительный элемент термометра (термобаллон) погружается в объект измерения, и термометрическое вещество в термобaлоне достигает температуры измеряемой среды. При изменении температуры рабочего вещества в термобaллоне изменяется давление, которое: через капиллярную трубку передается на пружинный манометр, являющийся измерительным прибором манометрического термометра.
Рисунок 6.1 – Схема манометрического термометра: 1 – соединительный капилляр; 2 – термобаллон; 3 – зубчатый сектор; 4 – показывающая стрелка; 5 – шкала; 6 – манометрическая пружина; 7 – зубчатая трибка; 8 – система тяги сектора с манометрической пружиной. |
Изменение температуры контролируемой среды воспринимается заполнителем термосистемы через термобаллон 2 и преобразуется в изменение давления, под действием которого манометрическая трубчатая пружина 6 с помощью тяги 8, сектора 3 и трибки 7 премещает стрелку 4 относительно шкалы 5. Термобаллон представляет собой цилиндр, изготовленный из латуни или специальных сталей, стойких к химическому воздействию измеряемой среды.
Геометрические размеры термобаллона зависят от типа термометров и от задач измерения. Так, диаметр термобаллона находится в пределах 5 - 30 мм, а его длина 60 - 500 мм. Капилляр, соединяющий термобаллон с манометрической пружиной, представляет собой медную или стальную трубку с внутренним диаметром 0,1 - 0,5 мм. Длина капиллярной трубки в зависимости от эксплуатационных требований может быть от нескольких сантиметров до 60 м. Медные капилляры имеют стальную защитную оболочку, предохраняющую их от повреждений при монтаже и эксплуатации. Для улучшения метрологических характеристик манометрических термометров к манометрическим пружинам предъявляют ряд требований. Так, с целью уменьшения температурной погрешности пружина должна иметь по возможности малый объем. Кроме того, пружина должна иметь возможность раскручиваться на большой угол и свободный ее конец должен обладать значительным тяговым усилием для механического перемещения дополнительных устройств.
В зависимости от конструкции измерительной системы манометрические системы бывают показывающими, самопишущими бесшкальными со встроенными датчиками для дистанционной передачи показаний на расстояние. Манометрические термометры бывают: газовые, жидкостные, конденсационные. В данной работе представлен манометрический, жидкостный термометр.