Рнс. 6.5. Лабораторный термометр типа Б (Z. длина термометра)

06±1 фИ±1

I I I ±

о 1.

Лабораторные термометры (табл. 6.4) - большая группа ЖСТ общего назначения для изйереиий в диапазоне температур -200...500°С с ценой деления начиная от 0,01 К.

Общий вид типичных лабораторных ЖСТ представлен на рис. 6.4 (тип А) и рис. 6.5 (тип Б). Применительно к специфическим условиям лабораторного оборудования изготовляются специальные термометры, например для бактериологических термостатов (ТЛ-7 и ТЛ-7А), для нор-

мального элемента II класса (ТЛ-16) и т. п. К этой же категории можно отнести лабораторные ЖСТ с конусными взаимозаменяемыми шлифами (ТЛ-50), представленные на рис. 6.6. Они предназначены для измерения температуры в лабораторных узкогорлых сосудах и аппаратах, снабжен- ных конусными шлифами, с которыми взаимозаменяемо сопрягаются конусные шлифы термометров.

Для точных измерений температур и их разностей изготовляется достаточно широкая серия ЖСТ, в которых расстояние между штрихами

по всей шкале одинаково. Они Т I обозначаются TP (термометр рав-

/юделенный) и предназначены для использования в качестве образцового. При образцовых

Рис. 6.6. ЖСТ с взаимозаменяемыми шлифами:

/ - оболочка; 2 - шкала; 3 - капилляр; 4 - шлифы; 5 - резервуар; новочный размер

Рис. 6.7. Технический термометр в прямом исполнении (/j, - ответственно нижней и верхней частей)

Рис. 6.8. Технический термометр в угловом исполнении

I - уста-длины со-

измерениях переход от делений равноделенной шкалы к температуре производится по таблицам, составляеным индивидуально для каждого термометра в процессе его аттестации.

Промышленные термометры (табл. 6.5) отличаются от лабораторных большей приспособленностью к условиям промышленных установок и аппаратуры, для измерения температуры в которых они предназначены (вулканизаторный, аккумуляторный, авиационный и т. п.), большей простотой исполнения, неприхотливостью и дешевизной. Виброустойчивые варианты выпускаются в металлической оправе на специальных проклад-

ках. Они до.чжны выдерживать вибрааию с ускорением до l,5g при частоте 10...60 Гц. Большинство технических ЖСТ в прямом исполнении имеют угловые аналоги. Типичные технические термометры в прямом и угловом исполнении представлены на рис. 6.7 и 6.8.

Специальные термометры (табл. 6.6) характеризуются еще более узкой, чем лабораторные и промышленные, приспособленностью к специфическим условиям установок и аппаратуры сравнительно редкого применения, а следовательно, меньшей универсальностью. Некоторые из них предназначены для измерений в специалы!ых установках, где наблюдение за показанием производится через зеркало. Для удобства отсчета оцифровка и видимые надписи на шкале выполнены в зеркальном отображении.

Бытовые, сельскохозяйственные и метеорологические ЖСТ (табл. 6.7) имеют единственный объединяюший признак - малочисленность типов изделий каждого направления и неудобство полиграфического оформления маломерных индивидуальных таблиц.

Термоконтакторы (табл. 6.8) представляют собой ЖСТ с впаянными в капилляр электрическими контактами, замыкание цепи в которых происходит в зависимости от положения мениска металлической термометрической жидкости. Благодаря такой особенности термоконтакторы позволяют получать прямую дискретную информацию о температурном состоянии резервуара ЖСТ в виде системы электрических сигналов. Поскольку в термоконтакторах необходимо вставлять контактный провод в капилляр или вривать в него контакты, диаметр капилляра, а следовательно, и размер резервуара приходится выбирать заметно большими, чем у обычных измерительных ЖСТ.

Термоконтакторы используют в системах сигнализации, контроля и автоматизации по температурному параметру. Так же, как и обычные ЖСТ, термоконтакторы выпускают в прямом и угловом исполнении. По конструкции их разделяют на устройства с подвижным контактом (ТПК, рис. 6.9) и заданными постоянными контактами (ТЗК, рис. 6.10) и ТК 1. Во всех конструкциях общий соединительный контакт выполняют из платиновой проволоки диаметром 0,1 мм и впаивают в нижнюю часть капилляра. В ТПК исполнительный контакт выполняют из вольфрамовой проволоки диаметром не более 0,1 мм, закрепленной сверху на перемещаемой микрометрическим винтом гайке. Нижний конец вольфрамовой проволоки вставлен в капилляр и должен перемещаться в нем свободно во всем диапазоне регулирования температуры. Вращением микрометрического винта можно варьировать положение места соприкосновения контакта с мениском термометрической жидкости -ртути. Вращение винта производится посредством герметичной магнитной муфты. Пространство над мениском ртути для увеличения срока службы заполнено сухим водородом под давлением не менее 65 кПа для термоконтакторов с переменным контактом и под давлением не менее 80 кПа - для приборов с заданными точками KOHtaKTHpoBaHHH.

На шкальной пластине ТПК наносят две шкалы. Оцифровка и деления нижней шкалы соответствуют положен1}ю ртутного мениска при температуре резервуара. Верхняя шкала имеет адекватную нижней оцифровку, и деления ее предназначены для установки указателя на гайке ползуна в положение, соответствующее температуре контактирования.

Допускаемая погрешность термометров типа ТПК и погрешность установки точки контактирования не превышают цены деления установочной шкалы.

В термометрах с заданной температурой контактирования в местах капилляра, соответствующих положению мениска при заданной температуре, впаиваются платиновые контакты, аналогичные нижнему соединительному. На соединительный и заданные платиновые контакты для удобства обращения и исключения потерь напаивается стеклянная пуговичка,

после которой производится контактный неразъемный паянный переход на провод из меди диаметром менее 0,3 мм.

Значения заданных температур контактирования обозначены специальными отметками на шкале. Количество заданных точек контактирования у изделий, выпускаемых серийно, может доходить до трех. Большее

d \

7 90il°/

Рис. 6.9. Термоконтактор с подвижным контактом:

/ - постоянный магнит; 2 - медный провод; 3 - оболочка; 4 - верхняя шкала; б - мнкровиит; 6 - подвижный контакт; 7 - нижняя шкала; 8 - неподвижный контакт; 9 - резервуар; I - длина нижней части; L - длина верхней части: h - длина изогнутой части; d - диаметр нижней части

Рис. 6.10. Термоконтактор с заданным контактом:

I - зажим; 2 - оболочка; 3 - шкала; 4, 5 - контакты; 6 - капалляр; 7 - резервуар; / - длина нижней части; L - длина верхней части; h - длина изогнутой части; d - диаметр нижней части

количество точек контактирования исполняется в порядке исключения по специальному заказу. Прн необходимости большого количества точек контактирования проще обойтись увеличением числа используемых термоконтакторов Интервал между соседними точками контактирования - не менее 10 /о диапазона, охватываемого шкалой.

Термоконтакторы могут работать в цепях постоянного и переменного тока промышленной частоты. Для работы в цепях постоянного тока

контакты имеют маркировку полярности (-j- или -). Соединительный нижний контакт должен быть подключен к минусу . Требования к электрической цепи, в которой работает термоконтактор, обусловлены главным образом исключением во.эможностей образования в контактах искр и дуги. Для этого мощность коммутации термоконтакторов не должна превышать i Вт при силе тока не более 40 мА и максимальном номинальном напряжегии не более 220 В. При соблюдении таких условий все выпускаемые промышленностью термокоитакторы обеспечивают не менее 10° замыканий н размыканий с вероятностью не менее Ь8 %. При снижг)1ин рабочег( тока до 0,5 мА число циклов превышает !0 . Для термоконтактсров лалочного типа серии ТК при тех же условиях эксплуатации и гарантии число замыканий и размыканий составляет половину указанных.

Повышение точности контактирования, как, например, в ТК-5.3, достигается за счет заметного увеличения объема резервуара: в малой модели (ММ) длина резервуара 60 мм при диаметре 6 мм; в большой модели (БМ) длина резурвуара 100 мм при диаметре 9 мм. Качество исполнения определяется сортом. При изготовлении в первом сорте ТК-55БМ имеет чувствительность, равную 0,01 К.

Корректность регулирования температуры зависит не только от точности чувствительного элемента - термоконтактора, но и от правильности решений комплексных тепло- и электротехнических задач.

ГЛАВА 7

МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

7.1. Принцип действия, классификация и устройство

Принцип действия измерителей температуры, называемых манометрическими термометрами, основан на использовании однозначной зависимости между температурой и давлением термометрического вещества, находящегося в герметично замкнутой манометрической термосистеме. Манометрическая термосистема состоит из термобаллона, соединительной трубки (дистанционного капилляра) и упругого чувствительного элемента, которые вместе образуют герметический объем, занятый наполнителем - термометрическим (рабочим) веществом.

В зависимости от рода рабочего вещества и его агрегатного (фазового) состояния манометрические термометры подразделяют на три класса: газовые (Г), жидкостные (Ж) и конденсационные (К) или парожидкостные.

Манометрические термометры выпускают в различных вариантах исполнения: в виде показывающих, самопишущих приборов без или со встроенными устройствами сигнализации или регулирования температуры. Общие требования, которым должны удовлетворять манометрические термометры, определены ГОСТ 8624-80, а описание принципов действия и работы даны в [580, 769, 994).

Схема конструктивного оформления показывающего манометрического термометра приведена на рис. 7.1, о [769]. Манометрическая термосистема термометра состоит из термобаллоиа, капилляра и манометрической пружины. Температура термобаллона, погруженного в исследуемую среду, функционально преобразуется в давление рабочего вещества манометрической системы. Соединительный капилляр передает изменение давления на манометрическую пружину. Держатель соединяет внутреннюю полость закрепленного конца пружины с капилляром. Свободный герметизированный конец пружины шарнирно связан поводком с зубчатым сектором, который находится в зацеплении с трнбкой. На оси трибки насажена стрелка-указатель. Зазор в передаточном механизме выбирается спиральной пружиной.

Термобаллон имеет цилиндрическую форму; его диаметр и длина зависят от рода термометрического вещества и диапазона измеряемых температур. Термобаллон обычно выполняют из стрли 1Х18Н9Т.

Капилляры манометрических термометров изготовляют из латуни и стали с наружным диаметром 2,5 и внутренним 0,35 мм. В соответствии с ГОСТ 8624-80 длина капилляра дискретно нормирована и может принимать следующие значения: 0,6; I; 1,6; 2,5;4,0; 6,0; 10,0; 12,0; 16,0; 25,0; 40,0 и 60 м. Капилляр может быть защищен от возможных механических повреждений оболочкой из оцинкованной стальной ленты или полиэтилена высокого давления. В термометрах тропического исполнения капилляр защищен оболочкой нз нержавеющей стальной ленты марки XI8H10T-M

Манометрическая пружина имеет сечение овальной формы (рис. 7.1, г) или в виде восьмерки (рис. 7.1, в). Профиль сечения пружины последнего вида обладает рядом преимуществ.