Термін «термопара зі стопорним кільцем» не є стандартним промисловим терміном; насправді це загальна назва для пружинної-термопари, типу поверхневого контактного датчика температури. Його основний принцип полягає не в зміні принципу чутливості самої термопари, а в досягненні постійного контакту тиску між вимірювальним кінцем термопари та поверхнею вимірюваного об’єкта за допомогою механічного пружинного механізму. Це значно знижує контактний термічний опір і підвищує точність вимірювання температури та швидкість відгуку.
Принцип роботи та фізичний механізм
Основа термоелектричного ефекту: на основі ефекту Зеєбека, коли два різні метали (такі як нікель-хром/нікель-кремній типу K-) утворюють замкнутий контур і між двома кінцями існує різниця температур, у ланцюзі буде генеруватися термоелектричний потенціал, пропорційний різниці температур. Потім цей потенціал перетворюється приладом у показання температури.
Механізм тиску пружини: вбудована-пружина стиснення попередньо-натягується під час встановлення, безперервно застосовуючи радіальний тиск 5–20 Н, змушуючи вимірювальний кінець термопари (гарячий спай) щільно контактувати з вимірюваною поверхнею (такою як металеві труби, корпуси двигунів, циліндри машин для лиття під тиском), усуваючи повітряні зазори та досягаючи тверда-тверда теплопровідність, а не покладатися на конвекцію чи випромінювання.
Оптимізація теплопровідності: тиск пружини вирівнює мікроскопічні нерівності контактної поверхні, максимізуючи площу контакту. Термічний опір можна зменшити до 1/3–1/5 від традиційних методів без-напору, що значно покращує швидкість реакції (менше або дорівнює 5 с) і стабільність.
Структура та ключові компоненти
|
компонент |
Матеріал/Характеристики |
Опис функції |
|
Термопара |
Тип K (нікель-хром-нікель-кремній), тип J або дріт зі сплаву типу E |
Генерує термоелектричний потенціал, відповідає стандарту IEC 60584 |
|
Захисна трубка |
Нержавіюча сталь 304/316L або кераміка |
Захищає термопару, стійкий до-корозії, високих{1}}температур (до 400 градусів) |
|
Пружинний механізм |
Натискна пружина з нержавіючої сталі, регульоване попереднє натяг |
Забезпечує постійний контактний тиск, компенсує теплове розширення і звуження |
|
Кріпильний болт |
Різьба М12×1,5 або М16×2 |
Прикріплений до основи випробовуваного обладнання, діє як опорна точка сили реакції пружини |
|
Гнучкий подовжувач |
Стійкий до високих{0}}температур ізоляційний матеріал (наприклад, оплетка зі скловолокна) |
Дозволяє радіус вигину більше або дорівнює 5 діаметру дроту, адаптується до вібрації та зміщення |
|
Розподільна коробка |
Захист IP65, вибухонебезпечний-опціонально (Ex d IIC T6) |
Герметичні клеми електропроводки запобігають впливу зовнішнього середовища |
Основні відмінності від угвинчувальних і компресійних типів фітингів
|
Тип |
Спосіб встановлення |
Контактний об'єкт |
Чи пошкоджує це обладнання? |
Застосовні сценарії |
|
Пружинний-навантажений (тип пружини стиснення) |
Пружина притискається до поверхні |
Зовнішня поверхня досліджуваного об'єкта |
немає |
Моніторинг температури поверхні, не-інвазивний, знімний |
|
Гвинтовий-тип |
Затягнутий в отвір |
Всередині середньої або внутрішньої стінки труби |
Так (потрібне натискання) |
Вимірювання температури рідини в трубах і ємностях |
|
Тип компресійного фітинга |
Преси з конусною поверхнею для компресійної посадки |
Внутрішня стінка отвору |
Ні (потрібен лише гладкий отвір) |
Байпас малого діаметра, тимчасове вимірювання температури, гігієнічне середовище |
Типові сценарії застосування та інженерна цінність
|
Промисловість |
Розташування програми |
Переваги |
|
Лиття пластику під тиском |
Насадка машини для лиття під тиском, зовнішня стінка бочки |
Швидка заміна, уникає простоїв для видалення форми, швидка теплова реакція забезпечує контроль температури розплаву |
|
Двигуни та підшипники |
Корпус двигуна, опорна поверхня |
Моніторинг підвищення-температури в реальному часі запобігає перегріву та вигоранню, підтримує прогнозне обслуговування |
|
Обробка харчових продуктів |
Зовнішня стінка стерилізатора, ролик конвеєрної стрічки |
Відповідає вимогам GMP щодо-незалишків, легко чистити, немає ризику старіння ущільнювального матеріалу |
|
Металургія чавуну та сталі |
Зовнішня стінка форми безперервного лиття, поверхня прокатного стану |
Стабільний контакт при високих температурах (менше або дорівнює 400 градусам), стійкий до вібрації, замінює інфрачервоне вимірювання температури. |
|
Лабораторія |
Невелика зовнішня стінка реактора, поверхня гарячої плити |
Портативний, регульована глибина, підтримує багато{0}}порівняльні експерименти. |
Точки встановлення та використання
Очистіть вимірювану поверхню перед встановленням, видаліть шари масла та оксиду та переконайтеся, що контактна поверхня рівна;
Використовуйте динамометричний ключ, щоб затягнути кріпильні болти, рекомендований крутний момент: 10–15 Н·м, щоб уникнути перевантаження, що спричинить поломку пружини;
Уникайте використання в середовищах із сильною вібрацією або ударами (наприклад, великі компресори, обладнання для штампування), оскільки це може легко призвести до втоми пружини;
Регулярно перевіряйте, чи пружина не ослаблена чи не покрита корозією, і за необхідності замініть пружину в зборі, а не весь зонд.
Суть термопари зі стопорним кільцем — це «не-інвазивний інтерфейс вимірювання температури поверхні», і його цінність полягає в досягненні високої-точності, повторюваності та швидкого розгортання вимірювання температури без модифікації обладнання. Це один із ключових методів вимірювання для сучасної промисловості для досягнення гнучкого моніторингу та прогнозованого обслуговування.
