3-2. Термометры манометрические

Общие сведения и устройство термометров. Действие манометрических термометров основано на использовании зависимости между температурой и давлением рабочего (термометрического) вещества в замкнутой герметичной термосистеме. Манометрические термометры являются техническими приборами и в зависимости от рабочего вещества термосистемы они подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные (парожидкостные). В зависимости от рабочего вещества термосистемы их применяют для измерения температуры жидких и газообразных сред до Термометры со специальным заполнителем предназначены для измерения температуры от 100 до 1000°С (ГОСТ 8624-71).

Манометрические термометры изготовляют показывающие и самопишущие. Самопишущие термометры выпускаются с дисковой

и Ленточной диаграммной бумагой. Привод диаграммной бумаги осуществляется синхронным двигателем, а в некоторых модификациях термометров часовым механизмом. Манометрические термометры выпускаются с односторонней, двусторонней и безнулевой шкалой.

Термометры манометрические изготовляются с дополнительным устройством для сигнализации (или регулирования) температуры. Некоторые типы термометров снабжаются передающим преобразователем с выходным унифицированным сигналом постоянного тока или пневматическим передающим преобразователем с выходным унифицированным пневматическим сигналом

Рис. 3-2-1. Схема устройства показывающего манометрического термометра.

Показывающие и самопишущие манометрические термометры могут быть использованы для измерения температур во взрывоопасных помещениях. В этом случае привод диаграммной бумаги осуществляется часовым механизмом. Если в этих условиях необходимо иметь термометр с дистанционной передачей показаний на вторичный прибор, то она должна быть пневматической.

Схема устройства показывающего манометрического термометра представлена на рис. 3-2-1. Термосистема термометра (рис. 3-2-1, а) состоит из термобаллона погружаемого в среду, температура которой измеряется, капилляра 2 и манометрической пружины 3. Один конец пружины впаян в держатель 4, канал которого соединяет внутреннюю полость манометрической пружины через капилляр с термобаллоном. Второй свободный конец пружины герметизирован и шарнирно с помощью поводка 5 связан с сектором 6. Этот сектор в свою очередь соединен зубчатым зацеплением с трибкой 7, на оси которой насажена указательная стрелка 8. Для выбора зазора в передаточном механизме установлен спиральный волосок 9, конец внутреннего витка которого закреплен на оси трибки.

Термосистема термометра заполнена рабочим веществом, например газом (или жидкостью), под некоторым начальным давлением. При нагревании термобаллона увеличивается давление газа

в замкнутой герметизированной термосистеме, в результате чего пружина деформируется (раскручивается) и ее свободный конец перемещается. Движение свободного конца пружины передаточным механизмом (поводком, сектором и трибкой) преобразуется в перемещение указателя относительно шкалы прибора. По положению указателя на шкале термометра производят отсчет температуры.

Следует отметить, что в отличие от газовых и жидкостных термометров у конденсационных (парожидкостных) термометров термобаллон (рис. 3-2-1, б) частично заполнен конденсатом (примерно на объема), а в верхней части термобаллона над конденсатом находится насыщенный пар этой жидкости. Кроме того, капилляр у этих термометров вставлен на некоторую глубину внутрь термобаллона. Манометрическая пружина и капилляр термометра заполнены тем же конденсатом, что и термобаллон. Давление в термосисгеме конденсационного термометра равно давлению насыщенного пара в термобаллоне. При этом зависимость между давлением насыщенного пара и температурой является вполне определенной, однозначной и известной для конденсата, которым заполнена термосистема термометра. При нагревании термобаллона термометра часть конденсата в его паровом объеме с зеркала испаряется; изменяя давление насыщения до значения, соответствующего температуре конденсата в термобаллоне. Это в свою очередь вызывает повышение давления в термосистеме термометра, под действием которого пружина раскручивается и ее свободный конец с помощью передаточного механизма перемещает стрелку.

В выпускаемых казанским заводом «Теплоконтроль» показывающих манометрических термометрах используется манометрическая пружина с новым профилем сечения (рис. 3-2-1, в). Отличительной особенностью этого профиля по сравнению с ранее применяемыми овальными, плоскоовальными и др. (рис. 3-2-1, г) является наличие среднего пережатого участка, на котором зазор между стенками отсутствует. По боковой кромке сечения расположены два канала каплевидной формы, которые повышают механическую прочность пружины.

Следует отметить, что внутренний объем пружин со средним пережатым участком и колебания размера его минимальны, что уменьшает температурную погрешность термометра и обеспечивает стабильность ее значений. Изменяя большую ось сечения этой пружины получают оптимальное соотношение между начальным внутренним объемом ее и приращением этого объема при раскручивании пружины на рабочий угол.

Дальнейшее снижение температурной погрешности газовых и жидкостных термометров, обусловленной отклонением температуры пружины от нормальной достигается введением термобиметаллического компенсатора 10 в поводок передаточного механизма (рис. 3-2-1, а). Капилляр термометров изготовляют из латуни или стали наружным диаметром 2,5 и внутренним Длина капилляра термометра бывает различной, но она находится

обычно в пределах следующего ряда: 1; 1,6 ; 2,5; 4; 6; 0; ; 5; 40 и 60 м. Капилляр, идущий от корпуса прибора к термобаллону, помещают в защитную металлическую оболочку, предохраняющую его от повреждений. Для изготовления термобаллона и его хвостовика в настоящее время применяют сталь марки Применение этой стали дало возможность изготовлять термобаллоны термометров на условное давление до без защитной гильзы и лишь на условное давление среды, температура которой измеряется, от 64 до с защитной гильзой.

Рис. 3-2-2. Схема устройства корректора начальной отметки шкалы манометрического термометра.

Рис. 3-2-3. Схема устройства самопишущего манометрического термометра.

Выпускаются электроконтактные показывающие манометрические термометры, выполняемые по схеме рис. 3-2-1, а и используемые для сигнализации о достижении предельных значений температур.

Манометрические термометры с безнулевой шкалой снабжаются корректором для регулировки начальной отметки шкалы прибора. Схема корректора термометра, состоящего из винтовой пружины и регулировочного винта, показана на рис. 3-2-2.

Схема устройства самопишущего манометрического термометра показана на рис. 3-2-3. Спиральная манометрическая пружина 1 с пережатым профилем сечения (рис. 3-2-1, в), впаянная одним концом в держатель 2, вторым свободным концом с помощью скобы 3 шарнирно соединена с поводком 4, снабженным термобиметаллическим компенсатором 5. Второй конец поводка шарнирно соединен с рычагом 6, связанным с осью 7 рычага пера. К каналу держателя, соединяющему внутреннюю полость спиральной пружины, припаян капилляр 8, который вторым своим концом герметично соединен через хвостовик с термобаллоном 9, погружаемым в среду, температура которой измеряется.

Привод диаграммного устройства осуществляется с помощью синхронного двигателя 10 или часового механизма. Дисковая

диаграмма в сери но выпускаемых при орах рассчитана на один оборот в сутки.

Самопишущий термометр с двумя термосистемами дает возможность одновременно производить запись на диаграммной бумаге температуры двух сред. Самопишущие термометры такого типа, снабженные приспособлением для увлажнения одного из термобаллонов, могут быть использованы в качестве психрометров для одновременного измерения температуры и влажности газовой среды.

При применении манометрических конденсационных и жидкостных термометров необходимо иметь в виду, что изменение высоты положения термобаллона относительно манометрической пружины может вызвать изменение показаний термометра.