1. Grundprinzipien
Das Bimetall-Thermometer basiert auf zwei miteinander verklebten Metallblechen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei Temperaturänderungen kommt es bei Bimetallblechen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung bzw. Kontraktion der beiden Metalle zu einer Biegeverformung. Diese Verformung wird über einen mechanischen Übertragungsmechanismus auf den Zeiger übertragen und zeigt auf dem Zifferblatt den entsprechenden Temperaturwert an. Eine übliche Kombination ist beispielsweise Messing und Invar, wobei Messing einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten und Invar einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Mit zunehmender Temperatur biegt sich der Bimetallstreifen zur Invar-Seite hin.
2. Strukturelle Zusammensetzung
Temperaturmesselement: Es besteht aus Bimetallblechen und ist die Kernkomponente des Thermometers. Es ist für die Erfassung von Temperaturänderungen und die Erzeugung von Verformungen verantwortlich.
Übertragungsmechanismus: Verstärkt und überträgt die leichte Verformung des Bimetallblechs und treibt so den Zeiger in Drehung. Umfasst im Allgemeinen Komponenten wie Pleuel und Zahnräder.
Zeiger und Zifferblatt: Der Zeiger zeigt den Temperaturwert an und das Zifferblatt ist mit einer Temperaturskala gekennzeichnet, normalerweise in Grad Celsius (Grad) oder Fahrenheit (℉).
Schutzrohr: Umhüllen Sie das Temperaturmesselement, um es vor äußeren Umwelteinflüssen wie Korrosion und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Für Schutzrohre gibt es verschiedene Materialien wie Edelstahl, Kupferlegierung usw., die je nach Einsatzumgebung ausgewählt werden können.
3. Eigenschaften
Vorteil:
Intuitives Ablesen: Es sind keine zusätzlichen Hilfsmittel erforderlich und die Temperatur kann direkt über die Position des Zeigers auf dem Zifferblatt abgelesen werden, was einfach und bequem ist.
Einfache Struktur: Im Vergleich zu einigen elektronischen Thermometern ist die Struktur nicht komplex, die Zuverlässigkeit hoch und die Wartungskosten niedrig.
Gute seismische Leistung: Die mechanische Struktur ermöglicht einen stabilen Betrieb auch in Umgebungen mit Vibrationen, wodurch es weniger anfällig für Vibrationsstörungen ist und die Messgenauigkeit beeinträchtigt.
Keine externe Energie erforderlich: Es basiert auf der temperaturbedingten Verformung von Bimetallblechen, ohne dass eine externe Stromquelle oder Batterie erforderlich ist, und eignet sich für Situationen, in denen Energie nicht leicht zugänglich ist.
Nachteile:
Begrenzte Genauigkeit: Die allgemeine Genauigkeit liegt innerhalb von ± 1 % – ± 2 % FS (voller Bereich), was etwas niedriger ist als bei hochpräzisen elektronischen Thermometern und nicht für Situationen geeignet ist, die eine extrem hohe Temperaturgenauigkeit erfordern.
Langsame Reaktionsgeschwindigkeit: Die Verformung von Bimetallblechen erfordert eine gewisse Zeit, um auf Temperaturänderungen zu reagieren, insbesondere bei schnellen Temperaturänderungen, bei denen die Aktualisierungsgeschwindigkeit ihrer Messwerte relativ langsam ist.
4. Klassifizierung
Nach Aussehen klassifiziert:
Axialer Typ: Der Zeiger verläuft parallel zur axialen Richtung des Schutzrohrs. Dieser Typ eignet sich für die Installation an der Seite von Rohrleitungen oder Geräten und ermöglicht so eine einfache Temperaturbeobachtung von der Seite.
Radialer Typ: Der Zeiger steht radial senkrecht zum Schutzrohr und wird üblicherweise oben oder unten in der Rohrleitung installiert. Die Temperatur lässt sich bequem von vorne ablesen.
Universeller Typ: Der Kopf und das Schutzrohr sind durch ein Universalgelenk verbunden, das den Winkel des Kopfs flexibel anpassen kann, um unterschiedlichen Anforderungen an die Beobachtungsposition gerecht zu werden.
Klassifiziert nach Nutzungsumgebung:
Gewöhnlicher Typ: geeignet für allgemeine industrielle und zivile Umgebungen, ohne strenge Anforderungen an Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
Korrosionsschutztyp: Zur Herstellung von Schutzrohren und zugehörigen Komponenten werden spezielle Korrosionsschutzmaterialien verwendet, die in Umgebungen mit korrosiven Gasen oder Flüssigkeiten eingesetzt werden können, beispielsweise zur Messung einiger korrosiver Medien in der chemischen Produktion.
Explosionsgeschützter Typ: Entspricht den relevanten Explosionsschutznormen, verfügt über eine explosionsgeschützte Struktur und elektrische Leistung und kann in Gefahrenbereichen mit brennbaren und explosiven Gasen oder Stäuben eingesetzt werden, z. B. in Gefahrenbereichen in Branchen wie der Petrochemie und Kohlebergwerken.
5. Anwendungsgebiete
Industrielle Produktion: Wird zur Temperaturmessung in verschiedenen Prozessindustrien wie Chemie, Raffinerie, Energie, Stahl usw. verwendet, z. B. zur Temperaturüberwachung von Geräten wie Reaktionsgefäßen, Rohrleitungen, Wärmetauschern usw., um sicherzustellen, dass der Produktionsprozess ordnungsgemäß funktioniert im entsprechenden Temperaturbereich durchgeführt werden. Beispielsweise überwachen Bimetall-Thermometer in chemischen Reaktionsgefäßen die Reaktionstemperatur in Echtzeit, um zu verhindern, dass zu hohe oder zu niedrige Temperaturen den Reaktionseffekt beeinträchtigen und sogar Sicherheitsunfälle verursachen.
HVAC: In den Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen von Gebäuden wird es verwendet, um die Temperatur von Medien wie Luft und Wasser zu messen, den Systembetrieb zu regulieren und ein angenehmes Raumklima zu schaffen. Durch den Einbau eines Bimetall-Thermometers in den Luftkanal einer Klimaanlage kann beispielsweise die Kühl- oder Heizleistung der Klimaanlage entsprechend der Temperatur angepasst werden.
Landwirtschaft: Überwachung der Innentemperatur in Gewächshäusern, um eine geeignete Temperaturumgebung für das Pflanzenwachstum zu schaffen. Anhand der Messwerte des Bimetall-Thermometers kann das Personal Lüftungs-, Heiz- oder Kühlgeräte zeitnah anpassen.
Alltag: Einige Haushaltsgeräte wie Öfen und Warmwasserbereiter verwenden ebenfalls Bimetall-Thermometer zur Temperaturkontrolle, um den normalen Gebrauch und die Sicherheit der Produkte zu gewährleisten. Beispielsweise kann ein Bimetallthermometer in einem Ofen den Betrieb von Heizelementen steuern, um die Temperatur im Ofen innerhalb eines festgelegten Bereichs zu halten und so die Wirksamkeit des Backens von Lebensmitteln sicherzustellen.
