Конструкция термопары

Конструктивное выполнение термопар определяется условиями их применения.

По типу исполнения стандартные ТЭП делятся на:

а) погружаемые и поверхностные;

б) стационарные и переносные;

в) одинарные, двойные и тройные;

г) однозонные и многозонные;

д) обыкновенные, водозащищенные, взрывобезопасные и т.д.

Возможны различные сочетания этих исполнений.

Конструктивно термоэлектрический преобразователь представляет собой две проволоки из разнородных материалов, нагреваемые концы ко- торых скручиваются, а затем свариваются или спаиваются. Конструктив- ное оформление термопар разнообразно. На рис 2.12 представлена конст- рукция термопары, которая чаще всего используется для измерения темпе- ратуры в трубопроводах и других аппаратах, находящихся под давлением.

Для защиты от механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется, электроды ТЭП, армированные изоляци- ей, помещаются в специальную защитную арматуру. У рабочих преобразо- вателей, применяемых для измерения температуры различных сред, арма- тура состоит их защитного чехла 1, неподвижного или передвижного шту- цера 5 с сальниковым уплотнением (на рисунке не показано) и головки 7, прочно присоединенной к защитному чехлу. В головке, снабженной крышкой 8 и штуцером под кабель 9, помещена розетка 6 из изоляционно- го материала с клеммами для присоединения термоэлектродов 2 и прово-

дов, соединяющих термопару с измерительным прибором или преобразо-

вателем.

 

Рис. 2.12. Конструкция термопары:

1 – защитный чехол; 2 – термоэлектроды;

3 – изоляционные бусы; 4 – порошок;

5 – штуцер; 6 – розетка с клеммами;

7 – головка; 8 – крышка; 9 – штуцер под ка-

бель

 

В качестве изоляции термоэлектродов термометра применяются од- но- или двухканальные трубки или бусы 3 из фарфора (при температуре до 1300 °С) и окислов алюминия, магния или бериллия (свыше 1300 °С), надеваемые на термоэлектроды. Свободное пространство между термо- электродами и защитным чехлом заполнено порошком окиси алюминия 4 для улучшения теплопередачи.

Длина монтажной (рабочей) части L раб, погружаемой в среду, темпе- ратуру которой измеряют, выполняется различной для каждого конкретно- го типа ТЭП.

Рабочий конец термопары можно выполнять путем сварки, пайки или скрутки. Наибольшее распространение получил способ изготовления спая с помощью сварки, а пайку применяют только в специальных случа- ях. Скрутку рабочего конца часто применяют для термоэлектрических термометров вольфрамрениевой и вольфраммолибденовой групп. Сварку электродов ТЭП производят как с предварительной скруткой термоэлек- тродов, так и без скрутки. Еще одним вариантом изготовления спая рабо- чего конца является приварка электродов к дну защитного чехла.

Выпускаются одинарные (с одним чувствительным элементом) и

двойные (с двумя чувствительными элементами) термоэлектрические пре-

образователи различных типов. Двойные термопары применяются для из- мерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вто- ричными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в об- щую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитно- го чехла.

В настоящее время во всём мире широкое распространение получили термоэлектрические преобразователи, изготавливаемые из термопарного кабеля (рис. 2.13). Он представляет собой гибкую металлическую трубку с расположенными внутри неё одной или двумя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Пространство вокруг термо- электродов заполнено сильно уплотнённой мелкодисперсной минеральной

изоляцией.

 

 

Рис. 2.13. Термопарный кабель с одной или двумя парами термоэлектродов:

 

1 - оболочка кабеля; 2 - минеральная изоляция (MgO); 3 – термоэлектроды

 

 

В РФ выпускают термопарный кабель с двумя типами термоэлектро- дов: КТМС-ХА и КТМС-ХК (кабель термопарный с минеральной изоляци- ей в стальной оболочке с хромель-алюмелевыми или хромель-копелевыми термоэлектродами) диаметром от 0,9 до 7,2 мм с изоляцией из электротех- нического периклаза. Оболочка кабеля изготовлена из жаростойкой стали или сплава. Термопарный кабель за счёт высокой плотности заполнения периклазом выдерживает изгиб на 180° вокруг цилиндра диаметром, рав- ным пятикратному диаметру кабеля.

К достоинствам кабельных термопар можно отнести:

• более высокие термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс

по сравнению с проволочными термопреобразователями (в 2-3

раза);

• возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах, в ка-

бельных каналах, при этом длина ТП может достигать 60-100 мет-

ров. Термопары можно приваривать, припаивать или просто при-

жимать к поверхности для измерения её температуры;

• малый показатель тепловой инерции, позволяющий применять их

для регистрации быстропротекающих процессов;

• универсальность применения для различных условий эксплуата-

ции, хорошая технологичность, малая материалоёмкость;

• способность выдерживать большие рабочие давления;

• возможность изготовления на их основе термопреобразователей в

защитных чехлах блочно-модульного исполнения, обеспечиваю-

щих дополнительную защиту термоэлектродов от воздействия ра- бочей среды и создающих возможность оперативной замены чув- ствительного элемента.