Како ефекти термичке експанзије утичу на тачност термоелемента?

Топлотно ширење је основна физичка појава која има велики утицај на тачност термопарова у топловодним системима. Како се компоненте калупа загревају од амбијенталне до температуре обраде (обично 200-400 степени), материјали се шире различитим брзинама, мењајући положај термопарова и услове контакта. Ове ефекте треба разумети да бисмо могли тачно да детектују температуру.

Диференцијално проширење учења

Различити материјали који се користе у конструкцији врућих тркача имају различите коефицијенте топлотног ширења (ЦТЕ). Коефицијент топлотног ширења челика је око 11-13 µм/м степена. Материјали омотача термоелемената (нерђајући челик или инконел) имају сличне коефицијенте, иако нису једнаки. Изолација од магнезијум оксида унутар омотача има изразита својства експанзије. Како се систем загрева, различите компоненте ће се ширити различитим брзинама, изазивајући механички стрес који ће утицати на положај мерног споја и контактни притисак.

Ефекат монтаже термоелемента

Проширење утиче на монтажу сензора монтираних помоћу компресионих фитинга или уређаја{0}}оптерећених опругом. Како се челик калупа шири, рупа за монтажу се помера у односу на врх термоелемента. Ако ход опруге није довољан, врх може изгубити контакт са дном рупе, омогућавајући формирање ваздушног отвора који изолује сензор и резултира очитањима ниске температуре. Превелика експанзија, међутим, може сломити термоелемент тако да се унутрашње везе оштете. Потребно је исправно преднапрезање опруге у оквиру пројектованог опсега термичког ширења.

Утицај на мерење локације споја

Топлотно ширење утиче на положај мерног прикључка у односу на извор топлоте. Ако се термоелемент налази у млазници која се шири по оси, врх сензора се може померити у односу на место грејача. Промена локације мења забележену температуру, кретање према грејачу повећава очитавање, а удаљавање га смањује. Овај утицај може бити очигледан у случају фиксних грејача и покретних млазница.

Утицај на контактни притисак и термичку отпорност

Топлотно ширење изазива промену контактног притиска између врха термоелемента и мерене површине. У зависности од дизајна, термички контакт се може побољшати (повећан топлотни контакт) или деградирати (термички контакт смањен) током ширења компоненти. За сензоре у избушеним рупама, проширење може да затегне или олабави налегање. Код сензора са мерним прстеновима, експанзија утиче на притисак стезања. различити контактни притисак изазива промену топлотног отпора, што доводи до одступања мерења и нестабилности.

Планови компензације

Постоји неколико начина да се минимизирају последице топлотног ширења. Користите термоелементе са опругом са довољним ходом (обично 2–4 мм) да останете у контакту током читавог опсега експанзије. Користите сличне ЦТЕ материјале за монтажу. Дизајнирајте монтажне геометрије тако да одржавате континуирани контактни притисак током експанзије. За важне апликације користите много сензора на различитим локацијама да бисте открили помаке због проширења и применили софтверско прилагођавање.

Дугорочна{0}}стабилност

Монтажа термоелемента се постепено мења поновљеним термичким циклусима током времена. Сваки циклус може донекле променити положај сензора или нарушити квалитет контакта. Механизми опруге пузања временом смањују предоптерећење. Редовне провере одржавања седишта сензора и квалитета контакта избегавају-дуготрајно одступање услед ефеката проширења.

Диференцијално проширење термоелемента и прикључног кабла

Термичко ширење утиче и на везу термоелемента са његовим продужним каблом. Током производње, регион конектора је подложан температурним варијацијама које могу изазвати ширење и контракцију, што може довести до лабавих спојева. За повећање поузданости користе се конектори са позитивним механизмима закључавања и дизајном са температурном компензацијом. Померање кабла услед експанзије је дозвољено са петљама за растерећење натезања.

Практичне препоруке за смањење ефеката експанзије

Увек инсталирајте термоелементе на собној температури, омогућавајући експанзију. Измерите компримовану дужину на радној температури да бисте приметили окидање компресије током пробних вожњи. Извршите верификацију дубине уметања током одржавања да бисте рутински проверили положај сензора. Да бисте заштитили интегритет конектора, користите једињење за закључавање предвиђено за радну температуру. Ако имате захтевну апликацију, погледајте бежичне термопарове који у потпуности елиминишу утицај раста кабла.