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Termometri meccanici nell'industria di processo

3D modello di uno strumento bimetallico

Nonostante il progresso continuo di elettronica, strumenti di misura meccanico temperatura ancora un ruolo significativo nel controllo di processi industriali. Essi sono affidabili e non il potere dipendenti e consentono una rapida verifica in loco (la domanda su quale sia il termometro più efficace per ogni applicazione, si può rispondere solo con alcuni chiarimenti).

A quick look at today”s process instrumentation shows that two measuring principles are used predominantly for temperature control: bimetal and gas actuation.

Il cuore di un termometro bimetallico è un nastro metallico, deformato in un tubo elicoidale oa spirale, noto anche come elica. Questo è costituito da due fogli di metallo, con diversi coefficienti di espansione, laminati insieme indissolubilmente. Con qualsiasi cambiamento di temperatura, la striscia devia all'incirca in proporzione ad esso, ed a causa della forma della molla, un movimento di rotazione risulta. Mentre una estremità del sistema di misura viene serrato, l'altra ruota l'albero puntatore, di solito per mezzo di un movimento di trasmissione per un puntatore viaggi più liscia.

The measuring system of a gas actuated thermometer consists of a stem, a capillary and a Bourdon tube within a case. This sealed unit is filled under pressure with an inert gas, usually helium. With any rise or fall in temperature, the internal pressure changes and thus the shape of the measuring tube – in accordance with the “Bourdon” effect. The deflection from this is then transferred to the pointer via a movement.

Temperatura di processo non è tutto

Quali criteri ora gioca un ruolo nella scelta di un principio di misura?

The first parameter is the process temperature. Bimetal thermometers work in a typical range of -70 °C … 600 °C, gas actuated thermometers, cover a range of -200 °C … 700 °C.

However, you must also take the ambient temperature into effect consideration. It has no influence on measuring results with bimetal thermometers, therefore, these instruments can be used with external conditions down to -50 °C. This is not the case with gas actuated thermometers: The lower the volume of gas, the harder it can be to maintain the EN 13190 accuracy class 1 that WIKA guarantees as a manufacturer. For an accurate measurement, the diameter of the stem must be sufficiently large (≥ 8 mm) and the active part of the thermometer (i.e. the temperature sensor filled with gas) be sufficiently long (≥ 100 mm).

This rule points us generally in the direction of the “insertion length”. For both thermometer types, the active part – with bimetal instruments this is the solid tip and helix – must be completely immersed in the medium. Otherwise, this could lead to measurement errors. Therefore, for optimal temperature measurement, the insertion length and the stem diameter should be sized as large as possible.

Differenti tempi di risposta

Un altro parametro importante è la reazione o il tempo di risposta del termometro. Strumenti azionati gas sono veloci: A seconda della struttura del punto di misura, il valore può essere letto in modo sicuro dopo solo uno o due minuti. Termometri bimetallici può sembrare lenta lenta in confronto: Richiedono molto più tempo per allinearsi alla media temperatura.

A seconda del fluido e la sua temperatura, pressione di esercizio e la portata; per processi specifici, strumenti di misura devono essere combinati con pozzetti. Questi hanno un effetto significativo sul tempo di risposta del termometro. Dove esistono già pozzetti, le loro dimensioni devono essere somministrati in modo che i sensori del termometro possono essere progettati correttamente. Per la loro lunghezza, un limite significativo deve osservare. La lunghezza di inserimento fissato per un termometro bimetallico è un max. di 1,000 mm, mentre il massimo per termometri a gas è azionato 2,500 mm.

Trattare con vibrazione

Poiché termometri devono essere leggibili sotto l'effetto delle vibrazioni, la scelta degli strumenti di misura adatti è significativamente ridotta. In tali casi, produttori come WIKA dovrebbero passare a un termometro bimetallico senza un movimento trasmissione all'interno. Come risultato, i componenti che soffrono di usura sono ridotti al minimo. Un caso riempita e una dimensione nominale inferiore sono anche vantaggiosi.

Nella prima fase di un nuovo progetto spesso non è sicuro della posizione finale di connessione della sonda: assiale, radiale, o anche a testa in giù. Chiunque voglia evitare ogni incertezza fin dall'inizio dovrebbe prendere un termometro dotato di asta regolabile e comporre. Così il display può essere regolato con precisione per l'angolo di visualizzazione desiderata.

“Remote transmission” of the measured values

Gas actuated thermometers offer the opportunity to use capillaries to access difficult-to-reach locations or to bridge long distances. Via a very fine capillary with an internal diameter of only 0.2 mm, measured values can be transmitted remotely up to 60 meters to the display. With the help of a contact bulb, temperature readings can be taken on even the smallest diameter pipe – without any direct contact with the medium. Thermometers with capillaries are also excellent for being located centrally in an instrument board, a control cabinet or on a control panel.

Una volta che lo strumento più efficiente è stato identificato per la specifica esigenza, la domanda su come collegarlo al processo deve essere chiarito. Questo è il motivo per cui i vari disegni differenti sono disponibili. Gli esempi includono avere i fili direttamente sul caso al fine di assorbire le vibrazioni, e la femmina girevole o filettatura maschio da montare sul pozzetto. Un raccordo a compressione, invece, consente la lunghezza di inserimento da impostare per esigenze, sia per termometri con un fusto rigido e strumenti con una capillare. In aggiunta, ci sono collegamenti asettici per i processi sensibili nelle industrie alimentari, biologici e farmaceutici.

Con segnale elettrico

As paradoxical as it sounds: In all industries, the on-going computerisation of process monitoring has given added impetus to the use of mechanical thermometers – through their combination with electronic components. These instruments offer switch contacts, which open or close an electrical circuit depending on the pointer position. They can be used for various monitoring functions, such as the control and supervision of processes, or to activate an alarm when a measured value either falls below or exceeds a pre-set value.

I contatti elettrici sono montati sotto il quadrante e possono essere impostati sull'intero campo scala utilizzando il puntatore set.

The instrument pointer moves freely across the entire scale range, independent of the setting. The contacts can be freely adjusted, using a removable key, through the window. As a result of cramped installation conditions and ever-increasing cost pressures, the demand is growing for instruments with “two-in-one” functionality. These combine all the advantages of an on-site display, free from an external power supply, with the need for electrical signal transmission for the latest electronic data acquisition. Thus users save on a second measuring point. This is a major advantage since, as mentioned, many measuring points must be designed in combination with a thermowell.

Ampia offerta per soluzioni individuali

The criteria outlined here for thermometer selection make it clear that off-the-shelf solutions would not lead to a satisfactory result. Almost every application ultimately results in individual instrumentation. For this reason, WIKA can reproduce, for example, about 600 different bimetal helixes for the various application-specific thermometers. And for gas actuated instruments, there is a large range of standard components available. But its core, the measuring unit, must be individually “tailored” for each operating condition. Using specialised software, all parameters (e.g. filling pressure, tube travel, bimetal compensation or dial) are calculated and harmonised with each other.

WIKA, produce una vasta gamma di strumenti meccanici di temperatura che è essenziale al fine di soddisfare i requisiti diversi e individuali di mercato. Per conciliare questo con l'alta qualità e tempi di consegna affidabili, stanno sfidando gli obiettivi per i quali WIKA ha ottimizzato il proprio sistema di produzione flessibile.

WIKA Instruments Ltd

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