Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học

Cập nhật lần cuối ngày 20/06/2023 lúc 09:13 chiều

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học là gì?

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học là tập hợp những thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ, thực hiện việc đo nhiệt độ của chất cần đo thông qua, các nguyên lý cơ học kết hợp với những định luật vật lý bao gồm sự giãn nở vì nhiệt và các nguyên lý truyền và biến đổi chuyển động.

Đặc điểm cấu tạo của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học, là chúng được cấu tạo hoàn toàn từ các bộ phận cơ khí, thay vì được cấu tạo từ các loại linh kiện điện tử, điều này mang lại cho thiết bị những ưu điểm như chi phí thấp, có khả năng ứng dụng trong nhiều điều kiện làm việc, độ bền và độ ổn định cao, dễ dàng sử dụng,…

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học được cung cấp với nhiều loại khác nhau, dựa trên cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị, ta có thể phân loại thiết bị này thanh các dòng sản phẩm như sau: Đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim, dạng giãn nở chất khí, loại giãn nở chất lỏng.

Dải đo nhiệt của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học rất rộng, có thể từ -200℃ đến 700℃, với chân cảm biến nhiệt độ, được chế tạo những loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ, chịu áp suất và khả năng kháng hóa chất tốt, cho phép thiết bị đo lường này có thể sử dụng, trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp.

Thông số kỹ thuật

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau, chúng được cung cấp đa dạng về kiểu dáng, vật liệu chế tạo, dải đo,… Để giúp khách hàng lựa chọn thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ dễ dàng hơn, chúng tôi đã tổng hợp lại thông số kỹ thuật cơ bản của đồng hồ đo áp suất như sau:

• Phạm vi đo nhiệt độ phổ biến: Từ -60℃  đến 40℃, -20℃ đến 100℃, 0℃ đến 500℃,…
• Tùy chọn vật liệu chế tạo vỏ đồng hồ: Thép không gỉ, hợp kim nhôm, thép cacbon
• Đường kính mặt đồng hồ: 63 mm, 75 mm, 100 mm, 160 mm,…
• Kiểu dáng đồng hồ: Chân đứng, chân sau, chân nối dây
• Tùy chọn chân kết nối: Chân ren NPT, PT, PF
• Đường kính chân ren kết nối: 3/8”, 1/2”, 3/4”
• Áp suất làm việc: PN10, PN20, PN25,…
• Đơn vị đo nhiệt độ: ℉, ℃
• Sai số trong quá trình đo nhiệt độ: 0.75%, 1%, 2%
• Đơn vị sản xuất: Yamaki, Wika, Wise,…
• Nguồn gốc xuất xứ: Trung Quốc, Hàn Quốc, Đức, Mỹ,…
• Chính sách bảo hành: Sản phẩm được bảo hành trong vòng 12 tháng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học

Như mình đã giới thiệu ở đầu bài viết đồng hồ đo nhiệt độ cơ học, áp dụng 3 kiểu cấu tạo khác nhau bao gồm, kiểu lưỡng kim, kiểu giãn nở chất lỏng và kiểu giãn nở chất khí. Tuy nhiên kiểu giãn nở chất lỏng và kiểu giãn nở chất khí, có cấu tạo về cơ bản là giống nhau, vì vậy chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về cấu tạo của đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim, và đồng hồ đo nhiệt độ giãn nở khí.

Cấu tạo và hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim

Đồng hồ đo nhiệt độ lưỡng kim, đúng như tên gọi của nó, loại thiết bị đo nhiệt độ này sử dụng bộ phận cảm biến nhiệt độ, được tạo thành từ hai loại vật liệu ghép vào nhau (thường là hai loại kim loại có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau). Để đo nhiệt độ của lưu chất cần đo, ta sẽ nhúng chân đồng hồ vào lưu chất cần đo, khi có sự thay đổi về nhiệt độ lúc này do sự giãn nở không đều, giữa hai loại vật liệu, chúng sẽ tạo ra những biến dạng lớn, độ biến dạng tỉ lệ thuận với sự thay đổi nhiệt độ.

Biến dạng của bộ phận lưỡng kim cảm biến nhiệt, được truyền đến kim đồng hồ thông qua cơ cấu đặc biệt (trục truyền động hoặc bộ truyền động bánh răng, tùy thuộc vào từng sản phẩm).

Để hiểu hơn về hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học dạng lưỡng kim, ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về cấu tạo thiết bị này, ngay sau đây.

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học dạng lưỡng kim, được cấu tạo từ 5 bộ phận chính bao gồm:

• Chân cảm biến nhiệt độ: Chân cảm biến được chế tạo với hình dạng, là một thanh kim loại có tiết diện hình tròn và rỗng ở bên trong, để đưa bộ phận lưỡng kim cảm biến nhiệt vào trong này. Chân cảm biến nhiệt thường được chế tạo từ inox 304, inox 316 hoặc đồng thau để đảm bảo nhiệt độ từ lưu chất cần đo được truyền, đến bộ phận cảm biến nhiệt lưỡng kim, đồng thời chúng có khả năng chịu nhiệt độ, áp lực làm việc do lưu chất tác dụng lên, khả năng kháng hóa chất và khả năng chống oxy hóa.
• Bộ phận lưỡng kim cảm biến nhiệt: Bộ phận lưỡng kim cảm biến nhiệt được chế tạo bằng cách ghép, và cố định hai miếng kim loại có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau lại với nhau, sau đó tạo biên dạng cho bộ phận này, tùy vào loại đồng hồ mà ta sẽ có những kiểu hình dáng lưỡng kim đặc biệt, trong đó phổ biến với hình dạng lò xo và hình dạng kiểu xoắn ốc. (Như hình ảnh). Bộ phận này sẽ giãn nở và có những thay đổi về hình dáng, khi mà nhiệt độ của lưu chất cần đo thay đổi.
• Bộ phận dẫn động: Kết cấu của bộ phận dẫn động cũng được chế tạo với nhiều biến thể khác nhau, nó có thể là một trục truyền chuyển động quay, với một đầu được liên kết vào bộ phận lưỡng kim, đầu còn lại được liên kết với kim đồng hồ.
  Ngoài ra ta cũng có những thiết bị mà bộ phận dẫn động, được chế tạo từ các chi tiết bánh răng.
  Bộ phận này có nhiệm vụ truyền chuyển và biến đổi những thay đổi nhỏ, về kích thước của bộ phận cảm biến nhiệt độ, đến kim đồng hồ.
• Chân kết nối: Bộ phận này có chức năng cố định đồng hồ đo nhiệt độ với hệ thống cần đo, thông qua liên kết ren của phẩn ren ngoài của chân đồng hồ, và phần ren trong của thiết bị.
  Chẩn ren được thiết kế theo đúng chuẩn thiết kế chế tạo, chân ren của đồng hồ đo nhiệt độ thường được chế tạo dạng côn hoặc dạng thẳng.
• Kim đồng hồ: Kim của đồng hồ đo nhiệt độ có nhiệm vụ chỉ thị thông số nhiệt độ đo được. Kim đồng hồ được chế tạo từ hợp kim nhôm, đảm bảo khả năng chịu rung lắc trong quá trình làm việc, đồng thời trọng lượng nhẹ giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình đo.

Cấu tạo và hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ giãn nở khí

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học kiểu giãn nở chất khí, có đặc điểm hình dạng bên ngoài giống với, kiểu lưỡng kim. Tuy nhiên về cấu tạo của bộ máy và nguyên lý làm việc, hai loại đồng hồ này khác nhau hoàn toàn.

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học kiểu giãn nở khí, có nguyên lý là việc giống với đồng hồ đo áp suất dạng cơ hơn, có hoạt động nhờ vào sự biến dạng của chi tiết ống bourdon. Về cơ bản quá trình đo nhiệt độ của thiết bị diễn ra như sau.

Ống bourdon được liên kết với chân cảm biến nhiệt độ, bên trong có chứa các loại chất khí hoặc chất lỏng  đặc biệt. Những chất này sẽ giãn nở và có xu hướng tăng thể tích khi mà nhiệt độ tăng, tuy nhiên, không gian bên trong ống bourdon và chân cảm biến nhiệt độ, gần như không thay đổi, nên sẽ tạo ra sự gia tăng về áp suất làm việc.

Khi áp suất tăng lên nó sẽ tác động lên thành trong của ống bourdon, làm ống bourdon biến dạng, và có sự chuyển dịch nhất định về vị trí, thông qua các chi tiết như thanh truyền và bánh răng, chuyển động của ống bourdon, được truyền đến kim đồng hồ, lúc này giá trị nhiệt độ làm việc của chất cần đo, được biểu thị thông qua các số chỉ của kim đồng hồ.

Ta có cấu tạo cơ bản của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học dạng giãn nở khí, bao gồm các bộ phận sau:

• Chân liên kiết: Hầu hết đồng hồ đo nhiệt độ cơ học thông thường, sẽ sử dụng kiểu nối ren để cố định đồng hồ đo vào hệ thống cần đo.
• Chân cảm biến nhiệt độ: Chân cảm biến nối dài tiếp xúc với chất cần đo, để hấp thụ nhiệt lượng, chi tiết này được chế tạo từ đồng thau hoặc inox, để đáp ứng yêu cầu về độ bền và khả năng truyền nhiệt.
• Khí giãn nở: Thường là một trong các loại khí Nito, Heli, Argon đây là các khí trơ không tạo thành các phản ứng hóa học với ống bourdon, và chân cảm biến nhiệt độ. Chúng sẽ có xu hướng giản nở khi nhiệt độ tăng lên.
• Ống bourdon: Một ống rỗng được uốn cong có hình dạng chữ C, hoặc kiểu xoắn ốc nó sẽ biến dạng khi áp suất của “khí giãn nở” bên trong thay đổi.
• Bộ phận truyền động: Bao gồm nhiều chi tiết khác nhau, có nhiệm vụ truyền và biến đổi chuyển động của ống bourdon đến kim đồng hồ.
• Kim đồng hồ: Chuyển động quay của kim đồng hồ trên thang đo sẽ tương ứng với nhiệt độ đo được.

So sánh đồng hồ đo nhiệt độ cơ học dạng lưỡng kim và dạng giãn nở khí

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học được cung cấp, với hai dòng sản phẩm chính đó là kiểu sử dụng bộ phận cảm biến lưỡng kim, và kiểu sử dụng bộ phận cảm biến là khí.

Để giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về hai dòng sản phẩm này, chúng tôi đã tiến hành so sánh hai dòng đồng hồ đo nhiệt độ này dựa trên các khía cạnh sau:

• Về giá thành: Kiểu lưỡng kim có giá thành thấp hơn so với kiểu truyền động bằng khí.
• Về phạm vi đo nhiệt độ: Kiểu truyền động khí sẽ có phạm vi đo nhiệt độ rộng hơn, theo như mình tham khảo của hãng Wika (đơn vị chuyên sản xuất các thiết bị đo lường, danh tiếng của Mỹ), kiểu truyền động khí có dải đo tối đa từ -200℃ đến 700℃, trong khi đó kiểu lưỡng kim có dải đo tối đa trong khoảng từ -70℃ đến 600℃.
• Sự linh hoạt: Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học dạng giãn nở khí, được đánh giá là có tính linh hoạt cao hơn.
• Độ nhạy: Do đặc trưng của các phân tử khí là có tính cơ động cao, chúng được làm nóng cũng như hạ nhiệt nhanh hơn so với kim loại, dạng giãn nở khí được đánh giá có độ nhanh trong đo lường cao hơn.

Ứng dụng của đồng hồ đo nhiệt độ cơ học

Đồng hồ đo nhiệt độ cơ học là loại thiết bị đo lường, có tính ứng dụng cao nó được sử dụng trong nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm hoạt động sản xuất, hoạt động giám sát, hoạt động nghiên cứu,… Bởi vì yếu tố nhiệt độ tác động trực tiếp đến nhiều quy trình sản xuất, và hầu hết mọi hoạt động, nên đã từ rất lâu người ta đã đặt ra yêu cầu đối với những thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ.

Một vài ví dụ về ứng dụng của đồng hồ đo nhiệt độ bao gồm:

• Điều khiển nhiệt độ trong quá trình sản xuất: Sử dụng để đo nhiệt độ trong quá trình sản xuất như trong lò nung, nồi hơi, sấy hoặc trong các thiết bị kiểm soát nhiệt độ. Các thông số đo được từ đồng hồ đo nhiệt độ cơ học được sử dụng để điều khiển nhiệt độ trong quá trình sản xuất.
• Kiểm tra nhiệt độ trong các hệ thống làm lạnh: Sử dụng để kiểm tra nhiệt độ trong các hệ thống làm lạnh như trong tủ đông, tủ mát hoặc trong các hệ thống điều hòa không khí.
• Đo nhiệt độ trong các ứng dụng khoa học: Sử dụng để đo nhiệt độ trong các ứng dụng khoa học, bao gồm trong phòng thí nghiệm, trong các thiết bị đo lường và kiểm tra, trong các thiết bị y tế,…

Xem thêm sản phẩm đồng hồ đo nhiệt độ lò hơi.