Klemthermokoppel

Een klemthermokoppel meet de temperatuur van een machineoppervlak of een geboord punt door een veerbelaste sonde ertegen te houden. De meetlas zit in een kleine roestvrijstalen punt, en het lichaam dat hem draagt is een roterende klem met een verlengde veer, zodat de insteekdiepte op het meetpunt wordt ingesteld in plaats van vastgelegd door de lengte van de sonde. Op spuitgietmachines, extruders, matrijzen en verwarmingsbanden is dat meestal het praktische verschil: de sonde moet in een sproeier, een cilinder of een band worden gedrukt op een plaats waar geen ruimte is voor een schroefdraadsamenstel en geen toegang voor een sleutel.

De uitvoering op deze pagina is standaard type K, met type E en een PT100-weerstandselement in hetzelfde lichaam leverbaar. Type K dekt 0 tot 800 °C, type E 0 tot 400 °C en de PT100 -200 tot 450 °C. De kop met schroefdraad is roestvrij staal M12×1,5 en kan worden losgeschroefd, waardoor een kale klemsonde overblijft waar geen schroefdraadbus is om te gebruiken. Het snoer is een gevlochten roestvrijstalen huls over een afgeschermde kabel voor hoge temperatuur, in lengtes van 1 tot 5 m, en het materiaal van de punt is ijzer.

De las wordt gelast in plaats van gedraaid. Het aangeleverde materiaal benadrukt dit: de twee aders worden in de punt door argonbooglassen verbonden en met een hoogfrequente keramische buis geïsoleerd, wat een andere constructie is dan de gangbare praktijk van het in elkaar draaien van de aders, en het is het verschil dat zich toont als stabiliteit aan de bovenkant van het bereik.

Hoe een thermokoppel werkt

Een thermokoppel wekt een spanning op in plaats van een weerstand. Twee ongelijksoortige metalen die op één punt zijn verbonden, wekken een klein potentiaalverschil op wanneer die las op een andere temperatuur zit dan het andere uiteinde van de draden, en de spanning is enkele tientallen microvolts per graad. Aan de sensor hoeft niets te worden geleverd om te werken, en daarom past een thermokoppel bij de bovenkant van het temperatuurbereik waar een weerstandselement zou wegdriften, en daarom kan het heel klein worden gemaakt.

Hetzelfde principe stelt de beperkingen. Omdat de spanning tussen de meetlas en de klemmen waar de draden landen wordt opgewekt, is de temperatuur bij die klemmen deel van de meting: het instrument moet de klemtemperatuur kennen en ervoor compenseren. Het betekent ook dat het circuit overal met de bijpassende thermokoppeldraad moet worden gemaakt. Elke plaats waar de thermokoppeldraad een koperen geleider raakt is zelf een thermokoppellas, en een die niet op de klemtemperatuur zit draagt een fout bij in plaats van een verbinding.

De twee lasvormen in het aangeleverde materiaal volgen uit hoe de punt is gebouwd. Bij een geaarde las staat de gelaste verbinding ook in elektrisch contact met de huls, zodat warmte er snel komt en de respons snel is, maar het meetcircuit is verbonden met alles wat de huls raakt. Bij een ongeaarde las zit de verbinding geïsoleerd in de punt, wat het circuit isoleert tegen de prijs van een langzamere respons. Het materiaal levert beide en vermeldt voor geen van beide een responstijd, dus de keuze berust op de installatie in plaats van op een gepubliceerd getal.

Twee verdere praktische eigenschappen komen uit de constructie. De gevlochten huls over de kabel is tegelijk een mechanische beschermer en een afscherming, wat uitmaakt op een machine met aandrijvingen en verwarmingselementen waar een onafgeschermd millivoltsignaal interferentie opvangt. En de huls is roestvrij staal terwijl de punt ijzer is, zodat de sonde contact met de machine verdraagt zonder dat het snoer stijf en bros wordt zoals een gewone polymeerkabel bij een hete band zou doen.

Hoe u het juiste klemthermokoppel kiest

Begin bij de temperatuur en het instrument. Het kalibratietype volgt het bereik: type K tot 800 °C, type E tot 400 °C, of de PT100-variant waar een weerstandselement beter bij het instrument past. Van daaraf is de beslissing gedwongen, omdat de sensor bij het ingangstype van het temperatuurinstrument moet passen waarop hij wordt aangesloten. Een PT100 op een type K-ingang geeft een plausibele en onjuiste weergave, en het aangeleverde materiaal markeert precies dat.

Dan de montage. Waar de machine een schroefdraadbus op het meetpunt heeft, wordt de roestvrijstalen M12×1,5-kop erin geschroefd en stelt de veer de contactdruk in. Waar die er niet is, wordt de kop losgeschroefd en wordt de sonde rechtstreeks geklemd. De klemzitting is 11,5 mm binnen en 13 mm buiten met een hoogte van 18 mm, en 12 mm- en 14 mm-versies zijn op bestelling leverbaar, dus de zitting moet bij de bus of het gat passen waarin hij zit.

Dan de lasvorm, geaard of ongeaard, om de redenen hierboven: snelheid tegen isolatie.

Dan het snoer. Het standaardbereik is 1 tot 5 m met 1 m, 5 m en 7 m genoemd als de gebruikelijke lengtes, en andere lengtes op bestelling. Een traject langer dan het standaardbereik betekent een verlenging, en een verlenging moet van dezelfde thermokoppeldraad met passende connectoren worden gemaakt; het aangeleverde materiaal specificeert die niet. Waar het snoer langs een heet oppervlak of langs een bewegende as loopt, is de gevlochten huls wat het beschermt, en de minimale buigstraal daarvoor wordt niet vermeld.

Ten slotte de aansluiting. Vorkklemmen zijn standaard met rood naar positief en blauw naar negatief. Waar de instrumentklem geen vork accepteert, kunnen pinklemmen op bestelling worden gemaakt.

Beperkingen en punten ter bevestiging

De sensor is op zichzelf geen herleidbaar meetinstrument. Het aangeleverde materiaal geeft geen nauwkeurigheidsklasse of tolerantie voor het thermokoppel, en geen responstijd, dus deze pagina vermeldt de bereiken maar geen meetonzekerheid. Waar een aflezing moet worden verdedigd, moet het thermokoppel worden gepaard met een transmitter of instrument waarvan de nauwkeurigheid bekend is en, idealiter, tegen een referentie is geverifieerd.

Het snoer is een grens die gemakkelijk wordt over het hoofd gezien. Een sonde die bij de punt tot 800 °C is gespecificeerd, betekent niet dat het snoer 800 °C overleeft, en het aangeleverde materiaal vermeldt de temperatuurclassificatie van de kabel of zijn isolatie niet. Het meetpunt en de route die het snoer volgt, moeten dus apart worden beschouwd.

Verschillende eigenschappen die in het materiaal worden genoemd, zijn niet gekwantificeerd. De sonde wordt beschreven als buigbaar en bestand tegen hoge druk, maar er wordt geen minimale buigstraal en geen drukgetal gegeven, dus geen van beide wordt hier gepubliceerd. Het materiaal geeft ook een standaard snoerbereik van 1 tot 5 m en noemt daarna 7 m onder de gebruikelijke lengtes, wat buiten dat opgegeven bereik ligt.

Ten slotte is de identificatie open. Het aangeleverde materiaal geeft het kalibratietype onder het modelfeld in plaats van een onderdeelnummer, en een kalibratietype is gemeenschappelijk voor elke leverancier van dat thermokoppel, dus het wordt hier niet als identificatie gebruikt. Een bestelling hoort het kalibratietype, de lasvorm, de snoerlengte, de aansluiting en de afmetingen van de klemzitting te vermelden.