Hőelemek fajtái és felhasználásuk

A hőelem a hőmérséklet mérésére szolgáló érzékelő eszköz. Két különböző tulajdonságú fémet tartalmaz, amelyek egyik végükön egymáshoz kapcsolódnak. Ennek hatására a hőmérséklettől függő feszültség különbség alakul ki. Ez a feszültség különbség mérhető, illetve felhasználható a hőmérséklet mérésére.

Milyen típusai vannak a hőelemnek?

Különböző fémpárokból alkotott hőelemek állnak rendelkezésünkre. A négy leggyakrabban használt típus a J, K, T és az E. Minden típus különböző hőmérséklet tartományban és különböző környezeti feltételek között alkalmazható, bár a maximális hőmérsékletet főként az alkalmazott fémdrót átmérője határozza meg.

Hogyan válasszunk hőelemet?

A különböző hőelemek igen széles hőmérséklettartományban képesek mérni, jól bírják a mechanikai és egyéb igénybevételeket, ezért igen elterjedt ipari alkalmazásuk.

A feladatra legmegfelelőbb hőelem kiválasztásának szempontjai:

Szempontok a hőelem- kialakítás kiválasztásához

A védőburokkal ellátott hőelemek 3 különböző kialakítással kerülnek forgalomba: földelt, földeletlen, szabadon álló.

A földelt kialakítású érzékelő esetében a hőelem drótok csatlakozási pontja a védőburkolat csúcsához van erősítve. Ennek eredményeképpen biztosított a jó hőáram a falon át a környezet és az érzékelő között.

A földeletlen kialakítású érzékelőnél a hőelem csatlakozó pontja és a fal nem érintkezik. A mérés reakcióideje hosszabb, mint a földelt esetében, de biztosítottá válik bizonyos fokú elektromos szigetelés.

A szabadon álló kialakítású hőelem drótjainak csatlakozó pontja, a mérőpont, ki van vezetve a védőburkolat csúcsánál. Ennél a konstrukciónál érhető el a legjobb válaszidő (reakcióidő), de az alkalmazhatósága igen behatárolt: csak nem korrozív, nem túlnyomásos közegben alkalmazható.

Válaszidő

Válaszidőnek nevezzük azt az időtartamot, amely a hőmérséklet lépcsőszerű megváltozása esetén a megváltozás 63,2%-ának érzékeléséhez szükséges, meghatározott körülmények között. A szabadon álló kialakítású hőelemek biztosítják a legrövidebb válaszidőt. A kisebb átmérőjű hőelemek válaszideje rövidebb, de a mérési tartományuk felső határa általában alacsonyabb.

Néha a burkolt mérőszonda nem képes ugyanazt a hőmérséklettartományt elviselni, mint a hőelem.

Hőszigetelés:
Általában a magnézium-oxid a legelterjedtebb. A villamos szigetelésre jellemző szám az ellenállás (drót-drót, ill drót-hüvely között), amely legalább 1.5 M Ohm, 500 V-os feszültségű egyenáram esetén, bármely átmérőre.

Hajlítás:
Egyes típusok könnyen hajlíthatóak, alakíthatóak. A hajlítási sugár a csőátmérőnek legalább kétszerese legyen.

A hőelemek kialakítása
A földelt kialakítású hőelemek nyugvó és áramló korrozív gázok, folyadékok és nagy nyomású közegek hőmérsékletének mérésére alkalmasak. Ezeknek a hőelemeknek a csatlakozási pontja a védőburok csúcspontjához van hegesztve, amely - mint, már fentebb is említettük - gyorsabb reakcióidőt biztosít, mint a földeletlen kialakításúak.

A földeletlen kialakítású hőelemeket olyan korrozív közegek esetén alkalmazzuk, melyek esetében fontos az érzékelő villamos szigetelése is a fizikai védelem mellett. A szigetelőanyag általában finom magnézium-oxid por.

A szabadon álló (kivezetett) kialakítású hőelemeket nyugvó vagy áramló nem korrozív közegek hőmérsékletének mérésére használjuk, abban az esetben, ha a rövid reakció idő elsőrendű fontosságú. A két drót csatlakozó pontja a védőburkon túl nyúlik, így biztosítva a gyors és egyben pontos mérést. A mérési hibát okozó szennyeződések és gázok beszivárgásának elkerülése érdekében a kivezetésnél a védőburok légmentesen zárt.

Hőelem referencia táblázat