В предыдущей статье мы рассмотрели устройство наиболее бюджетных и простых термопар из ассортимента ОВЕН. Сегодня мы “кинемся” в другую крайность - рассмотрим самые дорогие и самые “навороченные” термопары . Как Вы уже догадались, они изготавливаются из драгоценных благородных металлов: платины и родия.
Все знают, что платина - очень дорогой металл. На февраль 2020 биржевая цена за 1 гр. составляет около 2 тыс. руб. А вот цена более редкого платиноида - родия - выше цены платины в 10 раз - 22,5 тыс. руб! И вот из столь драгоценной проволоки мы изготавливаем датчики температуры! Но почему именно из них? Ведь на двухметровую термопару ДТПS (ТПП - тип S по классификации ОВЕН) уходит свыше 12 граммов платины и около 0,5 грамма родия!
К датчикам для измерения высоких температур - выше 1000 °С - предъявляются особые требования. Такие температуры чаще всего бывают в печах металлургии и машиностроения (термообработка), в стекольной промышленности и производстве строительных материалов и керамики.
Основная причина ухудшения показаний термопар и выхода их из строя с течением времени - коррозия термоэлектродов. И чем выше температура, тем агрессивнее воздействие на металл СО, СО2, О2, Н2 и других газов. К тому же, сам материал проволоки должен иметь высокую температуру плавления. Платина и ее сплавы с родием уникальны - температура плавления выше 1800 °С и отличная устойчивость к коррозии (особенно в обычной воздушной среде). К тому же термопара из этих металлов обладает хорошей чувствительностью и высокой точностью измерения.
Термопара типа S состоит из чистой платиновой проволоки и проволоки платинородиевой (10% родия). Термопара типа R - из платиновой и платинородиевой (13% родия) проволок. Соответственно, вырабатываемся термоЭДС у них немного отличается. У нас в России намного больше применяют именно тип S.
Самое простое исполнение такого датчика: две проволоки помещены к алюмооксидную трубку - “соломку”, спай открытый или изолированный от внешней среды. Такой датчик малогабаритен и наиболее бюджетен ( в своей нише):
Хотя платина в целом отличается хорошей коррозионной стойкостью, есть ряд элементов, вызывающих ее охрупчивание и разрушение. Вот эти нехорошие “платиновые яды”: Si, S, P, Sn, B, Zn, As, Pb, Sb, Bi. Их оксиды также представляют опасность для платины. Поэтому часто термоэлектроды необходимо защищать чехлами. Обычно применяются керамические газоплотные чехлы ( корундовые, с содержанием Al2O3 не менее 95%).
Но для увеличения срока службы своих термопар ОВЕН выпускает датчики в двойных защитных чехлах:
- толстый наружный чехол диаметром 20 мм (толщина стенки 5 мм),
- тонкий внутренний чехол 12 мм (толщина стенки 2 мм)
А внутри - уже знакомая керамическая “соломка” с драгоценными термоэлектродами. Такая конструкция обеспечивает беспрецедентную защиту чувствительного элемента, а засыпка между чехлами мелкодисперсного порошка - электрокорунда - помогает датчику быстрее реагировать на изменения температуры в объекте измерения.
То есть применять термопары из благородных металлов - дорого, да мило! Без них просто не обойтись. Они полностью оправдывают свою цену долгой и безупречной службой.
Еще статьи с нашего канала о термопарах:
ТХК, тип L - универсальная термопара для низких температур. Почему лучше применить именно ее?
ТЖК - универсальная, но недооцененная термопара типа J
ТПП (S) - что в этих термопарах особенного?
ТХА, тип К - особенности, достоинства и недостатки этой термопары
Бескорпусные бюджетные термопары
Об удобных термопарах с вилками
Принцип действия - термопары из КТМС
Автор статьи: Алексей Сидорцев