Термостойкий герметик для дымохода: как выбрать и использовать

Термостойкий герметик для печей и каминов: особенности, классификация, лучшие варианты, тонкости нанесения

Высокотемпературный герметик для печей позволяет заделывать дыры и щели, что крайне необходимо для правильного и безопасного функционирования отопительного агрегата. Основной особенностью такого герметика является то, что он способен подстраиваться под различные температуры, не изменяя своих свойств.

На рынке представлен обширный выбор высокотемпературных герметиков различных производителей, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки, оценивать которые лучше перед покупкой, а не во время эксплуатации печи.

Сферы применения термо-герметиков и чем опасно игнорирование щелей в печах и каминах?

Камины и печи в ходе частой и продолжительной эксплуатации дают трещины облицовочного слоя.

Это некрасиво с эстетической точки зрения, а также опасно для здоровья:

  1. Увеличивается расход топлива – в камеру сгорания попадает дополнительный воздух извне, который ускоряет процесс сгорания. Подбрасывать топливо придется чаще, расход увеличится в 2-3 раза.
  2. Копоть и сажа – через даже самые незначительные трещинки наружу попадает сажа, которая оседает на потолке, полах и мебели вокруг камина. Убирать придется по нескольку раз в день.
  3. Поступление угарного газа в жилое помещение – через трещины дым, который должен полностью выходить в дымоход, просачивается в дом. Это опасно развитием отравления угарным газом, особенно при отсутствии должной вентиляции.

Самым опасным состоянием, которое может развиться при разгерметизации отопительной системы, является образование горения в дымоходе. Из-за большой концентрации кислорода и снижения температуры горения в камере сгорания, на внутренних стенках дымохода образуется легко воспламеняемая сажа.

Чтобы эти негативные последствия не смогли омрачить процесс эксплуатации печи или камина в доме, применяют термостойкий герметик для проведения мелкого ремонта. Это удобно, так как можно в любой момент замазать щель или трещину самостоятельно, отложив капремонт до лета.

Также термостойкие герметики применяются для:

  1. Герметизация печных труб при монтаже и ремонте: заделывание мелких и крупных трещин по контуру и на самом дымоходе.
  2. Гидроизоляция мест соприкосновения кровли к дымоходам из различных материалов.
  3. Склейка жаростойких прокладок с металлической фурнитурой.
  4. Заделка трещин снаружи камеры сгорания из кирпича или металла.

Некоторые герметики могут использоваться для восстановления огнеупорной кладки, если там имеются повреждений, но нет возможности кладку переделать.

«Народные умельцы» утверждают, что нет смысла тратиться на герметики, поскольку с их функцией успешно справляется глина. Но не один каолиновый состав не сможет так быстро просохнуть и так надежно заделать всевозможные щели.

Разновидности высокотемпературных герметиков

Высокотемпературные герметики отличаются по составу термопасты. Именно этот фактор позволяет производить герметики с различным температурным градиентом, используемым для отделки различных частей печей и каминов.

Силикатный жаростойкий герметик

Основа – силикат натрия. Внешне выглядит как черная пластичная масса, с которой удобно работать. При застывании формирует плотный неэластичный жаростойкий слой.

Характеристики:

  • Долговременная температура использования — 1300°С.
  • Кратковременная температура использования – 1400-1500 °С.
  • Время застывания – 15 минут при соблюдении рекомендованной температуры окружающей среды.
  • Толщина шва – 15 мм.
  • Деформация без разрушения термо-слоя – 7%.

Преимущества:

  • Быстро застывает, активизируется в температурных пределах 1-40°С.
  • Не имеет ярко-выраженного токсического запаха.
  • Масса пластичная, легко наносится и разминается.
  • Продолжительный срок эксплуатации.
  • Не дает расширения трещины при нагревании уже застывшего состава.

Недостатки:

  • Лучше использовать в тех печах и каминах, которые уже дали усадку, иначе есть риск растрескивания герметика при расширении материалов печи от нагревания.

Удобно использовать для заделки трещин и зазоров

Силикатный герметик рекомендуется использовать в следующих случаях:

  1. Заделка трещин и зазоров, которые образовались в ходе эксплуатации каминов и печей, между металлическими элементами плит и кирпичной кладкой. Сцепление в таком случае лучше, чем у любого другого герметика, пасты или каолиновой смеси.
  2. Заделка щелей в камерах сгорания и поверхностях, которые непосредственно контактируют с огнем и высокотемпературными газами.
  3. Заделка стыков между кровельной поверхностью и дымоходом.
  4. Заделка трещин и устранение течей из отопительных котлов.

Далеко не все силикатные герметики огнеупорны. При заделывании щелей в камерах сгорания выбирайте те герметики, на которых обозначено, что разрешена эксплуатация вблизи огня.

Силиконовый термостойкий уплотнитель

Эта категория герметиков отличается добавлением в силиконовый состав оксида железа, который имеет характерный розовый оттенок. Главное их преимущество – это нулевая деформация, что позволяет использовать герметики не только в ремонте, но и в монтаже отопительных приборов.

Характеристики:

  • Время полного высыхания – 20 минут.
  • Рабочие температуры – до +300°С.
  • Возможность заделки узких, но глубоких щелей, чему способствует удобная упаковка в виде туба с тонким носиком.
  • Можно наносить на холодное или теплое основание, не беспокоясь за качество пасты.
  • Повышенная устойчивость к УФ излучению, что позволяет использовать состав для заделки стыков на крыше.

Преимущества:

  • Продолжительный срок эксплуатации
  • Водонепроницаемость
  • Не меняет форму при скачках температуры печи, не деформируется при повышенных нагрузках
  • Стоимость ниже, чем у силикатного, удобная упаковка

Недостатки:

  • Подходит исключительно для тех поверхностей, рабочая температура которых в пределах +300°С.

Основные сферы применения

Силиконовые термостойкие герметики нашли себя в таких сферах применения:

  • герметизация дымоходов на крыше;
  • обработка дымовыводящих путей дымохода из металла и кирпича;
  • заделка несквозных трещин на поверхностях каминов и печей из камня.

Правила выбора термостойкого герметика для печей и каминов

Чтобы покупка была успешной, а произведенный ремонт был максимально качественным, при выборе герметика важно определить такие нюансы:

  1. Рабочая температура – нужно оценить, в какой части печи будет использоваться герметик. Если это дымоход и наружная облицовка, где температурный показатель находится в диапазоне +300°С, то подойдет паста на основе силикона. Силикатные же герметики имеют рабочую температуру намного выше и подходят для обработки камер сгорания.
  2. Контакт с открытым огнем и газами – герметик должен обладать огнеустойчивостью, если будет использован внутри камина или печи. Для наружного ремонта подойдет обычный состав.
  3. Степень экологичности – в составе герметиков не должно быть компонентов, которые при нагревании провоцируют образование токсических соединений. Иначе при вдыхании таких паров есть риск получить интоксикацию.

Естественно обращайте внимание на бренд и цену. Неизвестные марки по подозрительно дешевым (в 2-3 раза ниже) ценам – это повод задуматься о возможных рисках.

Лучшие термостойкие герметики для печей и каминов

Специалисты рекомендуют покупать термостойкие герметики тех производителей, которые заработали себе имя достойным качеством. От покупки дешевых вариантов, которые не имеют развернутой инструкции, лучше отказаться, так как есть риски приобретения подделки.

TYTAN Professional

Огнеупорный силикатный герметик. Подходит для мелкого ремонта печей и каминов, дымоходов. В составе имеет примесь стекловолокна, формирующий плотный дымо- и газонепроницаемый слой. Обладает хорошей адгезией к металлу, бетону и кирпичу.

Преимущества:

  • Относительно невысокая стоимость.
  • Рабочая температура до +1500°С.
  • В составе не содержит асбест.
  • Может храниться в тубе при минусовых температурах.
  • Может использоваться для заделки трещин в любых частях каминов и печей.
Читайте также:  Утепление перекрытия ппу: описание и характеристика, фото

Недостатки:

  • Полная просушка длится не менее 24 часов.

Средняя стоимость за тубу, массой 300 г, составляет 250 рублей. После использования герметик закрывают с помощью колпачка с резьбой. Храниться он может достаточно долго, сохраняя свои качества.

Огнеза 1600

Герметик позволяет эффективно заделывать щели и склеивать поверхности между собой. Отличительной особенностью является необходимость смачивания обрабатываемой поверхности водой, что улучшает сцепку.

Преимущества:

  • Склеивает бетон, стекло, кирпич, камень, керамику.
  • Водостойкий, подходит для наружных работ герметизации дымохода.
  • Наивысшие рабочие температуры, что позволяет использовать его во всех частях отопительного прибора.
  • Легко наносится шпателем, удобно работать.
  • Поддается окраске с помощью лаков и красок с натуральным составом.
  • Высокий уровень экологичности.

Недостатки:

Стоимость отечественного продукта около 240 рублей. При правильном хранении не боится циклов заморозки и разморозки.

MASTERTEKS PM

Польский силикатный герметик черного цвета. Легко наносится на поверхность, не требуя предварительной ее подготовки. Подходит для заполнения различных щелей и герметизации стыков. Относительно быстро сохнет.

Преимущества:

  • Удобная заглушка на носике с резьбой, что исключает попадание воздух внутрь туба во время хранения.
  • Быстро сохнет при соблюдении толщины рекомендуемого слоя.
  • Не растрескивается при охлаждении поверхности.
  • Отменная адгезия

Недостатки:

Герметик хорош во всех смыслах и буквально идеален при работе с дымоходом.

Принцип работы с высокотемпературными герметиками

Чтобы ремонт или монтаж прошел на высшем уровне, мастеру следует разделить работу на несколько этапов, после чего выполнить каждый с учетом некоторых нюансов. Чем более правильно будет это сделано, тем дольше прослужит термо-состав.

Силиконовые составы

Такой герметик помогает соединить две поверхности из различных материалов, а также заделать достаточно крупные щели.

Работу разделим на несколько этапов:

  1. Подготовка поверхностей: металлическую поверхность обработать наждачной бумагой, удалить пыль, если использовалась вода для очистки, то следует дождаться ее полного испарения.
  2. Подготовка герметика: баллон аккуратно вскрывают и помещают в специальный строительный пистолет, что позволяет сделать нанесение средства более комфортным.
  3. Нанесение герметика на поверхность: толщина выдавливаемого слоя должна быть немного меньше, чем сама трещина. В ходе полимеризации герметик заполнит все микротрещины и немного увеличится в размерах.
  4. Очищение подтеков: пока смесь не схватилась, излишки следует убрать с помощью шпателя.

Продолжительность высыхания напрямую зависит от температуры и влажности в помещении. Чем теплее и суше, тем быстрее герметик полимеризуется. Соответственно, в прохладном и сыром помещении рекомендуемые производителем 20 минут на практике могут растянуться на 40-50 минут.

Силиконовые пасты

Главное отличие – необходимость работать быстро и четко, так как силиконовые термо-пасты очень быстро твердеют, и не будет возможности что-либо исправить в дальнейшем.

Работаем по такой схеме:

  1. Подготовка поверхностей: зашкуривают все обрабатываемые поверхности. Если есть швы, то наружную их часть следует проклеить малярным скотчем, чтобы не запачкать поверхность.
  2. Подготовка герметика: тубу вставляют в пистолет, кончик срезают по диагонали.
  3. Нанесение: наносят тонким слоем достаточно быстро, излишки убирают сразу.

Советы и рекомендации

Опытные специалисты рекомендуют следующее:

  • Никогда не используйте герметик не по назначению. Если он не предназначен для ремонта камер сгорания, то нет смысла его там использовать. Экономия копеечная – убыток масштабный, плюс вред для здоровья и опасность для жизни.
  • Производите ремонт после остановки процесса горения, учитывая рабочую температуру герметика, что указано на упаковке.
  • Помните, что герметики должны хорошо просохнуть. Дайте им время, рекомендованное производителем.

  • Для улучшения сцепки между поверхностями, предварительно их следует хорошо пошкурить. Шершавая поверхность улучшит сцепление металла и кирпича.
  • Убирайте излишки термо-составов до их затвердения, иначе потом это сделать будет крайне проблематично.
  • Не покупайте продукцию сомнительных брендов, в которой отсутствует инструкция по эксплуатации.
  • Всегда соблюдайте меры предосторожности, заявленные производителем.

Помните, что ремонт трещин и изоляция отдельных участков печей и каминов – работа ответственная. Если нет навыка, то доверить ее лучше профессионалам.

Частые вопросы и ответы

Не всегда в инструкции можно найти полную информацию о том, как правильно использовать герметик. Отсюда ряд ошибок и проблем в дальнейшем, что никак не зависит от качества самой термо-пасты.

Все работы с герметиком лучше проводить в сухое и теплое время года, тогда его сцепление будет максимально прочным. Поищите герметики, которые работают при низких температурах, но учтите, что сохнуть они будут достаточно долго. Если это -2°С, то скорее всего процесс завершится успехом. Если речь идет о крепких морозах, то лучше дождаться оттепели, так как смесь не сможет правильно полимеризоваться.

Специалисты идут на хитрость, заставляя герметик работать благодаря тепловым пушкам. Последние располагаются в непосредственной близости к месту обработки, повышая температурный показатель на 10-15°С.

Такая картина происходит, если температура окружающей среды стремиться к нулю. Соответственно, чтобы решить проблему, поверхность и воздух следует немного подогреть. Но лучше всего сцепка двух поверхностей происходит, когда все работы выполнены в летнее время.

Если говорить о тех герметиках, которые используются для камер сгорания, то в их составе нет никаких элементов, способных хоть как-то влиять на процесс горения. Но такой герметик должен иметь обязательную пометку «огнеустойчивый». Это значит, что его можно использовать в местах активного горения.

В завершении стоит отметить, что термостойкие герметики имеют различный состав и могут применяться для разных целей. Перед покупкой важно оценить, при каких температурах он будет использоваться, чтобы определиться с нужным составом. Обратите внимание, чтобы в герметике не было опасных компонентов, которые при нагревании способны выделять токсические вещества.

Видео-обзор термостойких герметиков

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Как правильно выбрать термостойкий герметик для печи, камина или дымохода

Ремонт кирпичных печей и каминов гораздо удобнее производить с помощью современной строительной химии. Различные герметизирующие составы также используются при возведении либо монтаже дымоходов. Суть проблемы: из широкого ассортимента домовладельцу нужно выбрать термостойкий герметик, выдерживающий экстремальные температуры внутри печной кладки, дымоходной трубы и так далее. Наша публикация поможет сделать правильный выбор.

  • 1 Очертим сферу применения
  • 2 Виды высокотемпературных герметиков
    • 2.1 Жаростойкие пасты
    • 2.2 Силиконовые уплотнители
    • 2.3 Клеящие облицовочные составы
  • 3 Вместо заключения — советы по выбору

Очертим сферу применения

В строительных супермаркетах продается множество герметизирующих паст, используемых в системах отопления, водопровода и канализации. Надо понимать, что обычные пищевые и сантехнические герметики не являются высокотемпературными, хотя и применяются для монтажа некоторых элементов печных труб.

Глубокие трещины можно замазывать раствором, но лучше заполнить жаростойкой герметизирующей пастой

Водо– и термостойкие герметики используются для изготовления стальных печей, кладки и ремонта каминов. Варианты применения:

  1. Заделка трещин и отверстий в стенках камеры сгорания, построенной из кирпича либо сваренной из металла.
  2. Герметизация печных труб в процессе ремонта или монтажа.
  3. Наружная отделка кирпичных каминов и печей.
  4. Приклеивание жаростойких прокладок (асбестовых и графитно-асбестовых шнуров) к металлической фурнитуре – дверцам, задвижкам, железным духовкам и чугунным плитам.
  5. Гидроизоляция узлов примыкания кровли к дымоходам из металла и кирпича.

Примечание. Некоторые ремонтные составы применяются даже для восстановления огнеупорной кладки из шамотного кирпича. Одно условие: максимальная температура в топливнике – 1500 °С.

Трещина печной кладки либо сварного стыка стальной топки ведет к задымлению отапливаемого помещения и образованию копоти в зоне дефекта. Традиционный способ устранения – переложить печку или замазать сквозной просвет глиной. Современный высокотемпературный герметик позволяет решить проблему гораздо быстрее и эффективнее.

Читайте также:  Угловая полукруглая гардеробная

Треснувший кирпичный дымоход нередко приходится перестраивать

Подсос уличного воздуха внутрь дымоходной трубы – явление весьма неприятное. На стенках выпадает больше конденсата и сажи, которая способна загореться в любой момент от высокой температуры дымовых газов. Отсюда возникает необходимость герметизации соединений между элементами дымоотвода. О других способах применения мы подробно расскажем в процессе рассмотрения ремонтных составов.

Виды высокотемпературных герметиков

В зависимости от характера дефекта и места герметизации составы для печей делятся на следующие разновидности:

  • силикатные жаростойкие герметики, выдерживающие без разрушения температуру до +1500 °С;
  • пасты на основе силикона с максимальным температурным порогом +250 °С (кратковременно – до 350 °С);
  • специальные клея и мастики, рассчитанные на нагрев до 1000 °С;
  • клеящие смеси для наружной облицовки отопительных печей и каминов плиткой, предел теплостойкости – 800 °С.

Важный момент. Не путайте герметики для печей с маслостойкими силиконовыми пастами, применяемыми для уплотнения стыков автомобильных двигателей. Моторные составы красного цвета продаются в тюбиках и отличаются резким запахом уксуса. Их можно использовать для герметизации резьбовых соединений систем водяного отопления.

К печным герметикам также не относятся огнестойкие краски и жидкая теплоизоляция. Назначение материалов данной категории – защита поверхностей строительных конструкций от возгорания и разрушения при пожаре. Максимальный предел огнестойкости подобных покрытий – 2 часа при контакте с открытым пламенем.

Автомобильные силиконовые уплотнители красного цвета не являются жаростойкими и не применяются печниками

Чтобы вы могли выбрать подходящий тип герметизирующей пасты, предлагаем рассмотреть каждую разновидность на конкретных примерах.

Жаростойкие пасты

Огнестойкий герметик данного типа представляет собой вязкое вещество черного цвета, изготовленное на основе натриевого силиката, с такими характеристиками:

  • рабочий диапазон температур – от минус 40 до +1500 °С;
  • форма выпуска – пластиковые тубы–картриджи, вставляемые в монтажный пистолет;
  • застывает в течение 10—15 минут;
  • отвердевшая масса неэластична и способна деформироваться максимум на 7% без разрушения;
  • наносится при положительной температуре воздуха – от 1 до 40 °С (точнее указано на тубе конкретного изделия);

Черный цвет жаростойкого материала виден с нижнего торца тубы

  • хорошо пристает к шершавым и гладким поверхностям – нержавейке, оцинковке, черному металлу кирпичу;
  • цена за тубу 310 мл — 6—9 у. е. в зависимости от производителя.
  • Справка. Судя по отзывам домовладельцев, самыми известными жаростойкими герметиками являются Penosil 1500 Sealant (страна–производитель Эстония) и Soudal (Бельгия). В продаже нетрудно отыскать и более дешевые аналоги.

    Термоустойчивая паста дает отличный результат при уплотнении стыков неподвижных поверхностей, имеющих примерно одинаковый коэффициент теплового расширения:

    • трещины в печной и каминной кладке;
    • сквозные щели в дымоходах из кирпича либо металла, куда подсасывается наружный воздух;
    • прохудившиеся сварные швы стальных котлов;
    • треснувшие секции чугунных теплогенераторов (помогает не всегда).

    Также черные пастообразные герметики применяются в качестве уплотнителя между кладкой печи или камина и фурнитурой – дверцами, вьюшками, духовым шкафом и так далее. Обязательное условие – прокладка демпферной ленты (например, асбестового шнура), компенсирующей тепловое расширение металла. Иначе застывшая масса раскрошится.

    Выпавший кирпич можно посадить на жаропрочную пасту. Полное застывание массы происходит после прогрева печи

    Как правильно пользоваться жаростойким герметиком:

    1. Минимальная ширина трещины либо зазора между элементами – 5 мм. В более узкую щель густая паста не пройдет.
    2. Устранение дефектов печной или котловой топки производится «на холодную». Свищи в дымоходе можно заделывать «на горячую».
    3. Поверхности очищаются от пыли и обезжириваются, насколько позволяют условия ведения работ.
    4. Вещество наносится строительным пистолетом.

    Пример наложения состава Soudal на проем перед установкой дверцы

    При использовании некоторых составов (например, Soudal) производитель рекомендует слегка смачивать поверхности водой. Работайте в резиновых перчатках – герметик обладает высокой адгезией к различным материалам, отмыть руки будет непросто.

    Силиконовые уплотнители

    Однокомпонентный термостойкий силикон с различными добавками способен выдерживать нагрев до 250—285 °С, кратковременно – не более 315 °С. Распространенные бренды – Penosil, Tytan (Титан), «Гермент». В печном деле герметик используется для дымохода, чья поверхность не слишком горячая, например, подключенного к газовому котлу.

    Для справки. Температура дымоходной трубы обычных газовых котлов редко достигает 120 °С, конденсационных – 100 °С. Газоход камина, кирпичной печки либо твердотопливного котла нагревается в среднем до 150—200 °С, банного отопителя – до 300 °С. Подразумеваются внутренние стенки канала, наружные значительно холоднее.

    Полужидкая силиконовая масса красного (иногда – синего) цвета после застывания образует эластичный барьер, способный растягиваться и сжиматься на 100% (в 2 раза). Характеристики термоустойчивых герметиков на основе силикона выглядят так:

    • рабочая температура – от минус 40 до плюс 250 °С;
    • упаковка – картриджи пистолета объемом 310 мл;
    • время отвердевания – 20 минут;
    • адгезия к любым гладким поверхностям – стеклу, металлу, керамике и тому подобным;
    • наносится «на холодную» при температуре окружающей среды плюс 5—40 градусов;
    • стойкий к воздействию ультрафиолета;
    • ширина и глубина стыка – 6 мм и более;
    • стоимость фасовки 310 мл – от 3 до 7 у. е.

    Помимо наружной заделки щелей в кирпичных печных трубах, силиконовую пасту допускается применять для внешнего уплотнения сэндвич дымоходов в процессе монтажа. В сильно нагревающихся топках котлов и каминов герметик использовать нельзя.

    Важная рекомендация. Силикон наносится непосредственно на стык модулей сэндвича, когда дымоход не планируется разбирать в дальнейшем. Хоть масса и обладает эластичностью, разъединить секции после обработки не выйдет – придется резать болгаркой. Лучше наносить состав после сборки прямо на стык – где торец «мамы» упирается в бортик «папы».

    Клеящие облицовочные составы

    При установке печных дверок, заслонок и духовок внутрь кирпичной кладки применяется огнестойкий уплотнитель – графитно-асбестовый шнур. Чтобы он не съезжал и не выпадал в процессе монтажа, мы предлагаем фиксировать его специальным клеем, показанным на фото. Вещество «держит» температуру до 1100 °С и схватывается в течение 10—20 минут.

    Если кладка печи либо камина покрылась мелкими трещинами, затронувшими кирпичи, заделать их жаростойким герметиком нереально – дефекты слишком узкие и глубокие. В данном случае поможет один из термоустойчивых облицовочных составов:

    • однокомпонентный клей для плитки с добавлением огнеупорных минеральных наполнителей, температурный порог – 800 °С;
    • специальные мастики для приклеивания плиток и камня с пределом теплостойкости +1000 °С;
    • клеевые смеси на основе шамота и каолиновой пыли, выдерживающие нагрев до +400 °С.

    Смысл применения клеев и мастик заключается в следующем: все мелкие трещинки закрываются способом обработки и отделки стенок печи плитками либо изразцами. После ремонта камин не только герметизируется, но и приобретает замечательный внешний вид.

    Важно! Перед облицовкой печки необходимо устранить причину появления трещин, иначе новое оформление быстро испортится либо отвалится. Клеящие смеси и составы не обладают подвижностью и эластичностью.

    Технология нанесения мастик, толщина слоя и время застывания клеящего герметика обязательно расписана в инструкции на упаковке. Подготовка поверхности делается примерно одинаково – удаляется глина, краска и пыль, кладочные швы расчищаются. Затем производится грунтование глубокопроникающим составом (того же бренда). Шамотные клеевые смеси продаются в мешках, мастики – в пластиковых ведрах 5—15 кг.

    Вместо заключения — советы по выбору

    Зная свойства и характеристики различных высокотемпературных герметиков, несложно сделать правильный выбор и купить подходящий состав:

    1. Ремонт топливников кирпичных печей и каминов, а также камер сгорания отопительных котлов производится жаростойкими герметизирующими пастами с пределом теплостойкости 1300—1500 °С.
    2. Такими же составами герметизируются щели около дверок и другой печной фурнитуры. Огнестойкие пасты также допускается применять для внутренней заделки дымоходных труб из кирпича и железа.
    3. Дымоотводы из сэндвича уплотняются снаружи термостойкими силиконами, поскольку здесь играет роль эластичность материала. Исключение – внутренние поверхности каналов и газоходы банных печек, разогревающиеся до более высоких температур.
    4. Лучший способ устранения множественных мелких трещин кладки – отделка плиткой с помощью высокотемпературных клеящих герметиков – мастик и шамотных сухих смесей.

    Отделанный плиткой камин

    Совет. Герметизирующие материалы, предназначенные для авто, покупать не следует. По характеристикам они подходят лишь для дымовых каналов, но при этом агрессивны к металлу, расположенному на открытом воздухе.

    При монтаже дымоходной трубы, проходящей внутри частного дома, потребуется надежно изолировать узел прохода через кровлю. Здесь термические пасты не нужны – возьмите водостойкий кровельный герметик, продающийся в картриджах 300 мл.

    Технология гидроизоляции прохода трубы сквозь крышу. Используется эластичная насадка мастер-флеш и кровельный герметик

    Пример использования жаростойкой пасты при замене дверки печи смотрите на видео:

    Высокотемпературный герметик для печей: особенности применения + пятерка лучших предложений

    Отсутствие трещин, щелей в системе отопительного агрегата – одно из обязательных требований его безопасного пользования. Для этих целей используют высокотемпературный герметик для печей, способный сохранять изоляционные качества в экстремальных условиях эксплуатации.

    Разберемся, как подобрать нужный состав, на что обращать внимание при покупке и каких правил стоит придерживаться при нанесении герметичной пасты. Чтобы упростить задачу выбора обозначим пять лучших предложений от разных производителей.

    Назначение печных герметиков

    В процессе активной эксплуатации каминов и печей кирпичная кладка может растрескиваться. Риск появления щелей увеличивается, если кирпичная кладка не облицована изразцами, не защищена штукатурным слоем и не покрыта термостойкой краской.

    Ремонтные работы откладывать нельзя – пользование таким камином или печью становится небезопасным.

    Возможные проблемы, обусловленные появлением сквозных щелей:

    • расход топлива увеличивается из-за того, что в камеру сгорания просачивается дополнительный воздух;
    • из щелей наружу проступает сажа – на потолке, стенках появляется соответствующий налет; в таких ситуация даже чистка дымохода не решает проблемы;
    • в комнату попадают продукты сгорания, опасные для здоровья – есть риск отравления;
    • периодическое затухание пламени запальника – вероятно при разгерметизации дымохода;
    • топливо сгорает при невысоких температурах, из-за чего на стенках дымоходных труб оседает больше сажи.

    Разгерметизация отопительной системы и обилие сажи – пожароопасная комбинация. Поступающий кислород провоцирует воспламенение внутри дымохода.

    Избежать серьезных проблем поможет своевременная заделка трещин и зазоров. Ясно, что для таких экстремальных условий эксплуатации подойдут только термоустойчивые составы.

    Классификация высокотемпературных составов

    Характеристики герметиков зависят от основы термоизолирующей пасты. Для обработки каминов, печей подойдут составы на базе силиката и силикона. Первая группа это жаростойкие герметики, выдерживающие прямой контакт с пламенем, вторая группа – термостойкие пасты. Их рабочая температура значительно меньше огнеупорных составов.

    Каждый из типов герметиков имеет свои особенности и приоритетную сферу использования.

    Силикатные – жаропрочные смеси

    Герметизирующая паста в основе которой – силикат натрия. Внешне материал выглядит как вязкая смесь черного цвета. После застывания на поверхности формируется неэластичный слой.

    Если этим требованием пренебречь, есть риск растрескивания изоляционного шва.

    Технические характеристики силикатных составов:

    • допустимые температурные показатели: кратковременные – 1400-1500°С, долговременные – до 1300°С;
    • время застывания – 15 минут;
    • максимальная толщина шва – 15 мм;
    • форма выпуска – пластиковые тубы;
    • линейная деформация без разрушения застывшей массы – 7%;
    • условия нанесения – температура в пределах 1-40°С, точное значение зависит от фирмы-производителя.

    Силикатные составы обладают хорошими адгезивными качествами. Для повышения надежности сцепки металлическое, бетонное или кирпичное основание желательно предварительно обработать абразивом.

    Жаростойкая паста максимально эффективна при герметизации стыков неподвижных элементов с похожим коэффициентом расширения.

    Когда целесообразно использовать силикатный герметик:

    • герметизация щелей камер сгорания и других поверхностей, контактирующих с огнем, а также высокотемпературными газами;
    • заделка трещин, образованных между стальными, чугунными элементами печных приборов и кирпичной кладкой;
    • герметизация дымовых труб, выводящих высокотемпературные газы, например: твердотопливных котлов и банных печей;
    • обработка зон установки литья;
    • устранение течей в отопительных котлах.

    Жаростойкие пасты используют при сборке сэндвич-дымохода – герметиком обрабатывают стыковочные поверхности.

    Силиконовые – термостойкие уплотнители

    Изоляционная паста на основе силикона имеет буро-красноватый цвет. Оттенок обусловлен добавлением в продукт оксида железа. В продаже представлены термостойкие силиконовые герметики с разной рабочей температурой, диапазон значений – 170-300°С.

    Силиконовые герметики сохраняют эластичность после высыхания – швам не страшны деформационные нагрузки, усадка печей. Дополнительный плюс – отличная водонепроницаемость, позволяющая применять состав для заделки щелей на участках соприкосновения кровли и дымохода. Силиконовая паста не подлежит окрашиванию.

    Технические характеристики термостойких уплотнителей:

    • диапазон рабочих температур – в пределах +300°С;
    • упаковка – тубы, фасовка по 310 мл;
    • период высыхания – около 20 минут;
    • нанесение на холодное основание при плюсовой температуре воздуха, но не более +40°С;
    • стойкость к УФ-лучам;
    • заделка трещин глубиной от 6 мм.

    Стоимость силиконового термогерметика зачастую ниже силикатного собрата. Однако ввиду недостаточного температурного порога, его применение ограничивается обработкой не слишком горячих поверхностей.

    • заделка кирпичных дымоходов на уличных участках;
    • герметизация стыков вытяжного канала и кровельного материала;
    • обработка дымовыводящих путей из металла, кирпича и сэндвич-панелей при условии использования котлов с КПД свыше 90% – температура исходящих газов не превышает +150°С;
    • обработка несквозных трещин на кирпичных внешних поверхностях печей и каминов.

    Высокотемпературный состав подойдет и для герметизации резьбовых соединений при установке контуров отопления.

    Виды термогерметиков по форме выпуска

    Большинство производителей реализует изоляционные составы для печей в тубах. Перед использованием цилиндрическую емкость устанавливают в строительный пистолет.

    Встречаются продукты в мягких небольших тюбиках. Их целесообразно использовать для обработки небольших участков. Какие-либо дополнительные приспособления для нанесения состава не нужны.

    Высокотемпературные герметики выпускают в виде одно- или двухкомпонентных составов. Первая категория наиболее активно используется в быту.

    Однокомпонентный состав готов к использованию, не требует никакой подготовки. Такой герметик дольше сохнет, оставляя в запасе время для исправления возможных ошибок.

    Такой вариант чаще используют в промышленных условиях, когда необходимо обрабатывать значительные площади. В быту двухкомпонентные смеси не прижились из-за технологической сложности применения.

    Алгоритм выбора подходящего средства

    Зная свойства, рекомендуемую сферу применения различных по составу высокотемпературных герметиков, сделать правильный выбор будет несложно.

    Итак, внимание надо уделить следующим параметрам:

    • рабочей температуре;
    • экологичности;
    • наименованию бренда.

    Температурная выносливость. Показатель зависит от основы герметика – силикон или силикат. При выборе необходимо сопоставить предстоящие условия эксплуатации пасты со значениями максимально допустимой температуры.

    Если сэкономить и приобрести более дешевый аналог, то компоненты со временем попросту выгорят – минеральный наполнитель расслоиться и придется заново ремонтировать отопительный прибор.

    Экологичность. В составе не должно быть веществ, выделяющих при нагреве токсичные летучие соединения. Регулярное вдыхание таких паров негативно сказывается на здоровье людей.

    Чтобы обезопасить себя лучше удержаться от покупки товаров неизвестных производителей по подозрительно низкой цене. Надо внимательно осмотреть упаковку – в подделках часто допускают орфографические ошибки, а сам текст может быть отпечатан неразборчиво.

    Компания производитель. Среди широкого ассортимента доверие покупателей завоевали отечественные и иностранные фирмы: «Момент», MasterTeks, Penosil, Kraftool, Alteco, Tytan, Soudal, Makroflex и др.

    Правила использования термогерметиков

    Тактика применения силиконовых и силикатных смесей схожа между собой. Однако есть и особенности, о которых обязательно следует помнить при герметизации печного оборудования.

    Работа с силиконовым составом

    Помимо строительного инструмента для работы надо подготовить: резиновый шпатель, латексные перчатки, щетку.

    Обрабатываемая поверхность нуждается в подготовке:

    • очистить и обезжирить основание;
    • металлические элементы желательно обработать наждачкой для улучшения адгезии;
    • дождаться полного высыхания поверхности, если при очистке использовали воду.

    Следующий этап – заправка баллона в строительный пистолет. Герметичный колпачок срезать под углом.

    Для равномерного затвердевания силиконовому составу надо обеспечить доступ воздуха. Поэтому превышать рекомендуемую производителем толщину герметика нельзя.

    Время полной полимеризации зависит от условий. На упаковке указывают скорость отвердевания при оптимальных показателях: влажность – 50%, температура – 23°С. На практике, значения существенно разнятся. Чем ниже температура в помещении, тем дольше будет «схватываться» герметик.

    Технология нанесения жаростойкого герметика

    Для обработки огнеупорным составом кроме описанных выше инструментов и материалов понадобится малярная лента и строительный нож.

    Поверхности подготавливают так же, как и перед нанесением силиконового состава: очищают, обезжиривают, метал «зашкуривают» абразивом.

    Технологические нюансы использования силикатного герметика:

    • пористое основание надо обеспылить и немного увлажнить;
    • работы проводят только при плюсовой температуре, оптимально – свыше +20°С;
    • при нанесении смеси придерживаются рекомендованной производителем толщины изоляции;
    • излишки герметика надо удалять сразу, не дожидаясь высыхания смеси;
    • малярную ленту снимают после нанесения состава.

    Некоторые печные герметики нуждаются в многочасовой сушке на разных температурных режимах. Эту информацию надо уточнять в инструкции к товару.

    Топ-5 лучших предложений

    Спрос на высокотемпературные силиконовые и силикатные герметики очень высок, поэтому такие продукты присутствуют в товарных линейках многих производителей. Чтобы не запутаться в разнообразии предложений, приведем список наиболее достойных и популярных составов от иностранных и отечественных компаний.

    1 место – Penosil+1500°C Sealant

    Первое место отдано силикатному составу от эстонского производителя Penosil. Несмотря на заявленные высокие технические характеристики герметик стоит относительно недорого.

    Penosil подходит для наружного, внутреннего использования, допустим контакт с камнем, кирпичом, бетоном, металлом.

    • температурная стойкость – 1500°С;
    • подвижность – 0%;
    • цвет – темно-серый;
    • температура нанесения – 5-40°С;
    • время застывания – около 24 часов;
    • объем – 310 мл.

    Среди основных достоинств огнеупорного герметика отмечают: низкую стоимость, отличное качество, простоту использования, универсальность. Пользовательские отзывы преимущественно положительные, с поставленной задачей Penosil справляется. Минус – длительность затвердевания, печь можно включать спустя день после обработки.

    2 место – Makroflex TA145

    Бельгийская компания специализируется на производстве утеплителей и герметиков. В ассортименте – термоустойчивая силиконовая смесь. Сфера применения – места, подвергаемые воздействию температур не выше +260°С.

    Состав нежелательно использовать для обработки металлических элементов, склонных к коррозии (свинец, медь). В процессе затвердения герметик выделяет пары уксусной кислоты.

    • стабильная термостойкость – 60-260°С, допустимо кратковременное воздействие – до 315°С;
    • ширина наносимого слоя – 6-30 мм, глубина – от 2 мм;
    • время застывания – около 2-х дней;
    • условия нанесения – температура в пределах 5-40°С.

    На время полимеризации в помещении необходимо обеспечить хорошее проветривание – вдыхание паров кислоты может привести к отравлению. После высыхания герметик безопасен.

    3 место – Soudal

    Герметизирующая паста на основе силиката натрия. В составе нет асбеста, поэтому после отвердевания изоляционная прослойка не трескается и не крошится. Температуростойкость Soudal – 1500°С.

    Подходит для бетонных, металлических, кирпичных оснований.

    • цвет мастики – черный;
    • максимальная термостойкость – 1500°С;
    • рабочие температуры – 1-30°С;
    • деформация при подвижках – не более 7%;
    • время образования пленки – 15 минут при +20°С и влажности 65%;
    • объем картриджа – 300 мл.

    Несмотря на более высокую стоимость, чем силикатный аналог от Penosil, герметик Soudal пользуется спросом. Состав подходит для заделки трещин, глубина которых не превышает 5 мм. Если зазор больше, можно основную часть перекрыть другим материалом, а сверху обработать термостойким герметиком.

    4 место – Kraftool Kraftflex FR150

    Жаростойкий состав на основе силиката. Герметик инертен к химическим воздействиям и отлично противостоит атмосферным факторам.

    Особых ограничений на использование Kraftflex FR150 нет. Он подходит для герметизации элементов, подвергаемых прямому воздействию пламени, фиксации огнеупорных кирпичей и воздуховодных труб.

    • цвет пасты – черный;
    • максимально допустимая температура нагрева – 1500°С;
    • время образования пленки – 15 минут;
    • скорость отвердевания – 2 мм/24 часа;
    • рабочая температура – 5-40°С;
    • фасовка – по 300 мл.

    Герметик незаменим для объектов, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Состав выдерживает понижение температуры до -40°С. Минусы Kraftflex FR150: длительность сушки, относительно высокая цена.

    5 место – Момент Гермент

    Водостойкий высокотемпературный герметик на силиконовой базе. Смесь инертна к химикатам, сохраняет изоляционные качества в условиях до +216°С.

    Нежелательно использование на зеркальных и каменных поверхностях.

    На практике Гермент показал надежную адгезию с различными материалами. Силиконовый изолятор бензино- и маслоустойчив, не боится УФ-излучений.

    • сохраняет стабильность при -65°С…+260°С, допустимы кратковременные температурные скачки до +315°С;
    • время формирования пленки – 10 минут;
    • скорость полимеризации – 1,5 мм/сутки;
    • цвет – кирпично-красный;
    • удлинение на разрыв – 115%;
    • объем флакона – 300 мл.

    Пятое место рейтинга обусловлено высокой стоимостью продукта. На практике Гермент проявил себя хорошо – легко наносится, достаточно быстро сохнет, образует надежную сцепку с материалами.

    Выводы и полезное видео по теме

    Обзор печных герметиков, рекомендации по выбору оптимального состава:

    Правила нанесения герметизирующего состава на примере термостойкой пасты Penosil:

    Качество ремонта и последующей эксплуатации печи зависят от ряда факторов. Важную роль отыграют: правильный выбор состава герметика, соблюдение технологии его нанесения и сушки. Надо сопоставить характеристики изоляционной пасты с условиями ее применения и изучить инструкцию производителя до выполнения ремонтных работ.

    Подыскиваете качественный высокотемпературный герметик для печей? Или есть опыт применения изоляционного состава для заделки трещин или щелей отопительного агрегата? Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье, задавайте вопросы и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи расположена ниже.

    Термопары К типа: описание и принципы работы датчиков

    Термопара — это термоэлектрический преобразователь. Иными словами – это прибор, используемый для измерения температур в разных областях: в медицине, в промышленности, науке, в системах автоматики, а также в быту. В настоящее время термопары широко распространены и применяются практически повсюду. На практике чаще всего ис­пользуются термопары K типа, а также J и Т. С их помощью измеряют температуры воды, воздуха, газов, смазочных материалов и так далее.

    • Классификация по типам
    • Технические характеристики прибора
    • Основной принцип работы
    • Достоинства и недостатки

    Классификация по типам

    При желании возможно создать такой прибор даже самостоятельно. Однако следует все же знать некоторые особенности таких преобразователей, их различие по типу применяемых материалов. А классифицируются виды термопар так:

    1. Тип E. Используется сплав хромель – константан. Эти датчики обладают высокой чувствительностью – до 68 мкВ/°C. Подходят для криогенного использования. Температуры, при которых возможно применение, колеблются от -50 °C до +740 °C.
    2. Тип J. Здесь применяют состав железо – константан. Используются для условий в температурных диапазонах от -40 °C до +750 °C. Имеет повышенную производительность –50 мкВ / °С.
    3. Термопары типа K выполняются на основе сплава хромеля и алюминия. Это, несомненно, самые популярные датчики широкого назначения. Обладают производительностью до 41 мкВ/°C. Применяются в температурных диапазонах от -200 °С до +1350 °C. В неокисляющих и инертных условиях датчики типа K используются до 1260 °C.
    4. Тип M. Эти термопары применяются в основном в вакуумных печах. Используются при температурах до +1400 °C.
    5. Регуляторы типа N – никросил-нисиловые. Они стабильны и стойки к окислению, имеют производительность 39 мкВ/ °C. Поэтому их используют при температурах от -270 °C до +1300 °C.
    6. Устройства типов B, R и S выпускаются из сплава родия и платины. Класс B, R и S – датчики довольно дорогие и имеют низкую производительность: всего 10 мкВ/° C. Используются благодаря высокой надежности исключительно для измерения высоких температур.
    7. Датчики на основе сплавов рения и вольфрама. В основном они работают в автоматике промышленных процессов, в производстве водорода и так далее. Не рекомендуется применять в кислотных средах.

    Технические характеристики прибора

    Примечательно, что термопарам не нужны никакие дополнительные источники питания. Они применяются для измерения температур достаточно большого диапазона: от -200 °C до +2000 °C. При этом они обладают меняющимися параметрами. Проблематично еще и то, что надо учитывать влияние температуры свободных концов на заключительные результаты измерений. Помимо этого, низкое выходное напряжение требует достаточно точных усилителей.

    Ярким примером использования приборов, созданных по принципу термопар, служат компактные цифровые термометры. В настоящее время — это основной и, пожалуй, самый массовый прибор для осуществления статических и динамических измерений.

    Выходным сигналом термопары является постоянное напряжение. Он достаточно просто преобразуется в цифровой код. А затем его можно измерить с помощью простейших приборов. Для этих целей можно взять, к примеру, малогабаритный цифровой мультиметр.

    Измерительные приборы на основе термопар отличает высокая точность и чувствительность, а также правильность характеристик преобразования. Обычно напряжение на выходе колеблется от 0 до 50 мВ, а типичная производительность — от 10 до 50 мкВ/°C. Все зависит от используемых в датчике материалов.

    Основной принцип работы

    В основу принципа работы термопары положен термоэлектрический эффект, называемый иначе эффект Зеебека. Он гласит, что когда проводник подвергается воздействию, соответственно изменяется его сопротивление и напряжение.

    Принцип действия термопары состоит в том, что если соединить последовательно два разнородных металлических проводника, то при этом образуется замкнутая электрическая цепь. Если затем нагреть это соединение, то в цепи возникнет электродвижущая сила (термо-ЭДС). Под ее воздействием в замкнутой цепи и возникает электрический ток.

    Место нагрева, как правило, называют горячим спаем, соответственно холодный спай не нагревается. Значение термо-ЭДС измеряется путем подключения в разрыв электрической цепи гальванометра или микровольтметра. То есть она напрямую зависит от разности температур между холодным и горячим спаем.

    Вследствие нагревания места соединения проводников термопары между свободными концами образуется разность потенциалов. Она легко преобразовывается в цифровой код. Возникает возможность определения температуры нагрева на месте соединения проводников.

    Для точности проведения измерений холодный спай должен всегда иметь неизменную температуру. Поскольку этого довольно сложно добиться, применяются компенсационные схемы.

    Достоинства и недостатки

    Термопары обладают многими достоинствами в сравнении с аналогичными термоэлектрическими датчиками температуры. К плюсам, например, относят:

    • простая конструкция;
    • прочность;
    • надёжность;
    • универсальность;
    • низкая стоимость;
    • можно пользоваться в самых разных условиях;
    • можно измерять самые разные температуры;
    • точность произведенных измерений.

    Однако, как и любой другой прибор, эти датчики имеют свои недостатки:

    • довольно низкое напряжение на выходе;
    • нелинейность.

    Измерение температур с использованием термопар, изобретенное еще в XIX веке, достаточно широко применяется в современном производстве. Кроме того, существуют такие сферы деятельности, где применение этих датчиков становится порой единственным возможным способом получения необходимых измерений.

    Термопара принцип работы

    Что такое термопара, принцип действия

    Термопара – это устройство для измерения температур во всех отраслях науки и техники.

    Устройство термопары

    Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

    Работа термопары обусловлена возникновением термоэлектрического эффекта, открытым немецким физиком Томасом Зеебеком (Tomas Seebeck) в 1821 г.

    Явление основано на возникновении электричества в замкнутом электрическом контуре при воздействии определенной температуры окружающей среды. Электрический ток возникает при наличии разницы температур между двумя проводниками (термоэлектродами) различного состава (разнородных металлов или сплавов) и поддерживается сохранением места их контактов (спаев). Устройство выводит на экран подсоединенного вторичного прибора значение измеряемой температуры.

    Выдаваемое напряжение и температура находятся в линейной зависимости. Это означает, что увеличение измеряемой температуры приводит к большему значению милливольт на свободных концах термопары.

    Находящийся в точке измерения температуры спай называется «горячим», а место подключения проводов к преобразователю — «холодным».

    Компенсация температуры холодного спая (КХС)

    Компенсация холодного спая (КХС) – это компенсация, вносимая в виде поправки в итоговые показания при измерении температуры в точке подсоединения свободных концов термопары. Это связано с расхождениями между реальной температурой холодных концов с вычисленными показаниями градуировочной таблицы для температуры холодного спая при 0°С.

    КХС является дифференциальным способом, при котором показания абсолютной температуры находятся из известного значения температуры холодного спая (другое название эталонный спай).

    Конструкция термопары

    При конструировании термопары учитывают влияние таких факторов, как «агрессивность» внешний среды, агрегатное состояние вещества, диапазон измеряемых температур и другие.

    Особенности конструкции термопар:

    1) Спаи проводников соединяются между собой скруткой или скруткой с дальнейшей электродуговой сваркой (редко пайкой).

    2) Термоэлектроды должны быть электрически изолированы по всей длине, кроме точки соприкосновения.

    3) Способ изоляции подбирается с учетом верхнего температурного предела.

    • До 100-120°С – любая изоляция;
    • До 1300°С – фарфоровые трубки или бусы;
    • До 1950°С – трубки из Al2O3;
    • Свыше 2000°С – трубки из MgO, BeO, ThO2, ZrO2.

    4) Защитный чехол.

    Материал должен быть термически и химически стойким, с хорошей теплопроводностью (металл, керамика). Использование чехла предотвращает коррозию в определенных средах.

    Удлиняющие (компенсационные) провода

    Данный вид проводов необходим для удлинения концов термопары до вторичного прибора или барьера.

    Провода не используются в случае наличия у термопары встроенного преобразователя с унифицированным выходным сигналом.

    Материал проводов может совпадать с материалом термоэлектродов, но чаще всего заменяется на более дешевый с учетом условий, предотвращающих образования паразитных (наведенных) термо-ЭДС. Применение удлиняющих проводов также позволяет оптимизировать производство.

    Схема подключения термопары

    • Подключение потенциометра или гальванометра непосредственно к проводникам.
    • Подключение с помощью компенсационных проводов;
    • Подключение обычными медными проводами к термопаре, имеющей унифицированный выход.

    Стандарты на цвета проводников термопар

    Цветная изоляция проводников помогает отличить термоэлектроды друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты отличаются по странам, нет конкретных цветовых обозначений для проводников.

    Точность измерения

    Точность зависит от вида термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических шумов, коррозии, свойств спая и процесса изготовления.

    Термопарам присуждается класс допуска (стандартный или специальный), устанавливающий доверительный интервал измерений.

    Быстродействие измерения

    Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

    Факторы, увеличивающие быстродействие:

    1. Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
    2. При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
    3. Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
    4. Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
    5. Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).

    Устройство и принцип действия

    Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык. Свободные концы термопары замыкаются с помощью компенсационных проводов на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай. Схематически устройство изображено на рисунке 1.

    Особенности устройства промышленной термопары

    Термодатчики изготавливаются по большей части из неблагородных металлов. От воздействия внешней среды их закрывают трубой с фланцем, служащим для крепления прибора. Защитная арматура предохраняет проводники от влияния агрессивной среды и делается без шва. Материалом служит обычная (до 600ºС) или нержавеющая (до 1100ºС) сталь. Термоэлектроды изолируют друг от друга асбестом, фарфоровыми трубками или керамическими бусами.

    Если терминал расположен близко, то провода термопары подключаются к нему напрямую, без дополнительных разъемов. При расположении измерительного прибора на удалении, при включении его в цепь свободные концы термопары размещаются в литой головке, прикрепленной к защитной трубе. Внутри располагаются латунные клеммники на фарфоровом основании для подключения компенсационных проводов, изготовленных из таких же материалов, что и термоэлектроды, но не обладающих точными и строго контролируемыми характеристиками. Они имеют меньшую стоимость и большую толщину. Их вводят в головку через штуцер с асбестовой прокладкой. Керамика служит для выравнивания температуры во всех местах соединения. Сверху располагается резьбовая защитная крышка с герметичным уплотнением.

    На провода нельзя устанавливать обжимные оконцеватели, поскольку они могут ухудшить точность показаний. Из проволоки делают кольцо и зажимают его под винт.

    Корректировка изменения температуры на клеммах может производиться электронным прибором, что повышает точность измерений.

    Недостатки термопары

    Недостатков у термопары не так много, в особенности если сравнивать с ближайшими конкурентами (температурными датчиками других типов), но все же они есть, и было бы несправедливо о них умолчать.

    Так, разность потенциала измеряется в милливольтах. Поэтому необходимо применять весьма чувствительные потенциометры. А если учесть, что не всегда приборы учета можно разместить в непосредственной близости от места сбора экспериментальных данных, то приходится применять некие усилители. Это доставляет ряд неудобств и приводит к лишним затратам при организации и подготовке производства.

    Принцип работы термопары

    Термопара представляет собой два провода, изготовленных из различных металлов. Эти два провода скреплены или сварены вместе и образуют спай. Когда на этот спай оказывают воздействие изменения температуры, то термопара реагирует на них генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры.

    Если термопара подсоединена к электрической цепи, то величина генерируемого напряжения будет отображаться на шкале измерительного прибора. Затем показания прибора могут быть преобразованы в температурные показания с помощью таблицы. На некоторых приборах шкала откалибрована непосредственно в градусах.

    Термопара в электрической цепи

    Погрешность измерений

    Правильность температурных показателей, получаемых с помощью термопары, зависит от материала контактной группы, а также внешних факторов. К последним можно отнести давление, радиационный фон либо иные причины, способные повлиять на физико-химические показатели металлов, из которых изготовлены контакты.

    состоит из следующих составных частей:

    случайная погрешность, вызванная особенностями изготовления термопары;

    погрешность, вызванная нарушением температурного режима «холодного» контакта;

    погрешность, причиной которой послужили внешние помехи;

    погрешность контрольной аппаратуры.

    Устройство и принцип действия термопары

    Действительно, постоянно находиться в зоне открытого пламени может далеко не каждый материал. Термоэлемент же изготовлен из металла, точнее, из нескольких металлов, поэтому высокой температуры не боится. При работе газовой котельной установки без него никак не обойтись, выход из строя термопары означает полную остановку агрегата и немедленный ремонт. Все дело в том, что термоэлемент работает совместно с электромагнитным отсекающим клапаном, перекрывающим вход в топливный тракт. Стоит только этой детали выйти из строя, как клапан закроется, подача топлива прекратится и горелочное устройство потухнет.

    Чтобы лучше понять принцип работы термопары газового котла, стоит рассмотреть схему, представленную на рисунке.

    В основе этого принципа лежит следующее физическое явление: если надежно соединить между собой 2 разнородных металла, а потом место соединения нагревать, то на холодных концах этого спая появится разница потенциалов, то есть, напряжение. А при подключении к ним измерительного прибора цепь замкнется и возникнет постоянный электрический ток. Напряжение будет совсем небольшим, но этого вполне достаточно, чтобы в чувствительной катушке электромагнитного клапана возникла индукция и он открылся, позволяя топливу пройти к запальнику.

    Для справки. Некоторые современные электромагнитные клапаны настолько чувствительны, что остаются открытыми, пока напряжение на входе не станет ниже 20 мВ. Термоэлемент в обычном рабочем режиме вырабатывает напряжение порядка 40—50 мВ.

    Соответственно, устройство термопары газового котла основано на описанном явлении, носящем название эффекта Зеебека. Две детали из различных металлов прочно соединяются между собой в одной или нескольких точках, при этом качество соединения играет большую роль. Оно влияет на рабочие параметры элемента и долговечность его эксплуатации. Место соединения и будет той самой рабочей частью, помещаемой в зону открытого огня.

    Поскольку для изготовления термоэлементов применяется множество различных пар металлов, не вдаваясь в подробности, отметим, что в термопаре для газового котла используется пара хромель – алюминий. К холодным концам этих металлов приварены проводники, заключенные в защитную оболочку. Второй конец проводников вставляется в соответствующее гнездо автоматики агрегата и закрепляется с помощью зажимной гайки.

    В процессе розжига запальника и горелки газового котла для подачи топлива мы открываем электромагнитный клапан вручную, нажимая на его шток. Газ попадает на запальник и поджигается, а термопара находится рядом и нагревается от его пламени. Спустя 10—30 сек кнопку можно отпускать, так как термоэлемент уже начал вырабатывать напряжение, удерживающее шток клапана в открытом состоянии.

    Схема подключения термопары

    Наиболее распространенными способами подключения измерительных приборов к термопарам являются так называемый простой способ, а также дифференцированный. Суть первого метода заключается в следующем: прибор (потенциометр или гальванометр) напрямую соединяется с двумя проводниками. При дифференцированном методе спаивается не одни, а оба конца проводников, при этом один из электродов «разрывается» измерительным прибором.

    Нельзя не упомянуть и о так называемом дистанционном способе подключения термопары. Принцип работы остается неизменным. Разница лишь в том, что в цепь добавляются удлинительные провода. Для этих целей не подойдет обычный медный шнур, так как компенсационные провода в обязательном порядке должны выполняться из тех же материалов, что и проводники термопары.

    Как работает датчик пламени в газовом котле

    Датчик ионизации пламени – прибор, который призван обеспечить безопасную работу газового котельного оборудования. Устройство следит за наличием огня, и при обнаружении отсутствия пламени автоматически отключает котел. Принцип работы датчика пламени газового котла предусматривает следующее:

    • функционал основан на образовании ионов и электронов при зажигании пламени. Образование ионного тока вызывает процесс притягивания ионов к электроду ионизации. Устройство подключается к датчику контроля горения;
    • если при проверке датчиком контроля горения обнаруживается образование достаточного уровня ионов, это означает, что котел работает в штатном режиме. В случае снижения уровня ионов датчик блокирует работу котельного оборудования.

    К ключевым причинам срабатывания датчика ионизации относят загрязнение клапана и некорректное соотношение уровня «газ-воздух». Также это происходит при оседании большого количества пыли на устройстве розжига.

    Основные типы термопар для газового котла

    При изготовлении термоэлектрических преобразователей применяют сплавы благородных и неблагородных металлов. Для конкретных диапазонов рабочих температур используют определенные группы сплавов.

    В зависимости от металлических пар, применяемых при изготовлении, приборы делятся на несколько типов.

    Для работы котельного оборудования на газовом топливе чаще всего используют следующие типы устройств:

    • термопара типа E. Заводская маркировка ТХКн, представляет собой пластины из хромеля и константана. Прибор предназначен для температурного диапазона от 0°C и до +600°C;
    • тип J. Предусматривает композицию из железа и константана, маркировка ТЖК. Используется для рабочих температур в пределах от -100°C и до +1200°C;
    • тип Kс маркировкой ТХА, изготавливается на основе пластин из хромеля и алюмеля. Температурный диапазон применения термопары типа Kзначительный – от -200°C и до +1350°C;
    • тип Lс маркировкой ТХК. Элементы конструкции представляют собой хромель и копель. Устройство предназначено для температур от -200°C и до +850°C.

    Термопара для газового котла типа J

    Следующие образцы продукции находят применение в сфере тяжелой промышленности:

    • тип Sс маркировкой ТПП10 представляет собой композицию платинородий-платина. Применяется в установках при температурном режиме до +1700°C;
    • тип Bс маркировкой ТПР состоит из композиции пластин платинородий-платинородий. Продукт предназначен для температурного диапазона от -100°C и до +1800°C.

    Также изготавливаются и другие варианты аналогичных приборов из сплавов благородных металлов, которые актуальны в тяжелой промышленности и литейном производстве.

    Термопара в системе газового контроля

    При эксплуатации газового оборудования требуется энергонезависимая автоматика, что способствует оперативному перекрытию подачи газа в случае, если внезапно погаснет пламя. В современных отопительных котлах с газовой горелкой предусмотрена система газ-контроль, которая включает в себя электромагнитный клапан и термопару. К составным элементам электроклапана относятся:

    • сердечник с обмоткой;
    • колпачок;
    • возвратная пружина;
    • якорь;
    • резинка, перекрывающая подачу газа.

    При нажатии на кнопку подачи газа, шток заглубляется внутрь катушки и заряжается пружина. По регламенту клапан подачи следует удерживать около 30 секунд, чтобы термопара прогрелась, и на концах образовалось напряжение для удержания клапана внутри катушки. Термопара начинает остывать, если гаснет горелка. Что дальше происходит:

    • это сопровождается уменьшением напряжения на концах термопары;
    • возвратная сила пружины превышает электромагнитную силу, которая удерживает шток внутри катушки;
    • клапан возвращается в исходное положение и перекрывается подача газа.

    В этом заключается работа термопары в газовом котле. Система газ-контроль на термопаре отличается высокой надежностью, в том числе и благодаря тому, что она способна функционировать без подключения к энергосети.

    О термопарах: что это такое, принцип действия, подключение, применение

    В автоматизации технологических процессов очень часто приходится снимать показатели о температурных изменениях, для их загрузки в системы управления, с целью дальнейшей обработки. Для этого требуются высокоточные, малоинерционные датчики, способные выдерживать большие температурные нагрузки в определённом диапазоне измерений. В качестве термоэлектрического преобразователя широко используются термопары – дифференциальные устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую.

    Устройства также являются простым и удобным датчиком температуры для термоэлектрического термометра, предназначенного для осуществления точных измерений в пределах довольно широких температурных диапазонов. В частности, управляющая автоматика газовых котлов и других отопительных систем срабатывает от электрического сигнала, поступающего от сенсора на базе термопары. Конструкции датчика обеспечивают необходимую точность измерений в выбранном диапазоне температур.

    Устройство и принцип действия

    Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык. Свободные концы термопары замыкаются с помощью компенсационных проводов на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай. Схематически устройство изображено на рисунке 1.

    Рис. 1. Схема строения термопары

    Красным цветом выделено зону горячего спая, синим – холодный спай.

    Электроды состоят из разных металлов (металл А и металл В), которые на схеме окрашены в разные цвета. С целью защиты термоэлектродов от агрессивной горячей среды их помещают в герметичную капсулу, заполненную инертным газом или жидкостью. Иногда на электроды надевают керамические бусы, как показано на рис. 2).

    Рис. 2. Термопара с керамическими бусами

    Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте. При замыкании цепи, например милливольтметром (см. рис. 3) в точках спаек возникает термо-ЭДС. Но если контакты электродов находятся при одинаковой температуре, то эти ЭДС компенсируют друг друга и ток не возникает. Однако, стоит нагреть место горячей спайки горелкой, то согласно эффекту Зеебека возникнет разница потенциалов, поддерживающая существование электрического тока в цепи.

    Рис. 3. Измерение напряжения на проводах ТП

    Примечательно, что напряжение на холодных концах электродов пропорционально зависит от температуры в области горячей спайки. Другими словами, в определённом диапазоне температур мы наблюдаем линейную термоэлектрическую характеристику, отображающую зависимость напряжения от величины разности температур между точками горячей и холодной спайки. Строго говоря, о линейности показателей можно говорить лишь в том случае, когда температура в области холодной спайки постоянна. Это следует учитывать при выполнении градуировок термопар. Если на холодных концах электродов температура будет изменяться, то погрешность измерения может оказаться довольно значительной.

    В тех случаях, когда необходимо добиться высокой точности показателей, холодные спайки измерительных преобразователей помещают даже в специальные камеры, в которых температурная среда поддерживается на одном уровне специальными электронными устройствами, использующими данные термометра сопротивления (схема показана на рис. 4). При таком подходе можно добиться точности измерений с погрешностью до ± 0,01 °С. Правда, такая высокая точность нужна лишь в немногих технологических процессах. В ряде случаев требования не такие жёсткие и погрешность может быть на порядок ниже.

    Рис. 4. Решение вопроса точности показаний термопар

    На погрешность влияют не только перепады температуры в среде, окружающей холодную спайку. Точность показаний зависит от типа конструкции, схемы подключения проводников, и некоторых других параметров.

    Типы термопар и их характеристики

    Различные сплавы, используемые для изготовления термопар, обладают разными коэффициентами термо-ЭДС. В зависимости от того, из каких металлов изготовлены термоэлектроды, различают следующие основные типы термопар:

    • ТПП13 – платинородий-платиновые (тип R);
    • ТПП10 – платинородий-платиновые (тип S);
    • ТПР – платинородий-платинродиевые (тип B);
    • ТЖК – железо-константановые (тип J);
    • ТМКн – медь-константановые (тип T);
    • ТНН – нихросил-нисиловые (тип N);
    • ТХА – хромель-алюмелевые (тип K);
    • ТХКн – хромель-константановые (тип E);
    • ТХК – хромель-копелевые (тип L);
    • ТМК – медь-копелевые (тип M);
    • ТСС – сильх-силиновые (тип I);
    • ТВР – вольфрамрениевые (типы A-1 – A-3).

    Технические требования к термопарам задаются параметрами определёнными ГОСТ 6616-94, а их НСХ (номинальные статические характеристики преобразования), оптимальные диапазоны измерений, установленные классы допуска регулируются стандартами МЭК 62460, и определены ГОСТ Р 8.585-2001. Заметим, также, что НСХ в вольфрам-рениевых термопарах отсутствовали в таблицах МЭК до 2008 г. На сегодняшний день указанными стандартами не определены характеристики термопары хромель-копель, но их параметры по прежнему регулируются ГОСТ Р 8.585-2001. Поэтому импортные термопары типа L не являются полным аналогом отечественного изделия ТХК.

    Классификацию термодатчиков можно провести и по другим признакам: по типу спаев, количеству чувствительных элементов.

    Типы спаев

    В зависимости от назначения термодатчика спаи термопар могут иметь различную конфигурацию. Существуют одноэлементные и двухэлементные спаи. Они могут быть как заземлёнными на корпус колбы, так и незаземленными. Понять схемы таких конструкций можно из рисунка 5.

    Рис. 5. Типы спаев

    Буквами обозначено:

    • И – один спай, изолированный от корпуса;
    • Н – один соединённый с корпусом спай;
    • ИИ – два изолированных друг от друга и от корпуса спая;
    • 2И – сдвоенный спай, изолированный от корпуса;
    • ИН – два спая, один из которых заземлён;
    • НН – два неизолированных спая, соединённых с корпусом.

    Заземление на корпус снижает инерционность термопары, что, в свою очередь, повышает быстродействие датчика и увеличивает точность измерений в режиме реального времени.

    С целью уменьшения инерционности в некоторых моделях термоэлектрических преобразователей оставляют горячий спай снаружи защитной колбы.

    Многоточечные термопары

    Часто требуется измерение температуры в различных точках одновременно. Многоточечные термопары решают эту проблему: они фиксируют данные о температуре вдоль оси преобразователя. Такая необходимость возникает в химических и нефтехимических отраслях, где требуется получать информацию о распределении температуры в реакторах, колоннах фракционирования и в других ёмкостях, предназначенных для переработки жидкостей химическим способом.

    Многоточечные измерительные преобразователи температуры повышают экономичность, не требуют сложного обслуживания. Количество точек сбора данных может достигать до 60. При этом используется только одна колба и одна точка ввода в установку.

    Таблица сравнения термопар

    Выше мы рассмотрели типы термоэлектрических преобразователей. У читателя, скорее всего, резонно возник вопрос: Почему так много типов термопар существует?

    Дело в том, что заявленная производителем точность измерений возможна только в определённом интервале температур. Именно в этом диапазоне производитель гарантирует линейную характеристику своего изделия. В других диапазонах зависимость напряжения от температуры может быть нелинейной, а это обязательно отобразится на точности. Следует учитывать, что материалы обладают разной степенью плавкости, поэтому для них существует предельное значение рабочих температур.

    Для сравнения термопар составлены таблицы, в которых отображены основные параметры измерительных преобразователей. В качестве примера приводим один из вариантов таблицы для сравнения распространённых термопар.

    Тип термопары K J N R S B T E
    Материал положительного электрода Cr—Ni Fe Ni—Cr—Si Pt—Rh (13 % Rh) Pt—Rh (10 % Rh) Pt—Rh (30 % Rh) Cu Cr—Ni
    Материал отрицательного электрода Ni—Al Cu—Ni Ni—Si—Mg Pt Pt Pt—Rh (6 % Rh Cu—Ni Cu—Ni
    Температурный коэффициент 40…41 55.2 68
    Рабочий температурный диапазон, ºC 0 до +1100 0 до +700 0 до +1100 0 до +1600 0 до 1600 +200 до +1700 −185 до +300 0 до +800
    Значения предельных температур, ºС −180; +1300 −180; +800 −270; +1300 – 50; +1600 −50; +1750 0; +1820 −250; +400 −40; +900
    Класс точности 1, в соответствующем диапазоне температур, (°C) ±1,5 от −40 °C до 375 °C ±1,5 от −40 °C до 375 °C ±1,5 от −40 °C до 375 °C ±1,0 от 0 °C до 1100 °C ±1,0 от 0 °C до 1100 °C ±0,5 от −40 °C до 125 °C ±1,5 от −40 °C до 375 °C
    ±0,004×T от 375 °C до 1000 °C ±0,004×T от 375 °C до 750 °C ±0,004×T от 375 °C до 1000 °C ±[1 + 0,003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C ±[1 + 0,003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 ° ±0,004×T от 125 °C до 350 °C ±0,004×T от 375 °C до 800 °C
    Класс точности 2 в соответствующем диапазоне температур, (°C) ±2,5 от −40 °C до 333 °C ±2,5 от −40 °C до 333 °C ±2,5 от −40 °C до 333 °C ±1,5 от 0 °C до 600 °C ±1,5 от 0 °C до 600 °C ±0,0025×T от 600 °C до 1700 °C ±1,0 от −40 °C до 133 °C ±2,5 от −40 °C до 333 °C
    ±0,0075×T от 333 °C до 1200 °C ±0, T от 333 °C до 750 °C ±0,0075×T от 333 °C до 1200 °C ±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C ±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C ±0,0075×T от 133 °C до 350 °C ±0,0075×T от 333 °C до 900 °C
    Цветовая маркировка выводов по МЭК Зелёный — белый Чёрный — белый Сиреневый — белый Оранжевый — белый Оранжевый — белый Отсутствует Коричневый — белый Фиолетовый — белый

    Способы подключения

    Каждая новая точка соединения проводов из разнородных металлов образует холодный спай, что может повлиять на точность показаний. Поэтому подключения термопары выполняют, по возможности, проводами из того же материала, что и электроды. Обычно производители поставляют изделия с подсоединёнными компенсационными проводами.

    Некоторые измерительные приборы содержат схемы корректировки показаний на основе встроенного термистора. К таким приборам просто подключаются провода, соблюдая их полярность (см. рис. 6).

    Рис. 6. Компенсационные провода

    Часто используют схему подключения «на разрыв». Измерительный прибор, подключают через проводник того же типа что и клеммы (чаще всего медь). Таким образом, в местах соединения отсутствует холодный спай. Он образуется лишь в одном месте: в точке присоединения провода к электроду термопары. На рисунке 7 показана схема такого подключения.

    Рис. 7. Схема подключения на разрыв

    При подключении термопары следует как можно ближе размещать измерительные системы, чтобы избежать использования слишком длинных проводов. Во всяком проводе возможны помехи, которые усиливаются с увеличением длины проволоки. Если от радиопомех можно избавиться путём экранирования проводки, то бороться с токами наводки гораздо сложнее.

    В некоторых схемах используют компенсирующий терморезистор между контактом измерительного прибора и точкой холодного спая. Поскольку внешняя температура одинаково влияет на резистор и на свободный спай, то данный элемент будет корректировать такие воздействия.

    И напоследок: подключив термопару к измерительному прибору, необходимо, пользуясь градуировочными таблицами, выполнить процедуру калибровки.

    Применение

    Термопары используются везде, где требуется измерение температуры в технологической среде. Они применяются в автоматизированных системах управления в качестве датчиков температуры. Термопары типа ТВР, у которых внушительный диаметр термоэлектрода, незаменимы там, где требуется получать данные о слишком высокой температуре, в частности в металлургии.

    Газовые котлы, конвекторы, водонагревательные колонки также оборудованы термоэлектрическими преобразователями.

    Преимущества

    • высокая точность измерений;
    • достаточно широкий температурный диапазон;
    • высокая надёжность;
    • простота в обслуживании;
    • дешевизна.

    Недостатки

    Недостатками изделий являются факторы:

    • влияние свободных спаев на показатели приборов;
    • ограничение пределов рабочего диапазона нелинейной зависимостью ТЭДС от степени нагревания, порождающей сложности в разработке вторичных преобразователей сигналов;
    • при длительной эксплуатации в условиях перепадов температур ухудшаются градуировочные характеристики;
    • необходимость в индивидуальной градуировке для получения высокой точности измерений, в пределах погрешности в 0,01 ºC.

    Благодаря тому, что проблемы связанные с недостатками решаемы, применение термопар более чем оправдано.

    Видео по теме

    Термопары: устройство и принцип работы простым языком

    Что такое термопары

    Термопарой, или термоэлектрическим преобразователем, называют устройство для измерения температуры, основой работы которого является термоэлектрический эффект.

    В бытовых целях используются в различных приборах, в самых простых и технически сложных: от утюгов, паяльников, холодильников до автомобилей и отопительных котлов. Благодаря большому диапазону измеряемых температур (от -250 о С до +2500 о С) широкое применение термопары нашли в промышленности, коммунальном хозяйстве, науке и медицине. Также термоэлектрические преобразователи работают как часть систем автоматики и управления, снимая и передавая данные об изменениях температуры. Такие датчики отличаются надежностью, невысокой стоимостью, необходимой точностью и низкой инертностью.

    Работа термопары основана на свойстве изменения термо-ЭДС (термоэлектродвижущей силы) от повышения или уменьшения температуры. Точность показаний зависит от типа конструкции, соблюдения технологических требований, схемы подключения проводников.

    Конструкция термоэлектрического преобразователя обусловлена тепловой инерцией и чувствительностью используемых элементов, условиями применения: диапазоном температур, агрессивностью и агрегатным состоянием среды, необходимостью использовать защиту.

    Принцип работы термопары

    Принцип действия термопары – термоэлектрический эффект, или эффект Зеебека. Явление это было открыто ученым в 1821 году и состоит в следующем:

    в замкнутой цепи из двух разнородных проводников возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС), если места их соединения, или спаи, поддерживать при разной температуре. Эффект не возникает в случае использования однородных материалов, а также при одинаковых температурах спаев. Величина термоэлектродвижущей силы зависит от материала проводников и разницы температур контактов, направление тока в контуре – от того, температура какого спая выше.

    На практике в термопаре используют проводники из разных сплавов, они также называются термоэлектродами. Один спай, «горячий», выполняют сваркой или скручиванием и помещают в среду с измеряемой температурой; другой, «холодный», замыкается на контакты измерительного прибора или соединяется с устройством автоматического управления. В современных сложных термопарах используются цифровые преобразователи сигнала.

    Термо-ЭДС возникает за счет разницы потенциалов между соединениями проводников при интенсивном нагреве или охлаждении горячего спая. Напряжение на холодном спае пропорционально зависит от температуры на горячем. При этом температура на холодном должна быть постоянной, иначе возникает большая погрешность измерений. Для высокой точности холодный контакт помещается в специальные камеры, где температура поддерживается на одном уровне.

    Применение термопар и их особенности

    Область применения термопар огромна, в первую очередь, благодаря широкому измерительному диапазону температур: от сверхнизких до экстремально высоких. Широкое распространение эти устройства получили также из-за стабильности и точности измерений. Их используют в бытовых и промышленных приборах, производственных технологиях для измерения температуры различных устройств, объектов и сред: воздуха, твердых тел, расплавленного металла, жидкостей и газов, вращающихся деталей, тепловых двигателей.

    Как датчики температур термоэлектрические преобразователи применяют в автоматизированных системах управления. В газовом оборудовании (котлы, плиты, колонки) с помощью термопар осуществляют термоконтроль. По данным термопары срабатывает аварийное отключение приборов, если превышена допустимая температура.

    От назначения термопары зависит ее конструкция и материалы проводников: различные комбинации металлов предназначены для различных сред и диапазонов температур.

    Рабочие элементы для защиты от воздействия внешних факторов могут помещаться в колбу, или чехол: например, защитный материал для термопары в газовом котле – нержавеющая или обычная сталь. При температурах до 1000-1100 о С применяют жаростойкие сплавы, при более высоких — фарфор, тугоплавкие сплавы. Для измерений в особых условиях среды, к примеру, при высоком давлении, требуется герметичность термопары.

    Если среда измерения не оказывает вредного влияния на проводники, защиту не используют. Бескорпусный вариант с незакрытым местом соединения двух проводников отличается низкой инертностью и практически мгновенным измерением температуры.

    В зависимости от количества мест измерения термопары могут быть одноточечные и многоточечные. Соответственно, длина рабочей части термопары колеблется от 120 мм до 20000 мм. Потребность во многих точках измерения (до нескольких десятков) возникает, в частности, в химической и нефтехимической промышленности для тех емкостей, где перерабатываются жидкости (реакторов, баков, колонн фракционирования).

    Классификация термопар

    Принцип действия термопары основан на возникновении разности потенциалов в проводниках, поэтому металлы термоэлектродов должны отличаться по химическим и физическим характеристикам. Для применения в термопарах используются различные сплавы цветных и благородных металлов.

    Благородные металлы позволяют существенно повысить точность измерений, сказывается меньшая термоэлектрическая неоднородность и стойкость к окислению. Они используются для измерений до 1900 о С, при более высоких температурах необходимы специальные жаростойкие сплавы. Неблагородные металлы применяются до 1400 о С.

    Все материалы проводников обладают различной плавкостью, стойкостью к окислению, диапазоном рабочих температур. Именно в указанном производителем интервале температур возможна качественная работа устройства и точные данные измерений.

    Для классификации групп термопар по российскому ГОСТу используют три кириллические буквы, международная классификация подразумевает обозначение одной буквой латиницы: например, нихросил-нисиловая термопара имеет обозначение ТНН, или N; платинородий-платинородиевая — ТПР, тип В.

    Другая классификация термопар учитывает типы спаев, которые могут быть использованы:

    • одноэлементные и двухэлементные;
    • изолированные и соединенные с корпусом;
    • заземленные и незаземленные.

    Инерционность термопары снижается при заземлении на корпус, а это увеличивает быстродействие и точность измерений. Также для уменьшения инерционности в некоторых устройствах спай оставляют снаружи защитного корпуса.

    Хромель+алюмель ТХА (тип K)

    Существует множество типов термопар, хромель-алюмель — одна из самых распространенных.

    Состав сплава хромель:

    • 90% никеля
    • 10% хрома

    Состав сплава алюмель:

    • 95% никеля
    • 2% алюминия
    • 2% никеля
    • 1% кремния

    Возможность работы с линейной характеристикой в пределах температур от -200 о С до +1300 о С, подходит для нейтральных и окислительных сред, имеет невысокую стоимость. В восстановительной среде требуется защитный корпус. Диапазон рабочих температур зависит от диаметра электродов, может применяться при реакторном облучении.

    Отличается высокой чувствительностью (примерно 41 мВ/ о С) и регистрирует даже небольшие изменения температуры, очень широко применяется во многих областях.

    Недостатки и особенности. Никель имеет магнитные свойства, что вызывает изменение выходного сигнала при температурах 350 о С. В серной среде возможен преждевременный отказ, при определенных низких концентрациях кислорода работа также нарушается.

    Железо+константан ТЖК (Тип J)

    Надежная и недорогая термопара для промышленности и науки.

    Константан обычно состоит из :

    Применяется в более узком диапазоне температур по сравнению с хромель-алюмелем: -200 – +1100 о С, при этом выше чувствительность: 50-60 мкВ/ о С.

    Хорошо подходит для вакуумной среды, измерения проводятся также в окислительных, восстановительных, нейтральных средах. Температура длительного воздействия — до +750 о С, кратковременного — до +1100 о С.

    Нельзя постоянно применять при отрицательных температурах из-за коррозии на металлическом выводе, окислительные среды сокращают срок действия. При высоких положительных температурах негативно влияет сера.

    Хромель+копель ТХК (тип L).

    Копель изготавливается примерно в таких пропорциях:

    • медь 56%
    • никель 43%
    • марганец 1%.

    В основном используется для пирометрических измерений различных сред при рабочих температурах 200-600 о С, в промышленных и лабораторных установках. Максимальный диапазон измеряемых температур: от -250 о С до +1100 о С при кратковременном воздействии.

    Одна из самых высокочувствительных термопар — до 80 мкВ/ о С.

    Чувствительна к деформации, очень хрупкая.

    Преимущества и недостатки термопар

    Термопары имеют давнюю историю эксплуатации и широко применяются благодаря следующим преимуществам:

    • Способности работать в агрессивных средах и экстремальных температурах от -250 о С до +2500 о С.
    • Невысокой цены для большинства моделей. Стоимость увеличивается для приборов с благородными металлами, защитными элементами, дополнительными соединениями и разъемами.
    • Проверенной десятилетиями надежности и неприхотливости.
    • Точности измерений. Погрешность составляет до 1-2 о С в стандартных приборах, что по большей части достаточно для промышленных и бытовых нужд. Более высокоточные приборы имеют показатель 0,01 о С.
    • Простой технологии изготовления и обслуживания.

    К недостаткам термопар можно отнести:

    • необходимость применения высокочувствительных приборов для снятия результатов измерений;
    • малая величина токов требует экранирующей защиты проводов для уменьшения наводки;
    • ухудшение показателей при длительном использовании в условиях перепадов температур;
    • для точных измерений требуется градуировка каждого прибора на заводе-изготовителе;
    • появление нелинейной зависимости термо-ЭДС от нагревания, если превышаются рабочие ограничения.

    В целом, возможные сложности в работе с термопарами хорошо изучены и имеют различные способы решения. Благодаря надежности, точности, широкому рабочему диапазону температур устройства очень распространены. Применение определяется их техническими характеристиками и особенностями, а для некоторых систем термопары – единственно возможный вариант. Существующая классификация, а также многочисленные исследования и опыт эксплуатации дают обширную информацию о различных типах устройств, что облегчает их выбор и использование.

    Какой тип термопар выбрать

    В промышленном оборудовании термопары используются крайне часто для более точного контроля этапов производства товара. В то время пока вы рассматриваете какую термопару выбрать, рекомендуем заострить свое внимание на следующих характеристиках:

    • Диапазон измерения температур
    • Устойчивость к химическим средам
    • Стойкость к вибрации и механическим воздействиям
    • Совместимость с используемым оборудованием

    Как подобрать тип спая термопары

    У термопар имеется три типа спая: изолированный, неизолированный или открытый.

    На конце датчика с неизолированным переходом провода термопары прикреплены к стенке датчика с внутренней стороны. Благодаря этому достигается отличная теплопередача снаружи через стенку оболочки к спаю термопары. В изолированном типе спай термопары отделен от стенки оболочки. Время отклика меньше, чем у неизолированного типа, но изолированный обеспечивает изоляцию от электричества.

    Термопара в стиле открытого спая выступает из конца оболочки и подвержена воздействию среды которая ее окружает. Этот тип обеспечивает лучшее время отклика, но его можно эксплуатировать только для некоррозионных и негерметичных случаев.

    Неизолированный спай используют для замера температур агрессивных сред, или же для областей применения где характерно высокое давление. Спай неизолированной термопары приварен к защитной оболочке, благодаря чему достигается более быстрый отклик, чем при эксплуатации спая изолированного типа.

    Изолированный спай отлично себя показывает в измерениях температур в агрессивных средах, где рекомендуется иметь термопару, которая электрически изолирована от оболочки и экранированную ею. Термопара из сварной проволоки физически изолирована от оболочки термопары порошком MgO (оксид магния).

    Открытый переход рекомендуется для измерения статических или текущих температур некоррозионных газов, где понадобится быстрое время отклика. Соединение выходит за пределы защитной оболочки из металла, в следствии чего получается более точный и быстрый отклик. Изоляция оболочки герметична в соединительных местах, благодаря чему исключается любое проникновение влаги или газа, которое могло бы привести к ошибкам.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: