Bimetal Thermometer คืออะไร? คำตอบสำหรับทุกการวัดอุณหภูมิในอุตสาหกรรม

Bimetal Thermometer คืออะไร

Bimetal Thermometer คือ (เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัล) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิ โดยอาศัยหลักการขยายตัวที่แตกต่างกันของโลหะสองชนิดที่เชื่อมติดกันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป Bimetal Thermometer จึงเป็นเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่ได้รับความนิยมและยังคงเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภทมาอย่างยาวนาน ด้วยความเรียบง่าย ประสิทธิภาพ และความคุ้มค่า

หลักการทำงานของ Bimetal Thermometer

• โครงสร้างสองโลหะ: ดังชื่อที่บ่งบอก (Bi-metal หมายถึง สองโลหะ) เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้ประกอบด้วยแถบโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละชนิดมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (Expansion Coefficient) ที่ไม่เท่ากัน ซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป โลหะทั้งสองชนิดจะขยายตัวหรือหดตัวในอัตราที่ต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่นิยมใช้คือ เหล็กกับทองแดง หรือ เหล็กกับทองเหลือง ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิที่ต้องการวัด
• การเชื่อมและขึ้นรูป: แถบโลหะทั้งสองจะถูกเชื่อมหรือยึดติดกันอย่างแน่นหนา จากนั้นนำไปขึ้นรูปเป็นขดลวดแบบเกลียว (Helical Coil) หรือแบบก้นหอย (Spiral Coil) แล้วบรรจุไว้ในก้านวัด (stem) ของเทอร์โมมิเตอร์ การเคลื่อนที่ของตัวชี้: ปลายด้านหนึ่งของขดลวดไบเมทัลจะถูกยึดติดกับปลายก้านวัด ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งจะเชื่อมต่อโดยตรงกับเข็มชี้วัดบนหน้าปัดเทอร์โมมิเตอร์

Bimetal Thermometer เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลทำงานบนหลักการที่ว่าวัสดุแข็งจะขยายตัวหรือหดตัวขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังที่ชื่อระบุ อุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะต่างชนิดกันสองแผ่น โดยแต่ละแผ่นมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าเมื่ออยู่ในอุณหภูมิเดียวกัน โลหะทั้งสองจะขยายตัวหรือหดตัวด้วยอัตราที่แตกต่างกัน วัสดุที่ใช้ผสมกันทั่วไป ได้แก่ เหล็กและทองแดง หรือ เหล็กและทองเหลือง โดยเลือกตามช่วงการวัดที่ต้องการแถบโลหะทั้งสองนี้จะถูกเชื่อมหรือยึดเข้าด้วยกัน จากนั้นจึงขึ้นรูปเป็นขดลวดเกลียวและหุ้มไว้ภายในก้านของเทอร์โมมิเตอร์ ปลายด้านหนึ่งของคอยล์ไบเมทัลลิกนี้จะยึดติดกับปลายก้าน ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะหมุน โดยเลื่อนตัวชี้บนหน้าปัด เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แถบจะโค้งงอไปทางโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำกว่า ทำให้เกิดการเคลื่อนที่หมุนไปในทิศทางหนึ่ง ในทางกลับกันเมื่ออุณหภูมิลดลงแถบจะโค้งงอไปทางโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงกว่าทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนในทิศทางตรงกันข้ามกลไกเชิงกลนี้จะแปลผลไปยังการอ่านอุณหภูมิบนหน้าปัดโดยตรง

สรุป

• เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น: แถบโลหะที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูงกว่าจะขยายตัวได้มากกว่า ทำให้ขดลวดเกิดการโค้งงอไปในทิศทางของโลหะที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำกว่า ซึ่งจะสร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนที่ส่งผลให้เข็มชี้วัดเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว
• เมื่ออุณหภูมิลดลง: แถบโลหะจะหดตัว และเกิดการโค้งงอไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้เข็มชี้วัดเคลื่อนที่กลับ ประโยชน์ของการใช้เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัล

เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลมีข้อดีหลายประการที่ทำให้กลายเป็นตัวเลือกยอดนิยมในหลากหลายอุตสาหกรรม

• ต้นทุนต่ำ: การใช้โลหะทั่วไปและการออกแบบเชิงกลที่ตรงไปตรงมาทำให้เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลเป็นหนึ่งในเครื่องมือวัดอุณหภูมิทางอุตสาหกรรมที่ประหยัดที่สุดที่มีจำหน่าย
• ความทนทาน: โครงสร้างที่แข็งแกร่งทำให้มีความทนทานสูง มักจะทำงานได้ดีกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบขยายตัวของของเหลวและแบบใช้แก๊สในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง
• การสอบเทียบในสถานที่ที่ง่ายดาย:รุ่นต่างๆ มากมายอนุญาตให้มีการสอบเทียบใหม่ได้ง่ายๆ โดยใช้สกรูปรับจุดศูนย์ที่อยู่ด้านหลังเคส ทำให้การบำรุงรักษาเป็นเรื่องง่าย
• การตอบสนองแบบเกือบเชิงเส้น: ให้การตอบสนองที่สม่ำเสมอและเกือบเชิงเส้นต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ช่วยให้การอ่านค่ามีความน่าเชื่อถือ
• ช่วงอุณหภูมิกว้าง: เทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลเหมาะสำหรับช่วงอุณหภูมิที่กว้าง โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง −70°C ถึง +600°C (−94°F ถึง 1,112°F)
• การออกแบบที่แข็งแกร่ง:โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานช่วยให้มั่นใจได้ว่าเหมาะสมแม้กับการใช้งานที่มีการสั่นสะเทือนสูง ปลอกบรรจุของเหลวและบูชลดแรงสั่นสะเทือนช่วยลดการสั่นของตัวชี้ในสถานการณ์ที่มีการสั่นสะเทือนสูง
• ไม่ต้องใช้พลังงานภายนอก: เนื่องจากเป็นเครื่องจักรกลทั้งหมด เทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้จึงไม่จำเป็นต้องเดินสายหรือจ่ายพลังงานภายนอก ช่วยให้การติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษาง่ายขึ้น

ประเภทของ Bimetal Thermometer

ยกตัวอย่าง Bimetal Thermometer แบรนด์ DWYER

Bimetal Thermometer โดยพื้นฐานแล้วทำงานบนหลักการเดียวกันคือการขยายตัวที่แตกต่างกันของโลหะสองชนิด แต่จะมีการปรับเปลี่ยนดีไซน์และคุณสมบัติเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานที่หลากหลาย ทำให้เราสามารถแบ่งประเภทตามลักษณะเด่นได้ดังนี้:

Standard Bimetal Thermometer (แบบมาตรฐานทั่วไป)

ตัวอย่าง: Dwyer Series BT Bimetal Thermometer

ลักษณะเด่น: เป็นเทอร์โมมิเตอร์ไบเมทัลพื้นฐานที่ใช้งานได้หลากหลาย มีความทนทานสูง ผลิตจากสเตนเลสสตีล มีการปิดผนึกอย่างแน่นหนา (hermetically sealed) เพื่อป้องกันการเกิดฝ้า และมีความแม่นยำสูง มักจะมีตัวเลือกการเชื่อมต่อทั้งแบบด้านหลัง (back connection) และแบบล่าง (lower connection)

การใช้งาน: การตรวจวัดอุณหภูมิทั่วไปในงานอุตสาหกรรม, ระบบ HVAC, หม้อไอน้ำ, เครื่องทำความเย็นr