Ratgeber
Bimetallthermometer: Das Hilfsmittel in Ihrem Betrieb
Eines der ältesten Messinstrumente überhaupt ist das Thermometer. Auch heute ist die Messung der Temperatur ein wichtiger Bestandteil vieler Produktionsprozesse. Häufig kommt dabei ein Bimetallthermometer zum Einsatz. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie diese Art von Thermometer funktioniert und welche Alternativen es gibt.
Wo werden Bimetallthermometer verwendet?
Der Einsatzbereich von Bimetall-Thermometern ist vielfältig. Einfache Modelle können überall genutzt werden, wo die Temperatur bestimmt werden soll, beispielsweise im Auto, Kühlschrank oder auch Backofen, sofern der Messbereich für die vorherrschenden Temperaturen ausgelegt ist. Bimetall-Thermometer werden auch als klassische Wandthermometer zur Messung der Raumtemperatur verwendet. In der professionellen Messtechnik nutzt man spezielle Bimetall-Thermometer, die sich im Aufbau von den einfachen Exemplaren etwas unterscheiden.
So funktioniert ein Bimetallthermometer
Ein einfaches Bimetall-Zeigerthermometer besteht im Inneren aus einem spiralförmig gebogenen Bimetallstreifen, dessen äußeres Ende am Gehäuse fixiert ist. Das innere Ende ist an einem Zeiger angebracht. Aber was ist eigentlich ein Bimetall? Es handelt sich dabei um zwei Metallstreifen, die fest miteinander verbunden sind. Dabei hat jedes der beiden Metalle einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Verändert sich die Temperatur, dehnen sich die beiden Metallstreifen unterschiedlich stark aus. Das Resultat ist eine Krümmung des Bimetalls. Mithilfe einer Skala kann an anhand der entstandenen Krümmung der Spiralfeder die Temperatur abgelesen werden.
Bei Bimetall-Thermometern, die für die Verwendung im industriellen Bereich konzipiert sind, befindet sich ein schraubenförmiger Streifen aus Bimetall in einem Schutzrohr. Ändert sich die Temperatur, dreht sich das Bimetall im Rohr. Diese Drehung wird mithilfe einer Welle auf den Zeiger übertragen. Wegen des Schutz- beziehungsweise Tauchrohrs kann das Thermometer auch für die Temperaturmessung von Flüssigkeiten, die zum Beispiel durch Rohrleitungen fließen, verwendet werden. Bimetall-Thermometer dieser Art bestehen beispielsweise aus Messing oder Edelstahl.
Welche Thermometer gibt es noch?
Neben Bimetall-Thermometern gibt es weitere Arten von Thermometern. Die wichtigsten stellen wir Ihnen nachfolgend vor:
Das digitale Thermometer wird mittlerweile wahrscheinlich am meisten genutzt. Bei einem solchen Gerät macht man sich die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes von Halbleitermaterialien zunutze. Steigt die Temperatur, verringert sich der Widerstand. Liegt nun eine konstante Spannung an, ist bei einer Verkleinerung des elektrischen Widerstands eine gleichzeitige Erhöhung der Stromstärke die Folge. Von der Stromstärke kann die Temperatur abgeleitet und auf einem Display angezeigt werden.
Eine Temperaturmessung kann auch berührungslos mithilfe eines Infrarot-Thermometers (Pyrometer) erfolgen. So lässt sich die Temperatur aus einem sicheren Abstand auch an sehr heißen Oberflächen zuverlässig ermitteln. Jedes Objekt sendet eine für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotstrahlung aus. Dabei gilt, dass die Stärke der emittierten Infrarotstrahlung mit zunehmender Temperatur ansteigt. Die abgegebene Strahlung wird von der Linse des Infrarot-Thermometers aufgefangen und in ein elektronisches Signal umgewandelt. Die ermittelten Werte können anschließend vom Messgerät in Grad Celsius oder Fahrenheit angegeben werden.
Bei Flüssigkeitsthermometern würde früher Quecksilber als Messflüssigkeit verwendet. Aufgrund der Giftigkeit des Materials dürfen in der EU Thermometer mit Quecksilber heute nicht mehr verkauft werden. Stattdessen wird mittlerweile entweder auf gefärbten Alkohol oder auch Gallium zurückgegriffen. Unabhängig von der verwendeten Flüssigkeit ist das Funktionsprinzip immer das gleiche: In einem Röhrchen aus Kunststoff oder Glas befindet sich die entsprechende Flüssigkeit. Diese dehnt sich bei steigender Temperatur aus oder zieht sich bei sinkenden Werten zusammen. Das Röhrchen mit der Flüssigkeit ist auf einer Platte mit Messskala angebracht und ermöglicht auf diese Weise ein Ablesen der vorherrschenden Temperatur.
Wenn mit einem Bimetallthermometer für den industriellen Gebrauch die Temperatur von Flüssigkeiten gemessen werden soll, sollten Sie darauf achten, dass es keine chemische Reaktion zwischen Schutzrohr und Flüssigkeit gibt. Wichtig ist, dass das Thermometer den gewünschten Messbereich abdecken kann und für die zu erwartende Häufigkeit der Messung geeignet ist. Der Anzeigebereich sollte groß und gut ablesbar sein. Zwar sind Bimetallthermometer nicht die richtige Wahl, wenn sehr präzise Messungen durchgeführt werden sollen, sie sind allerdings recht robust und unempfindlich gegenüber Stößen und Erschütterungen, weshalb sie durchaus ihre Daseinsberechtigung haben.
Welche Vor- und Nachteile haben Bimetallthermometer?
Bimetallthermometer sind sehr günstig in der Herstellung. Darüber hinaus können sie zur Überwachung eines weiten Temperaturbereichs (-80 °C bis 550 °C) verwendet werden. Im Vergleich zu einem elektronischen Temperatur-Sensor ist ihre Genauigkeit mit einer Toleranz von bis zu 10 Prozent allerdings deutlich schlechter.
Welche Temperaturskalen gibt es?
In Deutschland wird die Temperatur in Grad Celsius gemessen. Es gibt allerdings neben Celsius noch weitere Temperaturskalen wie Kelvin, Fahrenheit und Reaumur. Eine Temperatur von 0° Celsius entspricht 273 Kelvin, 32° Fahrenheit und 0° Reaumur. 100° Celsius entsprechen dagegen 373 Kelvin, 212° Fahrenheit und 80° Reaumur.
Hat die Messung mit einem Infrarotthermometer mehr Vorteile?
Die kontaktlose Messung der Temperatur bietet einige Vorteile: Im Bereich der Lebensmittelindustrie kann mit entsprechenden Geräten hygienisch festgestellt werden, ob zum Beispiel die Temperatur von tiefgekühlter Ware im grünen Bereich liegt. Infrarotthermometer verfügen darüber hinaus über einen großen Messbereich von -50 °C bis 4000 °C und sie unterliegen keinem Verschleiß. Es können sehr schnell Messungen an unterschiedlichen Stellen eines Objekts vorgenommen werden. Selbst bei sich bewegenden Objekten kann die Temperatur zuverlässig ermittelt werden. Und nicht zuletzt ist die Temperaturmessung auch bei besonders hohen oder niedrigen Temperaturen immer gefahrlos möglich, da die Messung berührungslos erfolgt.