Kabel z izolacją mineralną, często nazywany w skrócie kablem MI, składa się z powłoki metalowej i przewodników wewnętrznych o izolacji ceramicznej. Ceramika jest sproszkowanym tlenkiem metalu (standardowym materiałem jest MgO) o czystości >99,0%, i zapewnia izolację przewodów wewnętrznych od siebie oraz izolację przewodów od powłoki zewnętrznej. Pod względem konstrukcji, kabel MI jest podobny do zwykłego kabla, jednak posiada pewną szczególną cechę – wysoką odporność termiczną. Dzięki zastosowaniu stali nierdzewnej zamiast, dajmy na to, PCV lub teflonu, może wytrzymać temperaturę do ok. 850 °C (1.4571, 316L, 1,4541) lub nawet do ok. 1150 °C (2.4816).
Konstrukcja
Punktem wyjścia dla kabla z izolacją mineralną jest powłoka – długa, metalowa rurka (zwyczajowo ok. 15 m) z wybranego materiału, w którą wsuwa się wydrążone cylindry ceramiczne. W następnej kolejności wprowadzane są przewodniki wewnętrzne, odpowiednie dla typu kabla i rozmiaru otworów w cylindrze. Jeśli produktem docelowym jest termometr rezystancyjny, wówczas stosowane przewodniki wewnętrzne zazwyczaj wykonane są z miedzi lub niklu. Z kolei przy konstruowaniu termopar należy dobrać odpowiedni dopasowany do danego termoelementu materiał. Taka ogólna konstrukcja, składająca się z rurki zewnętrznej, cylindrów ceramicznych i przewodników wewnętrznych, jest następnie zawężana poprzez naprzemienne przeciąganie jej przez ciągadła węglikowe lub diamentowe i podgrzewanie, aż do osiągnięcia pożądanej średnicy. Zgniatanie ceramiki mineralnej na proszek zapewnia szybkie przenoszenie ciepła pomiędzy materiałem powłoki a wewnętrznymi przewodnikami.
Cylinder ceramiczny
Zastosowanie
Do izolacji stosuje się wyłącznie składniki mineralne, dlatego możliwe jest zastosowanie kabli z izolacją mineralną – kabli MI w znacznie wyższych temperaturach niż w przypadku kabli o izolacji z tworzywa sztucznego (np. PVC, PTFE). Ponadto, powłoka metalowa przekłada się na ognioodporność. Kable w izolacji mineralnej są więc idealnie dostosowane do mierzenia temperatury. Średnica kabla MI jest zależy przede wszystkim od wymagań późniejszego zastosowania technicznego.
Różnorodność
Najmniejsza średnica termometru elektrycznego wyprodukowanego przez firmę WIKA wynosiła 0,25 mm. Gdy porówna się ten wynik z uzyskiwanym dla kabli konwencjonalnych, jasne jest, że nasza firma oferuje użytkownikowi znaczne korzyści w przy zastosowaniu względnie cienkich wymiarów. Połączenie średnicy zewnętrznej, materiału powłoki, grubości ścianek, liczby, materiału i rozmieszczenia przewodników wewnętrznych, a także klasy dokładności (tylko w przypadku przewodów do termopar) prowadzi do możliwości wyprodukowania dużej różnorodności przewodów w izolacji mineralnej.
Mikroprzekrój różnych kabli w płaszczu
Specjalne właściwości
Szczególną cechą kabla MI jest względne ułożenie przewodników wewnętrznych względem siebie, jak również względem powłoki zewnętrznej, które jest zawsze stałe. Nawet gdy kabel jest wygięty lub skręcony, układ wewnątrz kompozytu pozostaje niezmienny. Dopuszczalny promień gięcia jest trzykrotnie większy od średnicy. Zdefiniowane właściwości izolacyjne, wynikające z tak precyzyjnego rozlokowania przewodów wewnętrznych, mają zasadnicze znaczenie przy budowie termometrów przeciwwybuchowych.
Budowa termometru rezystancyjnego
Dalsza obróbka
Przy dalszej obróbce kabla w izolacji mineralnej należy zwrócić szczególną uwagę na higroskopijne właściwości ceramiki izolacyjnej. Jeśli nie zastosuje się odpowiedniego zabezpieczenia, kabel będzie błyskawicznie pochłaniać wilgoć z otoczenia, co w ciągu kilku minut spowoduje zmniejszenie rezystancji izolacji. Z tego powodu kabel MI powinien być przechowywany wyłącznie w hermetycznym zamknięcie lub, jeśli takie zamknięcie nie jest możliwe, w piecu o odpowiednio wysokiej temperaturze.
Ogólne normy
- IEC 60751
- IEC 60584
- ASTM E230
Uwagi
Więcej informacji na temat termopar i termometrów rezystancyjnych można znaleźć na stronie internetowej WIKA.