Mineraal geïsoleerde kabel, vaak ook afgekort tot MI-kabel, bestaat uit een metalen mantel en keramisch geïsoleerde interne geleiders. Het keramiek is een metaaloxide poeder (standaard materiaal is MgO) met een zuiverheid van > 99,0%, dat zorgt voor de isolatie van de interne geleiders van elkaar en ook de isolatie van de geleiders van de buitenmantel. De constructie van een MI-kabel is vergelijkbaar met die van een gewone kabel, maar heeft het bijzondere kenmerk van een hoge temperatuurbestendigheid. Door het gebruik van roestvast staal in plaats van bijvoorbeeld PVC of teflon zijn toepassingstemperaturen tot ca. 850 °C (1.4571, 316L, 1.4541) of zelfs tot ca. 1150 °C (2.4816) mogelijk.
Ontwerp
Het uitgangspunt is een lange metalen buis (typische lengte ca. 15 m) van het gewenste mantelmateriaal, waarin geboorde keramische cilinders worden geplaatst. Er worden passende binnengeleiders aangebracht die passen bij de boringen van de keramische cilinder en het latere type ommantelde kabel. Voor de latere bouw van weerstandsthermometers worden meestal binnenste geleiders van koper of nikkel gebruikt. Bij de montage van thermokoppels moet rekening worden gehouden met de materiaalcombinatie van elk type thermokoppel. Deze totale structuur van buitenste buis, keramische cilinders en binnenste geleiders wordt dan verdicht door afwisselend te werken met carbide- of diamantmatrijzen en te verwarmen tot de gewenste diameter is bereikt. De compressie van het mineraal keramiek in poeder zorgt voor een snelle warmteoverdracht tussen het mantelmateriaal en de binnenste geleiders.
Keramische cilinder
Toepassing
Omdat voor de isolatie alleen minerale componenten worden gebruikt, is het gebruik ook mogelijk bij aanzienlijk hogere temperaturen dan bij kunststofgeïsoleerde kabels (bijv. PVC, PTFE). De mineraalgeïsoleerde kabels worden beschermd door het materiaal van de metalen mantel en zijn bovendien brandwerend en daarom ideaal geschikt voor temperatuurmetingen. De diameter van de MI-kabel wordt in eerste instantie bepaald door de eisen van de latere technische toepassing.
Variëteit
De kleinste diameter van de elektrische thermometer die ooit door WIKA is geproduceerd, was 0,25 mm. Als deze diameter wordt vergeleken met die van conventionele kabels, biedt dit de gebruiker aanzienlijke voordelen bij het gebruik van relatief dunne afmetingen. De combinatie van buitendiameter, mantelmateriaal, wanddikte, aantal, materiaal en opstelling van de binnenste geleiders en ook de nauwkeurigheidsklasse (alleen bij thermokoppeldraden) leidt tot een grote verscheidenheid aan verschillende mineraalgeïsoleerde kabels.
Microsectie van de mantelkabel
Bijzonder kenmerk
Het bijzondere aan de MI-kabel ligt in de relatieve positie van de binnenste geleiders ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de buitenste mantel, die altijd constant zijn. Zelfs wanneer de kabel gebogen of gedraaid is, is de positie binnen de composiet gewaarborgd. De toegestane buigradius is drie keer de diameter. De gedefinieerde isolatie-eigenschappen, die het gevolg zijn van de exacte plaatsing van de binnenste geleiders, zijn van fundamenteel belang bij de constructie van explosieveilige thermometers.
Ontwerp van een weerstandsthermometer
Verdere afhandeling
Bij de verdere verwerking van de mineraalgeïsoleerde kabel moet bijzondere aandacht worden besteed aan de hygroscopische eigenschap van het isolerende keramiek. Als dit niet wordt afgeschermd, neemt de kabel onmiddellijk vocht uit de omgeving op, waardoor de isolatieweerstand binnen enkele minuten afneemt. Daarom mag de MI-kabel alleen hermetisch afgesloten worden opgeslagen of, indien geopend, in een oven met een navenant hoge temperatuur.
Gemeenschappelijke normen
- IEC 60751
- IEC 60584
- ASTM E230
Additioneel
Meer informatie over thermokoppels en weerstandsthermometers vindt u op de website van WIKA.
Meer informatie over de werking van een thermokoppel en een weerstandsthermometer vindt u in de volgende video’s: