Termokupllar (ısıl çift), geniş bir şekilde kullanılan sıcaklık ölçüm araçlarıdır. Ucuz ve değiştirilebilirdirler, standart bağlantı noktaları vardır. Çeşitli tipler ile -200 °C’ den +2300°C’ ye kadar geniş bir sıcaklık aralığında ölçüm yapabilirler. Temel sınırlamaları kesinliktir ki bunun sonucu olarak 1 °C’ den daha küçük ölçüm hatalarına erişmek zor olabilir.

Termokupllar, farklı iki metal alaşımın uçlarının birbiri ile kaynaklanması sonucu elde edilir. Kaynatılan nokta SICAK NOKTA, açık kalan iki uç SOĞUK NOKTA veya referans nokta olarak adlandırılır. Bu iki nokta arasındaki sıcaklık farkına orantılı olarak oluşan ve termoelektrik voltaj ya da Seebeck voltajı da denen (1821’de bu etkiyi keşfeden Estonyalı fizikçi Thomas Seebeck’in ismine atfen) mV seviyelerindeki bir gerilimin varlığı termokuplların sıcaklık ölçümünde geniş bir şekilde kullanılmasını sağlamıştır. Bu gerilim günümüzde kullanılan metal alaşımların türlerine göre 1 °C başına 1 ile 70 μV (mikro volt) düzeylerinde olmaktadır.
Termokupllarla ilgili bir önemli nokta da, termokuplların belli bir noktadaki kesin sıcaklığı değil, iki nokta arasındaki sıcaklık farkını ölçmeleridir.

Şekil-1’de sıcak nokta ile soğuk nokta sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun, oluşan gerilimin bu iki nokta arasındaki sıcaklık farkına bağlı olduğu görülmektedir.

Geniş sıcaklık aralığını ölçebilmeleri, sağlamlıkları ve kolay kullanılabilirlikleri sayesinde endüstride geniş şekilde kullanılan termokuplların seçiminde aşağıdaki kriterler göz önüne alınmalıdır:

• Sıcaklık aralığı
• Termokuplun yada koruyucu kılıf malzemesinin kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı
• Aşınmaya veya titreşimlere olan dirençleri
• Kurulum gereksinimleri (var olan bir cihazla uyumluluk gerekebilir, var olan mekanik yapı dalma boyunu, kılıf çapını vb. belirleyebilir)

Termokupl yapısal olarak incelendiğinde;

1- Eleman teli
2- İzolatör
3- Primer
4- Koruyucu Kılıf
5- Bağlantı klemensi
6- Bağlantı kafası
7- Flanş veya rekor gibi malzemelerden oluşur.

Eleman tellerinin sıcaklık-mV eğrileri incelendiğinde lineer olmadığı görülür. Her eleman telinin diğerine göre lineer olarak daha uygun olduğu bölgeler vardır. Örneğin 800°C ölçebilen bir Fe-Const termokupl ile 1200°C ölçebilen NiCr-Ni eleman tellerinin mV eğrisi karşılaştırıldığında 300-500°C arasında Fe-Const, NiCr-Ni'e göre daha lineer'dir. Bu nedenle bu çalışma aralığında Fe-Const tercih edilir. PtRh-Pt eleman teli incelendiğinde 800°C'nin altında lineer değildir.800-1600°C arası daha uygun çalışma alanıdır.

Termokupl eleman telleri (+) ve (-) olmak üzere iki bacaklıdır. Bu nedenle cihaza bağlanırken (+) ve (-) uçları dikkate alınarak bağlanmalıdır. Uluslararası standartlarda (+) ve (-) uçları belli renk kodları ile işaretlenmiştir.

Termokupl koruyucu kılıfları proses şartlarına uygun seçilmelidir. Gerek termokupl eleman telinin gerekse de koruyucu kılıfın proses içindeki kimyasal ve fiziksel aşınmalara ve mekanik darbelere karşı dayanıklı olması ve uzun ömürlü olması açısından ortam koşullarına göre dış koruyucu kılıf seçilir. Uçları kaynaklı ve izolatörlü eleman teli bu kılıflar içine yerleştirilir.

Termokupl uygulamalarında genelde 1200°C'ye kadar metal,1200°C'nin üzerinde ise seramik kılıflar kullanılır. 1250°C'ye kadar özel alaşımlı metal koruyucu kılıflarda kullanılabilir.

Metal kılıflar kullanılacağı prosesin korozif şartlarına, mekanik aşınmalarına, kimyasal ve fiziksel aşındırıcı özelliklerine ve göre çeşitli alaşımlarda üretilmektedir. DIN standartlarındaki metal kılıfların bir çoğu ortak proseslerde kullanılabilir.

Termokupl uygulamalarında en çok kullanılan metal kılıflardan bazıları şunlardır;

1.4301 DIN Paslanmaz (304 Kalite)
1.4541 DIN Paslanmaz (321 Kalite)
1.4571 DIN Paslanmaz (316 Kalite)
1.4749 DIN Paslanmaz (446 Kalite)
1.4841 DIN Paslanmaz (314 Kalite)
2.4816 DIN Paslanmaz (INCONEL-600)
C-2 Saf demir
Alloy-25

Metal koruyucu kılıflar proses şartlarına göre çok dikkatli şeçilmelidir. Çünkü bu seçim direk olarak termokupl ömrünü etkilemektedir. 1.4301 veya 1.4571 kullanılması gereken bir proseste 1.4749 veya 1.4841 kullanılır ise ekonomik olmayan pahalı bir seçim yapılmış demektir. Çünkü 1.4749, 1.4841 ve INCONEL-600 yüksek sıcaklık borularıdır. Ayrıca 1.4749 veya 1.4841 kullanılması gereken bir proseste INCONEL-600 kullanılır ise yine ekonomik olmayan pahalı bir seçim yapılmış demektir. Inconel-600, 1.4749 ve 1.4841'e nazaran daha pahalı bir borudur. Ancak INCONEL-600 kullanılması gereken bir proseste 1.4749 veya 1.4841 kullanılır ise bu seçimde yanlış ve ekonomik olmayan bir seçim olur. Çünkü INCONEL-600 çok daha uzun ömürlü olacağı proseste 1.4749 ve 1.4841 çok çabuk bozulabilir. Yüksek sıcaklık boruları dikişli ve dikişsiz olabilir. Dikişli boru dikişsiz boruya göre daha ucuz bir borudur. Dikişli borunun içine prosesdeki gazların sızması daha kolay olur. Bu nedenle KER-610 seramik tüp iç koruyucu (primer) olarak kullanılır. Önerimiz metal koruyucu kılıflarda dikişsiz borunun tercih edilmesidir.

KER-530 : Gözenekli (poroz) yapıya sahiptir. Bu yapısından dolayı termal şoklara daha dayanıklıdır. Gazların yoğun proseslerde gaz sızma olasılığına karşı iç koyuculu (Primerli) olarak imal edilir. Termokupl uygulamasında standart üretimlerimizde KER-610 iç koruyucu seramikli olarak üretilir. KER-610 ve KER-799'a göre daha ucuzdur. Termal şok olan proseslerde yoğun olarak kullanılır. Maksimum çalışma sıcaklığı 1600°C'dir.

KER-610 : Özel yapıya sahip bir seramik tüpdür. Gözeneksiz yapıya sahiptir. Bu nedenle gaz geçirmez bir özelliğine sahiptir. Termokupl uygulamalarında dış koruyucu olarak kullanıldığı gibi yoğun olarak iç koruyucu olarak'da kullanılır. Maksimum çalışma sıcaklığı 1500°C'dir.

KER-799 : %99,97 oranında saf alümina içerdiğinden dolayı diğer seramiklerden çok kalitelidir. Seramik hücre yapısı çok sık olmasından dolayı mükemmel bir gaz geçirmez özelliğine sahiptir. Termal şoklara daha dayanıklıdır. Maksimum çalışma sıcaklığı 1800°C'dir.