logo1

logoT

 

Мембранный манометр принцип действия


Виды манометров и принцип работы

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации – образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры – приборы, которые это самое давление измеряют.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования.

ВИДЫ ДАВЛЕНИЯ:

  • Атмосферное (барометрическое) давление – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.
  • Абсолютное давление – полное давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля.
  • Избыточное давление – разность между абсолютным и барометрическим давлениями.
  • Вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями.
  • Дифференциальное давление – разность двух измеряемых давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды.

По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:

  • манометры избыточного давления,
  • манометры абсолютного давления,
  • барометры,
  • вакуумметры,
  • мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
  • напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
  • тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения до 40 кПа;
  • дифференциальные манометры – средства измерений разности давлений.

Общий принцип действия манометров основан на уравновешивании измеряемого давления некоторой известной силой. По принципу действия манометры подразделяют на:

  • жидкостные манометры;
  • пружинные манометры;
  • мембранные манометры;
  • электроконтактные манометры (ЭКМ);
  • дифференциальные манометры.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЖИДКОСТНОГО МАНОМЕТРА

В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Большинство жидкостных манометров имеют видимый уровень рабочей жидкости, по положению которого определяется значение измеряемого давления. Эти приборы используются в лабораторной практике и в некоторых отраслях промышленности.

Существует группа жидкостных дифманометров, в которых уровень рабочей жидкости непосредственно не наблюдается. Изменение последнего вызывает перемещение поплавка или изменение характеристик другого устройства, обеспечивающих либо непосредственное показание измеряемой величины с помощью отсчетного устройства, либо преобразование и передачу ее значения на расстояние.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРУЖИННОГО МАНОМЕТРА

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар).

Упругие чувствительные элементы деформационных манометров:

а — трубчатые пружины;

б — сильфоны;

в, г — плоские и гофрированные мембраны;

д — мембранные коробки;

е — вялые мембраны с жестким центром

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МЕМБРАННОГО МАНОМЕТРА

Принцип действия мембранного манометра основан на пневматической компенсации, где сила развиваемая измеряемым давлением уравновешивается силой упругости мембранной коробки.

Чувствительный элемент прибора состоит из двух спаянных между собой мембран образующих мембранную коробку 1. Измеряемое давление через штуцер подводится к внутренней полости коробки. Под действием разности атмосферного и измеряемого давления коробка изменяет свой объем, что вызывает перемещение жёсткого центра верхней мембраны которая через поводок 2 и рычаг 3 перемещает стрелку прибора 4.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО МАНОМЕТРА

Электроконтактные манометры (ЭКМ) применяют в системах автоматического контроля, регулирования и сигнализации. В две специальные стрелки, устанавливаемые на минимальное и максимальное давление в пределах шкалы, вмонтированы контакты электрической цепи. При достижении подвижной стрелки одного из контактов цепь замыкается, что вызывает подачу сигнала либо соответствующее действие системы, в которую подключен манометр.

1 — указательная стрелка; 2 и 3 — электроконтактные уставки; 4 и 5 — зоны замкнутых и разомкнутых контактов соответственно; 6 и 7 — объекты воздействия.

Исполнение 1 — одноконтактная на замыкание;

Исполнение 2 — одноконтактная на размыкание;

Исполнение 3 — двухконтактная на размыкание-размыкание;

Исполнение 4 — двухконтактная на замыкание-замыкание;

Исполнение 5 — двухконтактная на размыкание-замыкание;

Исполнение 6 — двухконтактная на замыкание-размыкание.

Электрический манометр имеют типовую схему функционирования, которая может быть проиллюстрирована на рис.а). При увеличении давления и достижении им определённого значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи, в свою очередь, приводит к вводу в работу объекта воздействия 6.

Виды ЭКМ:

  • Электроконтактные манометры на микровыключателях: виброустойчивые (жидконаполненные), промышленные, в нержавеющем корпусе, коррозионностойкие с плоской мембраной или трубчатой пружиной.
  • Электроконтактные манометры с магнитомеханическими контактами: коррозионностойкие с плоской или трубчатой мембраной, промышленные.
  • Электроконтактные манометры взрывозащищённые: с взрывонепроницаемой оболочкой из нержавеющей стали или сплава алюминия, а также используемые для малых давлений.
  • Дифференциальные мембранные манометры применяются для измерения перепада давления в газовых фильтрах или в сужающих устройствах расходомеров.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО  МАНОМЕТРА

В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты.

Сильфонный дифманометр типа ДС:

а — схема сильфонного блока; б — внешний вид; 1 — рабочий сильфон; 2 — кремний органическая жидкость; 3 — внутренняя полость сильфона; 4 — шток; 5 — пружины; 6 — неподвижный стакан; 7 — рычаг; 8 — тореной; 9 — ось; 10 — резиновые кольца; 11 — гофры; 12, 13 — вентили запорные и уравнительный

В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала. 

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

www.stroykat.by

Виды манометров и принцип их работы

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации – образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры – приборы, которые это самое давление измеряют.

Основная классификация манометров ведется по критерию принципа измерения давления. Применение какого-либо конкретного из видов манометров обуславливается особенностями технологического процесса, сферой использования, а также возможностью применения в тех или иных условиях. Всего имеется пять видов данных приборов: — жидкостные манометры; — пружинные манометры; — мембранные манометры; — электроконтактные манометры (ЭКМ); — дифференциальные манометры.

Принцип работы жидкостного U-образного манометра

Из всех приведенных выше видов приборов для измерения давления самыми простыми являются жидкостные манометры. Они представляют собой U-образную стеклянную трубку, заполненную до половины жидкостью и снабженной шкалой обычно в миллиметрах и паскалях. Уровень жидкости в трубке обязательно должен находиться напротив нулевой отметки шкалы. Если один конец трубки соединить с местом измерения давления газа, а второй конец трубки оставить открытым, то жидкость в первой трубке опустится, а во второй – поднимется. Разность уровней жидкостей относительно нуля будет величиной, определяющей давление в миллиметрах столба жидкости. Причем площадь сечения трубки никоим образом не будет влиять на показания прибора. Жидкостные U-образные манометры применяются для измерения низкого давления с диапазонами показаний 100, 160, 250, 400, 600 и 1000 миллиметров столба жидкости. При заполнении трубки водой отсчет ведется в миллиметрах водяного столба (мм в.ст.), ртутью – в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). При заполнении жидкостных U-образных ртутных манометров необходимо поверх ртути в обе трубки налить 8-10 мм воды или технического масла во избежание попадания паров ртути в помещение.

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар).

Конструкция пружинного манометра

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

Электроконтактный манометр

В качестве чувствительного элемента в мембранных манометрах выступает волнистая металлическая мембранная камера, которая зажата между двумя фланцами. Под воздействием давления мембрана выгибается вверх и с помощью передаточного механизма поворачивает стрелку. Величина изгиба мембраны и, следовательно, поворота стрелки зависит от давления. Мембранные манометры менее чувствительные и точные, чем пружинные.

Электроконтактные манометры (ЭКМ) применяют в системах автоматического контроля, регулирования и сигнализации. В две специальные стрелки, устанавливаемые на минимальное и максимальное давление в пределах шкалы, вмонтированы контакты электрической цепи. При достижении подвижной стрелки одного из контактов цепь замыкается, что вызывает подачу сигнала либо соответствующее действие системы, в которую подключен манометр.

Дифференциальные мембранные манометры применяются для измерения перепада давления в газовых фильтрах или в сужающих устройствах расходомеров.

teplovichek.com

Деформационные манометры

Принцип их действия основан на деформации упругих элементов, возникающих под действием давления. К упругим элементам относятся плоские мембраны, выпуклые мембраны, гофрированные мембраны и мембранные коробки, неметаллические мембраны, сильфоны, трубчатые пружины.

Одна из основных характеристик чувствительных элементов — перемещение. Статическая характеристика X = f(p) может быть линейной и нелинейной. При конструировании стремятся к равномерной шкале, а при нелинейной характеристике применяют специальные спрямляющие устройства.

Вследствие несовершенства упругих свойств материалов ход статической характеристики чувствительного элемента при прямом и обратном ходе (при увеличении и уменьшении давления) неоднозначен и образует петлю гистерезиса, который определяет систематическую погрешность прибора.

Еще одна особенность этих приборов — упругое последействие: стрелка после снятия нагрузки не возвращается на нуль. Упругое последействие, складываясь с гистерезисом, увеличивает петлю гистерезиса и, следовательно, погрешность.

Большое распространение из деформационной группы приборов получили манометры с одновитковой трубчатой пружиной, мембранные и сильфонные.

Трубчато-пружинные манометры (рис. 5.21) применяют для измерения избыточного давления. В этих приборах измеряемое давление преобразуется в угловое перемещение чувствительного элемента.

Основная деталь — согнутая по кругу трубка 5, один конец которой впаян в держатель, а второй закрыт пробкой 6. Свободный конец трубки 5 шарнирно связан через поводок 8 с сектором 9, вращающимся вокруг оси, зафиксированной в нижней и верхней пластинах механизма 1. Сектор 9 через зубчатое зацепление связан с трибом (на рисунке не показан). Мертвый ход в зубчатом зацеплении триба с сектором исключается спиралеобразным волоском 3, который одним концом соединен с трибом, а другим с какой-либо неподвижной частью прибора. При таком устройстве триб всегда прижат к сектору 9 силой упругости волоска 3, чем и уничтожаются зазоры в зацеплении, вызывающие мертвый ход.

Манометр соединяется при помощи ниппеля с пространством, в котором измеряется давление какой-либо среды. Под влиянием этого давления трубка 5 раскручивается и вызывает перемещение поводка 8

Рис. 5.21. Схема манометра с одновитковой трубчатой пружиной:

1 — механизм верхней и нижней пластин; 2 — стрелка; 3 —волосок; 4 — шкала; 5 — трубка; 6 — пробка; 7 — корпус; 8 — поводок; 9 — сектор

Рис. 5.22. Мембранный манометр:

1 — корпус; 2 — гофрированная мембрана; 3 — стойка; 4 — поводок; 5 — сектор; 6 — триб

и поворот сектора 9 на некоторый угол.

Вместе с сектором повернется триб со стрелкой 2, по положению которой и судят о величине измеряемого давления.

Под указательной стрелкой находится неподвижная равномерная шкала 4 с центральным углом 270—300°. Трубчатая пружина и все механизмы прибора укреплены в корпусе 7.

Мембранные манометры (рис. 5.22).

Чувствительный элемент — плоская или гофрированная мембрана 2. Давление рх подается в корпус 1, закрытый гофрированной мембраной 2, которая прогибается и через передачу, состоящую из стойки 3, поводка 4, сектора 5 и триба 6, поворачивает стрелку прибора, находящуюся на одной оси с трибом.

Для мембранных манометров характерны простота конструкции, малая чувствительность к тряске, простота изготовления; недостаток — повышенная чувствительность к изменению температуры окружающей среды.

Рис. 5.23. Сильфонный манометр:

1 — корпус; 2 — сильфон; 3 — сектор; 4 — триб

Сильфонные манометры (рис. 5.23) служат для измерения малых перепадов давления. В них давление р{ подается в корпус 1 и сжимает сильфон 2. Деформация сильфона передается трибу. Стрелка, сидящая на одной оси с трибом, указывает значение измеряемого давления.

Page 2

Эти приборы используют для измерения низких, сверхвысоких и переменных давлений, когда применение других манометров затруднено. Принцип действия электрических приборов основан на изменении электрических свойств некоторых материалов, если их подвергнуть воздействию давления. Так, например, манганин, угольные пластины и другие проводники под влиянием давления изменяют свое сопротивление, а в кварце и турмалине возникнет электрический заряд.

Пьезоэлектрические манометры.

Принцип их действия основан на свойстве некоторых кристаллов выделять на поверхность электрические заряды при сжатии или растяжении (пьезоэлектрический эффект). При проектировании датчика ему придают такие конструктивные формы, которые могли бы обеспечить получение большего заряда, чтобы повысить чувствительность и достичь устойчивости работы датчика. Эта задача решается использованием продольного пьезоэффекта (когда силы действуют в направлении электрической оси) при применении нескольких последовательно соединенных кварцевых пластин. Величина заряда в этом случае будет пропорциональна числу пластин. На рисунке 5.24 показаны оси кристалла.

Рис. 5.24. Оси кристалла кварца

Схема пьезоэлектрического преобразователя приведена на рис. 5.25. Он содержит в себе две кварцевые пластины 1 и 3, которые своими

Рис. 5.25. Схема пьезоэлектрического преобразователя:

1 и 3 — кварцевые пластины; 2 — электрод; 4 и 7 — металлические опоры; 5 — крышка; 6 — изолированный вывод; 8 — мембрана сторонами с отрицательной полярностью прилегают к механическому электроду 2, имеющему боковой изолированный вывод 6. Стороны пластин положительной полярности прилегают к металлическим опорам 4 и 7 и через них электрически замыкаются на корпус. Обе эти опоры зажимаются между мембраной 8, на которую действует давление газов, и крышкой 5. Для устранения неравномерности распределения давления по поверхности кварца между крышкой 5 и верхней опорой помещают шарик. Мембрана 8 воспринимает давление газов и передает его опоре и кварцам, служит для создания предварительного сжатия кварцевого столбика, уплотняет полость датчика от проникновения в нее газов. Она должна составлять единое целое с корпусом или быть жестко закрепленной по окружности.

Рис. 5.26. Схема измерения электронным вольтметром

Для измерения зарядов, возникающих на кварцах, применяют электронный вольтметр с электрометрической лампой (рис. 5.26). Заряд, возникающий на кварцах К под действием давления р, заряжает конденсатор С и управляющую сетку электрометрической лампы Л! до некоторого отрицательного потенциала, величина которого определяется величиной заряда и суммарной емкостью сетчатого контура лампы и составляет примерно 1—5 В. Под влиянием этого потенциала уменьшается анодный ток лампы. Для усиления тока служит вторая лампа Л2, на сетку которой подается напряжение, снимаемое с сопротивления R{. В анодную цепь этой лампы включают шлейф осциллографа О, параллельно которому через регулируемое сопротивление Д4 включают батарею Бк для компенсации нулевого тока усилителя. Сопротивления R2 и R3 служат для создания смещения у лампы Л2, чтобы использовать наиболее линейную часть ее характеристики.

Манометр сопротивления.

Действие его основано на изменении под действием внешнего давления электрического сопротивления веществ (полупроводников, платины, манганина, вольфрама и др. Для измерения давления в большей степени подходит манганин, который имеет линейную зависимость приращения электрического сопротивления AR от давления р:

A R = kRp,

где k — коэффициент изменения сопротивления манганина.

Зависимость сопротивления манганина может быть линейной до 3000 МПа, но небольшая чувствительность преобразователя ограничивает его применение до 100 МПа.

bstudy.net

Деформационные манометры. Устройство. Принцип действия.

В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы отизмеряемого давления. Пропорциональная давлению деформация или сила преобразуются в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. Большинство деформационных манометров и дифманометров содержат упругие чувствительные элементы, осуществляющие преобразование давления в пропорциональное перемещение рабочей точки.

Наиболее распространенные упругие чувствительные элементы представлены на рис. 1. К их числу относятся трубчатые пружины, сильфоны, плоские и гофрированные мембраны, мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром.

Рис. 1. Упругие чувствительные элементы деформационных манометров

 а — трубчатые пружины; б — сильфоны; в, г — плоские и гофрированные мембраны; д — мембранные коробки; е — вялые мембраны с жестким центром

Статической (упругой) характеристике чувствительного элемента, связывающей перемещение рабочей точки с давлением, присуще наличие начальной зоны пропорциональных перемещений, в которой имеют место упругие деформации, и нелинейной области, в которой возникают пластические деформации. Несовершенство упругих свойств материалов чувствительных элементов обусловливает наличие гистерезиса статической характеристики и упругое последействие. Последнее проявляется в запаздывании перемещения рабочей точки по отношению к приложенному давлению и медленном возвращении ее в начальное положение после снятия давления.

Форма и крутизна статической характеристики зависят от конструкции чувствительного элемента, материала, температуры. Рабочий диапазон выбирается в области упругих деформаций с обеспечением запаса на случай перегрузки чувствительного элемента давлением.

Полые одновитковые трубчатые пружины (см. рис. 1, а), имеют эллиптическое или плоскоовальное сечение. Один конец пружины, в который поступает измеряемое давление, закреплен неподвижно в держателе, второй (закрытый) — может перемещаться. Под действием разности измеряемого внутреннего давления и внешнего атмосферного трубчатая пружина деформируется: малая ось сечения трубки увеличивается, большая уменьшается, при этом пружина раскручивается и ее свободный конец совершает перемещение в 1 ...3 мм. Для давлений до 5 МПа трубчатые пружины изготовляют из латуни, бронзы, а для более высоких давлений — из легированных сталей и сплавов никеля.

Сильфонные и мембранные чувствительные элементы имеют более широкие возможности для увеличения эффективной площади с целью получения требуемого перестановочного усилия, что позволяет использовать их для измерения малых избыточных давлений и разрежения. Сильфон (см. рис. 1, б) — это тонкостенная трубка с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке. Жесткость сильфона зависит от материала, наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки заготовки, радиуса закругления гофр r и угла их уплотнения a, числа гофр. Сильфоны бывают цельнотянутыми и сварными. Благодаря значительному прогрессу в технологии изготовления сильфонов, они получили широкое распространение в манометрах и дифманометрах с силовой компенсацией.

Наиболее разнообразными по конструкции являются мембранные чувствительные элементы. Представленная на рис. 1 в, плоская или пластинчатая мембрана представляет собой гибкую тонкую пластину, закрепленную по окружности. Под влиянием разности давлений, действующих с обеих сторон на мембрану, ее центр перемещается. Плоская мембрана имеет нелинейную упругую характеристику и малые перемещения рабочей точки, в связи с чем ее в основном применяют для преобразования давления в силу (пьезоэлектрические преобразователи), поверхностные деформации (тензопреобразователи) и малые перемещения (емкостные и резонансные преобразователи). Преобразователи с такими чувствительными элементами рассмотрены в разделе электрических манометров.

Для улучшения статической характеристики используют гофрированные мембраны и мембранные коробки (см. рис. 1, г, д). Профили мембран могут быть пильчатыми, трапецеидальными, синусоидальными. Гофрирование мембраны приводит к увеличению ее жесткости, спрямлению статической характеристики и увеличению зоны пропорциональных перемещений рабочей точки. Более широко используются мембранные коробки, которые представляют собой сваренные или спаянные по внешней кромке мембраны. Жесткость коробки вдвое ниже жесткости каждой из мембран. В дифманометрах, чувствительных элементах регуляторов прямого действия используются мембранные блоки, включающие две коробки и более.

Для измерения малых давлений применяются вялые мембраны (см. рис. 1, е), изготовленные из бензомаслостойкой прорезиненной ткани. В центре мембраны крепятся металлические пластины, в одну из которых упирается винтовая пружина, выполняющая функции упругого элемента.

Упругие свойства материалов чувствительных элементов зависят от температуры. Так, у трубчатых пружин температурный коэффициент снижения жесткости при росте температуры достигает 3 * 10 -4°С. Это определяет необходимость защиты приборов от воздействия высоких температур измеряемой среды. С течением времени у упругих чувствительных элементов накапливаются пластические деформации и уменьшаются упругие, это приводит к снижению крутизны статической характеристики прибора и ее смещению. Процесс изменения статической характеристики ускоряется при повышенной температуре и пульсации измеряемого давления. Конструкция деформационных манометров и дифманометров обычно предусматривает возможность коррекции отклонений показаний или выходного сигнала, вызванных старением упругого чувствительного элемента.

В соответствии с используемым в приборах типом рассмотренных чувствительных элементов деформационные манометры подразделяются на пружинные, сильфонные и мембранные, разновидности этих групп приборов показывающих и с дистанционной передачей показаний рассмотрены ниже.

Показывающие манометры (механические)

Большинство показывающих, самопишущих и сигнализирующих манометров с трубчатой пружиной являются устройствами прямого преобразования, в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего, регистрирующего или контактного устройства.

Рис. 2. Пружинный показывающий механический манометр

1 — одновитковая трубчатая пружина; 2 — держатель; 3 — пробка; 4 — поводок; 5 — зубчатый сектор; 6 — шестерня; 7 — стрелка

Схема показывающего пружинного манометра представлена на рис. 2. Одновитковая трубчатая пружина 1 с одного конца приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя заканчивается шестигранной головкой и штуцером, с помощью которого к манометру подсоединяется трубка, подводящая давление. Свободный конец пружины 1 припаян к пробке 3, шарнир- но соединенной с поводком 4.

При перемещении свободного конца пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 5 относительно оси О, вызывая поворот шестерни (трибки) 6 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 7. Пружина, не приведенная на рисунке, обеспечивает поджатое зубцов трибки к зубцам сектора, убирая люфт. Статическая характеристика манометра может подстраиваться за счет изменения точки закрепления поводка 4 в прорези сектора 5 и смещения положения стрелки, устраняя мультипликативную и аддитивную погрешности. На рис. 2 показано радиальное размещение штуцера. Манометры также изготавливаются с его осевым размещением.

Пружинные показывающие манометры выпускаются с верхним пределом измерения от 0,1 МПа (1 кгс/см2) до 103 МПа (104 кгс/см2) в соответствии со стандартным рядом. Пружинные вакуумметры имеют диапазон измерения — 0,1...0 МПа, а мановакуумметры при нижнем пределе измерения — 0,1 МПа имеют верхний предел измерения по избыточному давлению от 0,1 до 2,4 МПа. Образцовые показывающие пружинные манометры имеют класс точности 0,15; 0,25 и 0,4; рабочие 1,5; 2,5; 4, рабочие повышенной точности 0,6 и 1.

Для сигнализации предельных отклонений давления в цепях защиты и позиционного регулирования широко применяютсяэлектроконтактные манометры. Схема манометра типа ЭКМ представлена на рис. 3. В показывающий манометр дополнительно введены две стрелки 2, 3, к которым упругими токоподводами поджаты электрические контакты 4.

Рис. 3. Электроконтактный манометр:

1 — показывающая стрелка; 2, 3 — стрелки; 4 — электрические контакты; 5 — поводок; 6 — электрический контакт

Стрелки 2,3 с помощью торцевого ключа и поводка 5 устанавливаются против значений сигнализируемого давления. Показывающая стрелка 1 также снабжена электрическим контактом 6. Если давление находится в пределах рабочего диапазона, то электрические цепи сигнализации разомкнуты. При достижении показывающей стрелкой любой из контактных замыкается электрическая цепь, вызывая срабатывание сигнализации. Электрические контакты остаются замкнутыми при нахождении показывающей стрелки за пределами рабочего диапазона давления, поскольку стрелки 2, 3 ограничивают смещение контактов внутрь рабочего диапазона, а вне его контакты увлекаются показывающей стрелкой 1. Класс манометров и вакуумметров 1, 5; пределы измерения соответствуют стандартному ряду.

Для целей сигнализации и позиционного регулирования используются реле давления типа РД, которые не имеют показывающей шкалы и имеют верхние пределы измерения в диапазоне 12— 1600 кПа. Их настройка на верхний или нижний предел срабатывания производится по показаниям контрольного манометра. Разрывная мощность контактов при активной нагрузке составляет 10 Вт (ф. «Метран»).

Промышленностью выпускаются механические показывающие и самопишущие манометры (МТП, МТС), вакуумметры (ВТП, ВТС) и мановакуумметры (МВТП, МВТС) с одновитковой трубчатой пружиной. Самопишущие приборы имеют дисковую диаграмму, совершающую один оборот за 8, 12 или 24 ч, ее вращение осуществляется электрическим двигателем или часовым механизмом, имеющим 8-суточный завод. Класс точности манометров 1; 1,5; 2,5.

Сильфонные чувствительные элементы используются в механических показывающих и самопишущих дифманометрах типа ДСП и ДСС. Схема их чувствительного элемента, представляющего сильфонный блок, дана на рис. 4, а, на рис. 4, б приведен внешний вид дифманометра с вентильным блоком. Под действием разности давлений рабочий сильфон 1, расположенный в плюсовой камере дифманометра, сжимается и кремнийорганическая жидкость 2, заполняющая внутреннюю полость сильфона 1, частично вытесняется во внутреннюю полость сильфона 3, находящегося в минусовой камере дифманометра. При этом перемещается шток 4, жестко соединенный с дном сильфона 3. Работающие на растяжение пружины 5 одним концом прикреплены к неподвижному стакану 6, а другим — к концу штока 4. Со штоком 4 соединен конец рычага 7, который с помощью торсиона 8, отделяющего внутреннюю полость дифманометра от атмосферы, поворачивает ось 9, связанную с записывающим или показывающим устройством. Резиновые кольца 10 служат для ограничения хода штока 4 при односторонних перегрузках.

Рис. 4. Сильфонный дифманометр типа ДС:

а — схема сильфонного блока; б — внешний вид; 1 — рабочий сильфон; 2 — кремний органическая жидкость; 3 — внутренняя полость сильфона; 4 — шток; 5 — пружины; 6 — неподвижный стакан; 7 — рычаг; 8 — тореной; 9 — ось; 10 — резиновые кольца; 11 — гофры; 12, 13 — вентили запорные и уравнительный

Первые три гофра 11 представляют собой термокомпенсатор, воспринимающий изменение внутреннего объема жидкости 2 при изменении температуры прибора. Дифманометры снабжаются вентильным блоком, включающим запорные вентили 12 и уравнительный 13. Подключение к объекту измерения дифманометра с открытым уравнительным вентилем позволяет исключить воздействие одностороннего рабочего давления на чувствительный элемент. При закрытых вентилях 12 и открытом 13 указатель дифманометра дол-жен находиться на начальной отметке, что используется при проверке его работоспособности и настройке.

Дифманометры ДС могут иметь сигнализирующее устройство и пневматические преобразователи. Привод диаграммной бумаги при регистрации показаний, как и в манометрах МТС, производится синхронным двигателем или часовым механизмом. Дифманометры имеют верхний предел измерения от 6,3 кПа до 0,16 МПа при рабочем давлении 16 и 32 МПа, класс точности 1; 1,5. Дифманометры- расходомеры, работающие с сужающими устройствами, могут иметь манометрическую часть, производящую регистрацию статического давления до 32 МПа, и интегратор для суммирования расхода.

Мембранные упругие чувствительные элементы, чаще в виде мембранных коробок, используются в приборах для измерения напора и разрежения. Схема профильного напоромера типа НМП и его внешний вид представлены на рис. 5.

Рис. 5. Схема и внешний вид профильного мембранного напоромера НМП:

1 — штуцер; 2 — мембранная коробка; 3 — система рычагов и тяг; 4 — ось; 5 — показывающая стрелка; 6 — профильная шкала; 7 — корректор

Измеряемое давление через штуцер 1 на задней стенке прибора подается во внутреннюю полость мембранной коробки 2. С помощью системы рычагов и тяг 3, изображенных на схеме упрощенно, перемещение центра мембранной коробки преобразуется в пропорциональный угол поворота оси 4, на которую насажена показывающая стрелка 5, перемещающаяся вдоль профильной шкалы б. Для настройки начального положения показывающей стрелки используется корректор 7, находящийся на лицевой панели. Эти приборы выпускаются так же, как тягомеры и тягонапоромеры. Диапазон измерения приборов достигает 25 кПа в соответствии со стандартным рядом при классе точности 1,5; 2,5.

С использованием мембранных чувствительных элементов выпускаются реле (сигнализаторы) напора и тяги типа РД, которые работают в диапазоне от -12 до 12 кПа.

studfiles.net


Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf