Устройство и принцип действия деформационных манометров

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.

 Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:

· виду измеряемого давления;

· принципу действия;

· назначению;

· по измеряемой рабочей среде;

· по защищенности;

· классу точности.

По виду измеряемого давления приборы подразделяются на:

· манометры;

· вакуумметры;

· мановакуумметры;

· напоромеры;

· тягомеры;

· тягонапоромеры;

· дифманометры;

· микроманометры;

· барометры.

Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр — это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.

Соответственно вакуумметр — это манометр для измерения давления разреженного газа.

Манометр, имеющий возможность измерять давление разреженного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называют мановакуумметром.

Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производится напоромерами, хотя такое название, как и такое подразделение по виду измеряемого давления (для малых значений), за рубежом отсутствует.

Тягомеры используются для измерения малого (до -40 кПа) вакуумметрического давления.

Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа, называются тягонапоромерами.

Европейские стандарты (EN837-1, EN837-2 и EN837-3) такое разделение производят по виду чувствительного элемента: трубчатый (Bourdon tube — Rohrfedern), мембранный — мембранная коробка — капсула (Diaphragm — Plattenfeder или Capsule — Кар-selfeder).

Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными манометрами (дифманометрами).

Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение малых значений разности двух давлений и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м2), называют микроманометром.

Контроль и измерение атмосферного давления производят барометрами.

По принципу действия основную группу приборов для измерения давлений можно подразделить на следующие:

· жидкостные;

· деформационные;

· грузопоршневые;

· электрические и др.

К жидкостным относятся манометры, принцип действия которых основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости.

К ним относятся U-образные (двухтрубные) и чашечные (однотрубные) манометры. Приборы данного типа применяются в качестве местных приборов, а также в качестве контрольных и образцовых. U-образный манометр состоит из стеклянной трубки, заполненной примерно до половины своей высоты рабочей жидкостью, и шкалы, позволяющей производить отсчет уровней в обоих коленах. Измеряемое давление, разрежение или разность давлений уравновешивается и измеряется столбом жидкости h, определяемым как сумма столбов hи h2.

Чашечный манометр состоит из цилиндрического сосуда и сообщающейся с ним измерительной стеклянной трубки. При измерении давления в объекте его соединяют с сосудом прибора. Высота столба жидкости h, уравновешивающего давление, равна сумме столбов hи h2. Площадь сечения сосуда значительно больше площади сечения измерительной трубки, поэтому столб hзначительно меньше столба h1. Столбом h2 можно пренебречь или при измерениях вводят соответствующую поправку.

Рабочей жидкостью в этих приборах могут быть дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт.

В деформационных манометрах от измеряемого давления зависит степень деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы.

К деформационным относятся:

— пружинные манометры, в которых чувствительным элементом является трубчатая пружина;

— сильфонные, функционируют на основе сильфона;

— мембранные — на основе мембраны или мембранной коробки.

В грузопоршневых приборах, имеющих в большинстве случаев в качестве рабочего тела жидкость и часто называемых жидкостными, измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня с грузоприемным устройством, и массой грузов с учетом сил жидкостного трения.

Электрические манометры делятся на две группы:

1) основаны на свойстве некоторых материалов изменять свои электрические параметры под действием давления;

2) основаны на преобразовании механического воздействия измеряемой величины в электрический параметр при помощи соответствующих преобразователей.

По принципу действия различают электрические манометры, которые под действием давления изменяют:

1) сопротивление;

2) магнитную проницаемость;

3) индуктивность;

4) емкость;

5) ЭДС.

По назначению манометры подразделяются на следующие:

· общепромышленные, имеющие также название общетехнических или рабочих;

· эталонные, включающие государственный первичный, рабочие и другие эталоны.

Общепромышленные манометры предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования.

Эталонные приборы используются для хранения и передачи размера единиц давления в целях единообразия, достоверности и обеспечения высокой точности его измерений.

В целях упорядочения отечественной метрологической терминологии и приближения ее к международной в нашей стране термин образцовое средство измерений заменен на термин рабочий эталон. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1, 2, 3-й), как это было принято для образцовых средств.

В промышленности встречаются контрольные манометры, которые применяются для контроля правильности показаний технических манометров в местах их установки. Термин «контрольные» специфичен для промышленных условий и не имеет места в законодательной метрологии настоящего времени, но широко использовался ранее. Вместо него сейчас используют термин «манометры повышенной точности».

По особенностям измеряемой рабочей среды манометрические приборы можно подразделить на следующие:

· общетехнические (общепромышленные);

· коррозионно-стойкие (кислотостойкие);

· виброустойчивые;

· специальные;

· кислородные;

· газовые.

В общепромышленных манометрах, предназначенных для эксплуатации в нормальных условиях промышленных предприятий, держатели и чувствительные элементы изготовлены из медных сплавов.

В коррозионно-стойких манометрических устройствах подводящий штуцер-держатель и чувствительный элемент выполнены из нержавеющей стали. Традиционно для подводящих и присоединительных штуцеров, передаточных механизмов и корпусов отечественными производителями используется нержавеющая сталь 12Х18Н9(10)Т. Чувствительные элементы таких приборов также выполняются из нержавеющей стали, но во многих случаях другого химического состава.

Виброустойчивые манометры предназначены для эксплуатации в условиях повышенных внешних вибраций и пульсаций измеряемой среды.

К специальным отнесены приборы, применяемые в неагрессивных средах, которые взаимодействуют с медными сплавами. Таковыми являются манометрические устройства, предназначенные для измерения давления аммиачных сред. Их чувствительный элемент изготовляется из упругой нержавеющей (хорошими упругими свойствами обладают стали 36НХТЮ и 42НХТЮ) или углеродистых сталей. Штуцер изготовляется из обычной стали. Специальными называются также приборы, работающие с вязкими средами, а также кристаллизующимися веществами и веществами, содержащими твердые частицы. В них присоединительный штуцер выполняется большого проходного сечения (30—90 мм), а измерительная полость заполнена несжимающейся жидкостью и отделена от рабочего измерительного пространства мембраной, воспринимающей измеряемое давление. Для вязких, кристаллизующихся или агрессивных веществ и сред с твердыми вкраплениями рекомендуется применение в комплекте с манометрическими приборами мембранных разделителей.

По защищенности от воздействия окружающей среды приборы, согласно ГОСТ 12997-84, подразделяют на следующие исполнения:

обыкновенное;

защищенное от попадания внутрь изделия твердых тел (пыли);

защищенные от попадания внутрь изделия воды;

защищенные от агрессивной среды;

взрывозащищенные;

защищенные от других внешних воздействий.

Несколько видов защиты может сочетаться в одном изделии.

Действие деформационных манометров основано на использовании зависимости между упругой деформацией чувствительного элемента и давлением. В качестве чувствительного элемента применяются трубчатые пружины, мембраны, сильфоны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *