Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf

и стрелка стоит на нуле. При подводе давления жидкость смещается под действием разности давлений Лр = Рі — /?2> °Дна половина кольца становится тяжелее другой и поворачивает кольцо и стрел­ ку прибора вправо. Измеряемая разность давлений при равновесии кольца определяется равенством

где G —- масса груза; а — расстояние от центра кольца до центра тяжести груза; R — средний радиус кольца; f — площадь внутреннего сечения коль­ ца; а — угол поворота кольца.

Вращающий момент, создаваемый жидкостью, уравновешива­ ется моментом, который создает груз. Сменный груз дает возмож­ ность изменять пределы прибора. Манометры типа «кольцевые весы» работают, как напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры и дифферен­ циальные манометры. Изготовляют манометры типа «кольцевые ве­ сы» показывающими, самопишущими и бесшкальными с электри­ ческим преобразователем.

Поплавковые манометры чаще всего применяют как дифферен­ циальные для измерения разности двух давлений. Поплавковые диф­ манометры можно также использовать для измерения избыточного давления и разрежения. Их применяют и в устройствах, измеряющих уровень и расход различных жидкостей и газов.

Схема механического поплавкового дифманометра показана на рис. II.5. Прибор состоит из двух герметических стальных со­ судов: поплавкового 1 (плюсового), к которому подводится большее давление, и сменного 2 (минусового), к которому подводится мень­ шее давление. В поплавковом сосуде на поверхности ртути плавает стальной поплавок 3, перемещающийся по вертикали при измене­ нии уровня ртути. Разность давлений, измеряемая прибором, уравновешивается массой столба жидкости и определяется разно­ стью ее уровней в сменном и поплавковом сосудах. Перемещение поплавка передается измерительному устройству. Сменный сосуд соединен с поплавковым сосудом U-образной трубкой.

Плюсовый и минусовый сосуды соединяют с трубками для под­ вода давления при помощи игольчатых вентилей. Для всех модифи­ каций поплавковых дифманометров ход поплавка при предельном перепаде давления равен 30,5 мм, внутренний диаметр поплавко­ вого сосуда 78 мм. Максимальный перепад, измеряемый прибором, можно менять, подбирая сменный минусовый сосуд.

§ П.З. ПОРШНЕВЫЕ (ГРУЗОВЫЕ) МАНОМЕТРЫ

Эти приборы применяют как образцовые для поверки техниче­ ских и контрольных манометров и градуировки шкалы при изго­ товлении манометров. Принцип действия их заключается в уравно­ вешивании силы давления измеряемой среды на свободно пере­ двигающийся в цилиндре поршень силой, создаваемой калибро­ ванным грузом.

20

Грузопоршневые манометры изготовляют двух классов точности — 0,05 и 0,2. Манометры класса 0,05 предназначены для поверки образцовых и других манометров точных измерений, манометры клас­ са 0,2 — для поверки технических манометров.

лонки с поршнем, снабженным устройством для наложения на него

Рис. 11.6. Схема грузопоршневого манометра

игольчатым вентилем 5, сообщается с горизонтальным каналом 6, который соединен со штуцерами 7, снабженными игольчатыми вентилями 8. С этим же каналом 6 сообщается прессовая часть манометра, представляющая собой цилиндр 9 со стальным поршнем 10, шток которого выполнен в виде винта со штурвалом И.

Всю систему каналов, цилиндр и ствол прибора заполняют мас­ лом через воронку 12 и перекрывают игольчатым вентилем 13. При заполнении маслом вентили вначале оставляют открытыми до тех пор, пока масло не покажется у сливного вентиля 14, после чего его закрывают. Когда масло появится в штуцерах 7, закрыва­ ют вентили 8 и продолжают заливать до заполнения ствола 1. Затем закрывают вентиль 13, вставляют поршень 2 и при помощи штур­ вала 11 перемещают поршень 10 справа налево (по рисунку) до тех пор, пока поршень 2 с тарелкой не опустится в ствол примерно наполовину. После этого закрывают вентиль 5, открывают вентиль 13 и продолжают выводить поршень 10 из цилиндра 9 примерно

21

до половины его хода, следя за тем, чтобы в воронке 12 оставалось масло. После этой операции вентиль 13 закрывают.

Порядок поверки манометров на грузопоршневом манометре следующий. В один или оба штуцера 7 устанавливают поверяемые манометры. На тарелку 3 кладут грузы 4. Величину грузов подби­ рают таким образом, чтобы стрелка поверяемых манометров повер­ нулась до первого оцифрованного деления шкалы. Вентили 5 и 8 плавно открывают. Если при этом тарелка с грузами опустится, то ее следует вернуть в прежнее (взвешенное) положение, перемещая поршень 10 штурвалом вправо. При поверке манометров тарелку с поршнем 2 следует вращать от руки со скоростью 60—100 об/мин. Вращать тарелку необходимо для того, чтобы поршень находился во взвешенном положении в пределах своего рабочего хода. Дав­ ление в системе грузопоршневого манометра равно:

где р — давление; g — сила тяжести грузов и поршня; 5 — рабочая площадь поршня.

Технические манометры поверяют, как правило, без применения грузовой части. В один из штуцеров 7 устанавливают образцовый манометр, а в другой штуцер — технический манометр. Манометры поверяют путем сравнения показаний образцового и технического манометра. Давление в системе создают вращением штурвала 11.

§П.4. ПРУЖИННЫЕ МАНОМЕТРЫ

Кпружинным манометрам относят трубчатые, пружинные и мембранные манометры. Эти приборы получили широкое распрост­ ранение благодаря большому диапазону измеряемых давлений, простоте ухода и надежности работы в эксплуатационных условиях. Пружинные манометры изготавливают показывающими, самопи­

шущими, электроконтактными, с пневмо- и электропередачей на расстояние.

Пружинные манометры подразделяют на четыре группы: А —■ с одновитковой пружиной; Б — с многовитковой геликоидальной пружиной; В — с плоской гофрированной мембраной; Г — с гар­ моникообразной сильфонной мембраной.

Манометры с одновитковой трубчатой пружиной (трубкой Бур­ дона) широко применяют для измерения давления (рис 11.7). За­ паянная с одного конца одновитковая трубчатая пружина 1 эллип­ тического или овального сечения закреплена другим концом в дер­ жателе, соединенном с сосудом, в котором измеряют давление. Под действием избыточного давления трубка разгибается и свобод­

22

Пружинные манометры изготовляют трех типов: технические, контрольные и образцовые. Технические манометры выпускают на большой интервал давлений, в корпусах, имеющих диаметр от

вентилем, который при помощи струбцины присоединяют к фланцу трехходового крана технического манометра. Образцовые манометры применяют для поверки технических и контрольных манометров, а также для измерения давления в лабораториях, когда необходимы особо точные показания. Шкала образцового манометра разделена на 100 или 300 равных делений.

С одновитковой трубчатой пружиной изготовляют манометры (нуль шкалы слева), вакуумметры (нуль шкалы справа), манова­ куумметры (нуль шкалы посредине); манометры с контрольной стрелкой (две концентрически расположенные шкалы и две стрел­

ходе основной стрелки красная стрелка останавливается, указы­ вая максимальное значение давления, которое было измерено прибо­ ром). Одновитковые пружинные манометры изготовляют с электри­

23

ческой и пневматической передачей показаний на расстояние (дис­ танционные манометры).

Для сигнализации при достижении заданных значений давления применяют манометры с одновитковой трубчатой пружиной, имею­ щие контактное .устройство — электроконтактные манометры ЭКМ (рис. II.8). При достижении заданного давления электрическая цепь замыкается за счет контактирования стрелки прибора и двух передвижных указателей. Подвижные указатели (контакты) на лю­ бые два значения в пределах всей шкалы устанавливают ключом.

Рис. 11.10. Схема самопишущего силь­ фонного манометра

Рис. II.9. Схема самопишущего мано­ метра с ' геликоидальной пружиной

При переходе стрелки прибора за большее или меньшее из установ­ ленных значений давления соответствующий контакт замыкается и остается замкнутым, а указывающая стрелка может перемещаться дальше. В диапазоне между установленными граничными значения­ ми давления электрическая сигнальная цепь разомкнута.

Манометры с многовитковой трубчатой пружиной в качестве ра­ бочего органа имеют многовитковую трубчатую пружину (геликс), внутренний диаметр которой равен 30 мм; число витков колеблется от 6 до 9. Вследствие большой длины пружины ее свободный конец под действием давления может перемещаться на расстояние до 15 мм, в результате чего угол раскручивания такой пружины составляет 30—60°. Большие усилия, развиваемые пружиной, дают возможность перемещать не только указывающие стрелки, но и стрелки, имеющие перо для записи показаний, а также осуществлять дистанционную передачу показаний.

При увеличении давления-геликоидальная пружина 1 (рис. II.9) за счет внутреннего давления разворачивается и при помощи пере-

24

даточного механизма 2 поворачивает рычаг 3, на котором находится держатель 4 пера, записывающего кривую давления на равномерно движущейся бумаге 5. Диск с диаграммной бумагой в самопишущих манометрах перемещается синхронным электродвигателем или ча­ совым механизмом. Диаграммная бумага регистрирующих приборов имеет координатную сетку. Концентрические окружности, нанесен­ ные на бумагу, представляют собой деления шкалы. Количество окружностей определяется пределом измерения манометра и ценой деления. Радиальные дуги соответствуют промежуткам времени

в1 ч и 15 мин. Выпускают приборы со скоростью вращения диска

сдиаграммной бумагой 1 оборот за 8 ч, 1 и 3 суток.

Манометры, мановакуумметры и вакуумметры с гармониковой мембраной применяют для измерения и записи давления (как первич­ ные приборы) и при пневматической передаче показаний на расстоя­ ние (как вторичные приборы). Чувствительный элемент приборов это­ го типа—гармониковая пружина (сильфон) размещена в мембранной коробке. Принцип действия приборов основан на уравновешива­ нии измеряемого давления или разрежения силой упругой дефор­ мации металлического сильфона и винтовой цилиндрической пру­ жины. На рис. 11.10 приведена схема самопишущего манометра с гармониковой пружиной.

•В металлическом глухом стакане 1 помещен гармоникообразный цилиндрический сильфон 2, который верхним концом прикреплен к крышке 3. Второй свободный конец сильфона выполнен глухим. Внутри сильфона установлена спиральная пружина 4, стремящая­ ся растянуть сильфон. На крышке сильфона закреплена опора вер­ тикального штока 5. Если рабочую полость стакана соединить с из­ меряемым давлением, то это давление сожмет сильфон. При этом выравнятся величины усилия, с которым сжат сильфон, и сопротив­ ления сжатию пружины. Наступит равновесие. Шток прибора при этом переместится по вертикали и через рычаги 6, 7, 8 и тягу 9 приведет в движение стрелку 10.

Мембранные напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры изготов­ ляют с концентрической, горизонтально- и вертикальнопрофильной

25