Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

В одно- и многовитковых пружинных манометрах (рис. 65, а, б) измеряемое давление подается во внутреннюю полость через за­крепленный неподвижный конец. Второй конец пружины запаи­вается и соединяется с показывающей системой. Пружины изго­товляют из латуни и других медных сплавов, а дл'я высоких давлений — из хромоникелевых сталей. Поперечное сечение пру­жины представляет собой эллипс, большая ось которого перпен­дикулярна к плоскости витка пружины.

При повышении давления поперечное сечение пружины «округ­ляется», т. е. увеличивается малая ось эллипса, а угол закручи­вания пружины уменьшается. Шкала пружинного манометра рав­номерная, так как пружина работает в зоне пропорциональности между деформацией и напряжением. Перемещение свободного кон­ца одновитковой пружины не превышает 5 ... 8 мм. Поэтому для увеличения угла поворота стрелки в манометрах применяют пе­редаточный механизм: рычажный или зубчатый.

Манометры с одновитковой пружиной изготовляют образцо­выми, контрольными и техническими: классы точности — от 0,2 до 4,0; пределы измерений 100 кПа ... 1000 МПа.

Многовитковая трубчатая пружина представляет собой после­довательное соединение нескольких одновитковых пружин, бла­годаря чему она имеет сравнительно большое перемещение свобод­ного конца и развивает значительные усилия. Поэтому многовит- ковыепружины широко применяют в регистрирующих манометрах. Последние выпускают с верхним пределом измерения до 160 МПа.

В мембранных манометрах чувствительным элементом явля­ются упругая мембрана (рис. 65, в), мягкая мембрана, например резиновая с дополнительной пружиной (рис. 65, г), мембранные

коробки: одинарные (рис. 65, д) и двойные (рис. 65, е).

Мембранный манометр типа ММ (рис. 66) предназначен для измерения давления до 2,5 МПа.

В манометре под действием изме­ряемого давления мембрана 2, на­ходящаяся в коробке 1, прогибается, перемещая шток 3, соединенный через рычаг 4 с зубчатым сектором 6. Зубча­тый сектор находится в зацеплении с зубчатым колесом 8, которое через пружину, 9 соединено со стрелкой 7, перемещающейся по шкале 5. Снизу у манометра предусмотрен резьбовой штуцер для установки манометра на объект измерения.

Мембранные манометры применяют, как правило, для измерения неболь­ших давлений. Недостатками мембран­ных манометров являются малая чув- _{Рис 66 Ме}мб_Ранный мано- ствительность системы, трудность регу- метр

лировки и изменение характеристик во времени вследствие «усталости мембраны».

Манометры с упругими мембранными коробками применяют для измерения атмосферного давления и называются барометрами- анероидами. Атмосферное давление воздействует на герметически закрытую мембранную коробку, во внутренней полости которой создан вакуум.

Для изготовления мембран используют бронзу, латунь и хромоникелевые сплавы.

Принцип действия сильфонных манометров основан на урав­новешивании измеряемого давления силами упругой деформации чувствительного элемента, выполненного в виде сильфона (см. рис. 65, ж, з). Последний представляет собой тонкостенную ци­линдрическую емкость с поперечной гофрировкой. Сильфоны из­готовляют из фосфористой бронзы или коррозионно-стойкой стали. Толщина стенки сильфона колеблется в пределах 0,1 ... 0,3 мм, а диаметр изменяется от 8 до 150 мм. Упругая характеристика сильфонов практически линейна. Для увеличения жесткости вну­три сильфона размещают винтовую пружину (см. рис. 65, з).

Манометры с сильфоном выпускают для измерения давления и перепада давлений в пределах 25 ... 400 кПа и разрежения — 0 ... 98 кПа.

Принцип действия грузопоршневых манометров основан на уравновешивании давления калиброванным грузом. Их применяют для измерения высоких давлений (до 1000 МПа) и используют в качестве образцовых и контрольных приборов (классы точности приборов 0,02; 0,05; 0,2). Применение поршневых манометров для технических измерений крайне ограничено.

Рассмотрим устройство грузопоршневого манометра, предна­значенного для поверки рабочих манометров и контрольных из­мерений (рис. 67). Стальной сосуд 14 через воронку 10 и иголь­чатый клапан 9 заполняют трансформаторным маслом. В верти­кальном цилиндре 7 выполнен канал, в который вставлен шлифо­ванный поршень б с тарелкой для груза 5. Штуцеры Л я 3 пред­назначены для ввертывания поверяемых манометров 4. Игольча­тые вентили 1, 2, 12 служат для перекрытия каналов, а вентиль 8 для спуска масла. Рабочее давление в сосуде определяется массой груза 5. Перемещение поршня 13 вызывает подъем поршня 6 с грузом.

Электрические манометры используют главным образом для измерения сверхвысоких и пульсирующих с высокой частотой давлений. Работа электрических манометров основана на зависи­мости электрических характеристик чувствительных элементов от давления. К числу таких приборов можно отнести пьезоэлек­трические, индукционные и тензометрические манометры.

В пьезоэлектрических манометрах используется пьезоэлектри­ческий эффект, под которым понимают появление электрических зарядов на поверхности ряда кристаллических диэлектриков при

Рис. 68. Схема индуктив­ного (индукционного) мано-

метоа

У манометров с электрическим индуктивным выходом давление, измеряемое упругим чувствительным элементом, преобразуется в электрический сигнал, передаваемый индуктивным преобразо­вателем на вторичный прибор.

Наиболее распространенным манометром этого типа является электрический дистанционный манометр МЭД. В корпусе диа­метром 160 мм помещены держатель с трубчатой одновитковой пружиной, передаточный механизм и индукционная катушка. Давление Р контролируемой системы (рис. 68) подводится к труб­чатой пружине I через радиальный штуцер и, вызывая ее дефор­мацию, перемещает магнитопровод 3 индукционной катушки. Каждому значению измеряемого давления соответствует опреде­ленное положение магнитопровода в катушке. Катушка 2 мано­метра и катушка вторичного прибора 4 включены по дифферен­циально-трансформаторной схеме. Выходной параметр прибора — взаимная индуктивность между первичными и вторичными цепями трансформатора. Чем больше погружен магнитопровод, тем боль­шее напряжение подводится во вторичной обмотке и поступает по вторичному прибору.

Индукционные манометры работают в комплекте со вторичными взаимозаменяемыми приборами и системами централизованного контроля и регулирования. Манометры МЭД выпускают с верхним пределом показаний 160 МПа и классами точности 1 и 1,5.

Тензометрические манометры имеют в качестве чувствительного элемента мембрану с наклеенными на нее тензорезисторами. Их принцип действия заключается в непосредственном преобразова-

Технические характеристики показывающих и сигнализирующих манометров

нии деформации упругой мембраны под воздействием давления в изменение электрического сопрогивления резисторов.

Давление в манометре измеряется с помощью схемы неуравно­вешенного моста, плечами которого являются тензорезисторы. В результате деформации мембраны под воздействием измеряемого давления возникает разбаланс моста в виде напряжения, которое с помощью встроенного в корпус манометра электронного усили­теля преобразуется в электрический выходной сигнал. Верхний предел показаний манометра 40 МПэ, класс точности 0,6; 1,0; 1,5. В табл. 9 приведены технические характеристики манометров, получивших наибольшее распространение.

2. ТЯГОНАПОРОМЕРЫ

Тягонапоромерами называют приборы, предназначен­ные для измерения небольших разрежений и избыточных давлений, тяги дымососов и напоров вентиляционных систем. Они представ­ляют собой разновидность группы приборов для измерения дав­ления, но имеют некоторые специфические особенности, которые и рассматриваются далее.

Рис. 69. Схема кольцевого манометра (тягон апор омер а)

По принципу действия тягонапоромеры подразде­ляют на жидкостные, мем­бранные и сильфонные.

Жидкостные тягонапоромеры выполняют в фор­ме и-образных, чашечных с вертикальной измеритель­ной трубкой, чашечных с на­клонной измерительной труб­кой, кольцевых весов и коло­кольных приборов.Наиболее широко применяют чашеч­ные приборы.

Тягонапоромер ТНВ яв­ляется чашечным микронапо- ромером с вертикальной измерительной трубкой. Затворной рабочей жидкостью служит дистиллированная вода, подкрашен­ная эозином натрия. Пределы измерения'0 ... 1,6 кПа. Основная погрешность прибора ±1,5 %.

Тягонапоромер ТНЖ-Н является чашечным микронапоро- мером с наклонной измерительной трубкой. В качестве затвор­ной жидкости применяемся этиловый спирт. Наклонное располо­жение измерительной трубки позволяет получить растянутую шкалу и благодаря этому измерять малые давления. Особенностью данного прибора является возможность изменения угла наклона измерительной трубки, что позволяет варьировать чувствитель­ность и пределы измерения прибора. Пределы измерения прибора: О ... 0,4 кГ1а; 0 ... 0,63 кПа; 0 ... 1,0 кПа; 0 ... 1,6 кПа. Основная погрешность прибора при нормальной температуре не превы­шает ± 1,5 % от верхнего предела измерений.