Деформационные приборы для измерения давления.
ПРУЖИННЫЕ МАНОМЕТРЫ
Чувствительным элементом в них являются одно- или многовитковые пружины. Чувствительный элемент связан механически с измерительным устройством и вместе с ним находится в общем корпусе.
ОДНОВИТКОВАЯ ПРУЖИНА
Рисунок 3 – Манометр с одновитковой пружиной
Представляет собой стальную или латунную трубку, согнутую по окружности. Один конец пружины впаян в основание прибора. На этом же основании смонтирован механизм передачи со стрелкой и круглый корпус манометра. Измеряемая среда подводится во внутреннюю полость пружины через ниппель (рис.3).
Под давлением измеряемой среды трубчатая пружина стремится выпрямится, ее свободный конец отклоняется и через тягу поворачивает зубчатый сектор, который в свою очередь поворачивает трубку (шестерню), а с ней и стрелку на угол, пропорциональный давлению. При повороте шестерни стрелка, сидящая на ее оси, тоже поворачивается и указывает на шкале измеряемое давление.
МНОГОВИТКОВАЯ ПРУЖИНА
Представляет собой полую трубку с пятью-семью витками, расположенными по винтовой линии. Пружина одним концом неподвижно закреплена в корпусе прибора и через капиллярную трубку соединяется с измеряемой средой. Второй свободный конец пружины наглухо закрыт и через втулку соединен с осью.
Многовитковая трубчатая пружина длиннее одновитковой, поэтому ее свободный конец при том же давлении перемещается значительно больше. Под действием давления пружина, раскручиваясь, поворачивает ось и сидящий на ней рычаг с кареткой. Поворот рычага и каретки передается через тягу поводку и мостику с мостиком жестко связан держатель пера. С изменением давления перо движется по диаграммной бумаге и записывает давление. Диаграммную бумагу перемещает часовой механизм или электрический синхронный двигатель.
Манометры с многовитковой пружиной применяют главным образом как самопишущие приборы. Их используют также для дистанционной передачи показаний на расстояние. В этом случае в манометр встраивают электрическое или пневматическое передающее устройство.
МЕМБРАННЫЕ МАНОМЕТРЫ
Приборы с чувствительным элементом в виде гофрированных мембран, мембранных коробок и мембранных блоков применяют для измерения небольших избыточных давлений и разрежений, а также перепадов давления. величина прогиба мембраны является сложной функцией действующего на нее давления, ее геометрических параметров ( диаметра, толщины, числа и формы гофр), а также модуля упругости материала мембраны. Число, форма и размеры гофра зависят от назначения прибора, пределов измерения и других факторов. Гофрировка мембраны увеличивает ее жесткость, т.е. уменьшает прогиб при одинаковом давлении. Из-за сложности расчета в большинстве случаев характеристику мембраны подбирают опытным путем.
Для увеличения прогиба в приборах для малых давлений (разрежений) мембраны попарно соединяют (сваркой или пайкой) в мембранные коробки, а коробки в мембранные блоки. Манометрические коробки могут быть анероидными и манометрическими. Анероидные коробки, применяемые в барометрах, герметизированы и заполнены воздухом или каким-либо газом при малом давлении, обычно 1.33 Па.
Деформация анероидной коробки происходит под действием разности давления окружающей ее среды и давления в полости коробки. Так как давление в полости коробки очень мало, то можно считать, что ее деформация определяется атмосферным давлением. Деформация анероидной или манометрической коробки равна сумме деформаций составляющих ее мембран.
Пружинно-мембранные приборы отличаются от описанных выше тем, что мембрана, воспринимающая давление, выполнена из гибкого материала (вяля мембрана), а давление уравновешивается цилиндрической винтовой пружиной. Гибкие мембраны обычно изготовляют из резины с тканевой основой, ткани с газонепроницаемой пропиткой или особых пластмасс. Вялые мембраны применяют в тягомерах, напоромерах, тягонапоромерах и дифманометрах. Неметаллические мембраны, как правило, снабжают жестким центром.
К недостаткам мембранных приборов относятся небольшой ход подвижного центра чувствительного элемента, значительное отклонение жесткости мембраны от расчетной и трудность регулирования жесткости мембран.
СИЛЬФОННЫЕ МАНОМЕТРЫ
Используют для измерения небольших давлений и разряжений в качестве показывающих и самопишущих приборов. Чувствительным элементом в них является сильфон, который представляет собой гофрированную тонкостенную металлическую трубку, изготовленную из высокопрочного сплава. Сильфоны преобразуют измеряемое давление в тяговое усилие, перемещающее стрелку манометра.
В сильфоннном манометре один конец сильфона закреплен на жестком неподвижном основании, другой герметически закрыт. Давление подводят внутрь сильфона через основание. Если давление больше атмосферного, то длина сильфона увеличивается, вследствие чего стрелка (или перо) прибора через систему рычагов движется по шкале. Для увеличения жесткости внутри сильфона установлена пружина.