Ленинградский технологический институт

холодильной промышленности

Кафедра автоматики и автоматизации производственных

процессов

Методические указания

к лабораторным работам на

тему «Датчики и приборы для измерения давления»

по курсу «Технологические измерения и приборы отрасли» (для спец.0639 дневного и вечернего обучения)

по курсу «Основы автоматики и автоматизации производственных процессов» (для всех спец.

дневного, вечернего и заочного обучения)

Составил асс. Л.И.Селевцов

Под ред. к.т.н.Ю.Г.Стегаличева

Ленинград – 1977

Содержание Стр.

1. Техника безопасности…………………………………….. 3

2. Основные положения……………………………………... 3

1. Понятие о давлении и вакууме, принцип измерения

давления и вакуума…………………………………………. 3

2. Классификация манометрических приборов……………… 4

Ш. Устройство и принцип действия основных типов

манометрических приборов………………………………… 5

1. Пружинные мано-(вакуум) метры……………………… 5

Чувствительные элементы пружинных приборов………… 5

Манометры, мано-(вакуум) метры, вакуумметры с одновитко-

вой трубчатой пружиной общетехнического назначения……… 7

Мано-(вакуум) метры образцовые…………………………. 8

Мано-(вакуум) метры контрольные………………………... 9

Мано-(вакуум) метры электроконтактные типа ЭКМ и ВЭ ….. 9

Манометры с электрическим индукционным датчиком

типа МЭД…………………………………………………… 11

Мано-(вакуум) метрические приборы унифицированной

системы ГСП ………………………………………………… 11

Манометры с трубчатой многовитковой (геликоидальной)

пружиной типа МГ……………………………………. 13

Мембранные напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры….. 14

Мембранные дифференциальные манометры типа МД….. 14

Сильфонные манометры……………………………………. 15

Сильфонный пневматический манометр типа ДС………… 17

2. Жидкостные приборы для измерения давления, разрежения и перепада давлений……………………………… 18

U – образные манометры…………………………………… 18

Чашечные манометры………………………………………. 19

Микроманометры…………………………………………… 19

Поплавковые манометры…………………………………… 20

Кольцевые манометры……………………………………… 21

Колокольные манометры………………………………………… 22

3. Грузовые манометры……………………………………………... 23

4. Электрические приборы…………………………………….......... 24

5. Реле давления……………………………………………………… 25

6. Особенности монтажа приборов для измерения

давления………………………………………………………… 27

Указания к выполнению лабораторных работ…………….......... 28

Лабораторная работа №1 «Приборы для измерения

давления и вакуумов»…………………………………………….. 30

Лабораторная работа №2 «Изучение манометрических приборов

для позиционного регулирования и сигнализации давления» ….. 34

Приложение I. Наиболее распространенные приборы для

измерения давления и вакуума…………………………………… 35

Приложения 2-5. Протоколы оформления лабораторных

работ…………………………………………………………………. 37

Литература……………………………………………………………38

I. Техника безопасности

II. Основные положения

1. Понятие о давлении и вакууме; принцип измерения давления и вакуума

Давлением называется физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности, расположенной нормально к этой силе:

P=F/S

P - давление; F - сила; S - площадь.

P изб = P абс – P бар , при P абс > P бар

Давление, найденное по формуле (I), называется абсолютным давлением.

Если абсолютное давление P абс в какой-либо емкости больше барометрического давления окружающего воздуха (при нормальных ус­ловиях барометрическое давление равно давлению, оказываемому столбиком ртути высотой 760 мм), то давление сверх барометрического называется избыточным давлением:

При выполнении работ в лаборатории студенты обязаны помнить о возможном поражении электрическим током и о необходимости со­блюдения правил техники безопасности.

Студенты не должны прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям электрических цепей, нахо­дящихся под напряжением.

Собранную схему подключать под напряжение разрешается только после проверки преподавателем или лаборантом.

Если в собранной схеме требуется сделать какое-либо пересое­динение, то предварительно ее нужно отключить от источника элект­рической энергии. После пересоединения схемы она должна быть про­верена лаборантом или руководителем и только после получения от него разрешения может быть подключена к источнику питания.

Если из емкости, разобщенной с атмосферой, откачать среду настолько, что абсолютное давление в ней станет меньше давления наружного воздуха, то такое состояние среды называется вакуумом:

P вак = P бар – P абс , при P абс < P бар

В системе СИ за единицу давления принят паскаль, т.е. дав­ление, которое оказывает сила в I H на поверхность площади в 1 м²:

(Па) = (Н) / (м²)

В технической системе единиц за единицу давления принимают давление, которое получается при действии силы в I кг на площадь в 1 кв. см. Такая единица называется технической атмосферной и обо­значается ат. Техническая атмосфера равна давлению, которое соз­дает столбик ртути 735,56 мм высотой, или 10 м водяного столба:

1 Па = 1,02* 10^-5 кг/см²

2. Классификация манометрических приборов

Манометрические приборы подразделяются следующим образом.

I. По виду измеряемой величины:

• манометры - предназначены для измерения избыточного давле­ния;

• вакуумметры - предназначены для измерения вакуума;

• мановакуумметры - могут измерять как давление, так и ва­куум;

- тягомеры - предназначены для измерения малых давлений (до 2000 Па);

- напоромеры - предназначены для измерения малого вакуума (до 2000 Па);

- микроманометры - применяются, как и тягонапоромеры, для измерения малых давлений и вакуума, а также для поверки тягонапоромеров;

- дифференциальные манометры - предназначены для измерения перепада давления;

- манометры абсолютного давления - предназначены для измерения абсолютного давления;

- барометры - предназначены для измерения атмосферного давления.

2. По принципу действия:

• пружинные (трубчатые, мембранные, сильфонные);

• жидкостные ( и -образные, чашечные, микроманометры, по­плавковые, кольцевые, колокольные);

• грузовые;

• приборы для измерения давления (разрежения) путем измере­ния электрофизических, магнитных и иных свойств некоторых материа­лов, функционально связанных с давлением (манганиновый манометр сопротивления, тензоманометр, пьезо-кварцевый манометр и др.).

3. По назначению: - показывающие;

• регистрирующие;

• показывающие и регистрирующие;

- показывающие или регистрирующие с сигнализирующим устройст­вом;-- показывающие и регистрирующие с регулирующим устройством.

4. По точности - манометрические приборы подразделяются на 8 классов точности: 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,4. Приборы классов 0,16; 0,25 и 0,4 называются образцовыми и приме-­ няются для особо точных измерений и для поверки технических мано- метров. Классы точности 0,6 и 1,0 присваиваются приборам для точ­- ных измерений и контрольным приборам, служащим для проверки пра - вильности показаний технических манометров. Манометрические прибо-­ ры общетехнического назначения выпускаются с 1,0 по 4,0 класс точности.

Ш. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСЮВНЫХ ТИПОВ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

I. Пружинные мано- (вакуум) метры

Чувствительные элементы пружинных приборов

Наибольшее применение в промышленности нашли пружинные при­боры для измерения давления и разрежения.

В качестве чувствительных элементов в этих приборах применя­ют:

• одновитковые трубчатые пружины;

• многовитковые трубчатые пружины;

• геликоидальные (пространственные многовитковые) трубчатые пружины;

• плоские мембраны (могут быть с различными типами гофра);

- гармониковые мембраны (сильфоны). Схематично эти элементы показаны на рис.1.

Рис.1

Чаще других типов упругих чувствительных элементов применя­ются одновитковые трубчатые пружины (трубки Бурдона), однако они обладают, как правило, меньшей чувствительностью и точностью по сравнению с другими элементами.

Трубчатые пружины и сильфоны изготавливаются из латуни, леги­рованной стали, бронзы или специальных сплавов. Мембраны изготав­ливаются из мягких материалов (резина, прорезиненная ткань) или могут быть жесткими (сталь, латунь).

Недостатком упругих чувствительных элементов манометрических приборов является то, что они обладают свойством упругого после действия, т.е. после снижения давления до 0 чувствительный эле­мент, находившийся в деформированном состоянии, не сразу приходит в первоначальное состояние. Поэтому у манометров нулевую отметку смещают немного вверх по шкале, сокращая первое деление, и ставят около нулевой отметки штифт, в который упирается стрелка маномет­ра при отсутствии давления.

Манометры, мановакуумметры и вакуумметры с одновитковой

трубчатой пружиной общетехнического назначения.

Приборы для измерения давления (разрежения) этого типа отно­сятся к числу наиболее распространенных. Действие их основано на использовании зависимости между упругой деформацией чувствитель­ного элемента одновитковой трубчатой пружины и внутренним давле­нием. На рис.2 представлено устройство технического показывающего манометра с одновитковой трубчатой пружиной.

Трубчатая пружина I жестко соединена с держателем 7, укреп­ленным вилками 13 в круглом корпусе манометра 8. Держатель соеди­нения со штуцером 16. Свободный конец пружины закрыт запаянной в него серьгой 2. Поводком 9 серьга связывает свободный конец пружи­ны с зубчато-секторным механизмом, состоящим из зубчатого сектора 12, сцепленного с трубкой 10. На свободном конце трубки насажена стрелка 3 прибора. С трубкой соединена моментная пружина, которая служит для устранения свободного хода зубчатого зацепления. Макси­мальный угол раскручивания одновитковой трубчатой пружины - 10°, а стрелка перемещается по шкале на угол 270°.

Манометрические приборы с одновитковой трубчатой пружиной имеют класс точности I; 1,5; 2,5; 4. Диапазон измеряемого давления -

от 0 до 1600 кг/см² (0 - 1,57 • I0⁸ Па).

Рис.2

Манометры, мановакуумметры, вакуумметры образцовые

Образцовые манометры и вакуумметры предназначены для поверки общетехнических приборов для измерения давления (разрежения) и проведения измерений с высокой степенью точности. Шкала этих приборов градуируется не в единицах давления, а в угловых градусах. Каждый прибор снабжается свидетельством о государственной поверке, в котором указывается соответствие измеряемого давления показаниям прибора в условиях деления шкалы.

Образцовые мано- (вакуум) метры имеют следующие классы точ­ности: 0,16; 0,25; 0,4. Температура окружающей среды при измере­ниях должна поддерживаться на уровне 20±3°С. При выборе образцо­вого манометра для поверки необходимо учитывать, что его основная абсолютная погрешность не должна превышать 1/4 основной абсолютной погрешности поверяемого прибора, а предел измерения образцового манометра должен быть на 1/3 больше предела измерения пове­ряемого прибора.

Мано- (вакуум) метры контрольные

Рис.3

Д ля периодического контроля правильности показаний рабочего прибора на месте эксплуатации (без демонтажа прибора) промышлен­ностью выпускаются двухстрелочные контрольные мано-(вакуум) метры класса точности 0,5 и I (рис.3). Такие приборы имеют две самосто­ятельные трубчатые пружины, каж­дая из которых через отдельный рычажный передаточный механизм приводит в движение свою стрелку. Каждая стрелка показывает измеряемое давление на своей отдельной шкале. Обе пружины впаяны в общий держатель и сообщаются одновременно с одним штуцером. Таким образом, в одном корпусе работают два самостоятельных прибора. При исправной работе прибора

показания обеих стрелок должны совпадать.

Манометры и вакуумметры электроконтактные типа ЭКМ и ВЭ

Приборы электроконтактные, показывающие, двухпозиционные ти­па ЭКМ предназначены для измерения и сигнализации или позиционно­го регулирования давления (разрежения). Приборы работают только при плавных непульсирующих нагрузках.

Контактное устройство в виде предельных контактов установле­но внутри прибора перед циферблатом на стойке (рис.4). Контакты с помощью специального ключа могут быть установлены на любое деление шкалы. Предельные контакты могут быть использованы в следующих ва­риантах:

а) оба контакта работают как максимальные; из них один будет являться предупредительным, другой будет сигнализировать аварий­ное положение;

б) из двух контактов один работает как минимальный, второй как максимальный;

в) оба контакта работают как минимальные: из них один является предупредительным, второй - аварийным.

При достижении давления, соответствующего одному из пре­дельных значений, на которые установлены указатели, контакт, связанный со стрелкой прибора, соприкасается с контактом указа­теля и замыкает электрическую цепь. При переходе стрелки за максимальное или минимальное зна­чение давления соответствующий контакт остается замкнутым; в диапазоне между максимальным и минимальным контактом электриче­ская сигнальная цепь разомкнута.

Недостатком описанных приборов является то, что в них для за­мыкания электрических контактов затрачивается энергия чувствитель­ного элемента, из-за чего приборы из класса 1,5 переводятся в класс 2,5. Вторым недостатком

Рис.4

является малая разрывная мощность контактов,

составляющая всего 10 ВА.

В настоящее время заводом "Теплоконтроль'' (г. Казань) разрабо­тана новая серия показывающих и сигнализирующих приборов типов МП4, ВП4 и МВП4, каждый из которых имеет 4 модификации. Приборы МП4-Ш, ВП4-Ш и МВП4-Ш имеют на выходе сигнальное устройство элект­рическое, приборы модификации 4-1У - взрывозащищенное. Разрывная мощность контактов у этих приборов - 40 ВА. Приборы модификации 4-У имеют пневматический выходной сигнал, изменяющийся в пределах 0,2 + 1 кг/см², а приборы модификации 4-У1 - электрический выход­ной сигнал, изменяющийся в пределах 0-5 мА постоянного тока. Класс точности этих приборов I и 1,5. Диапазон измерения ма­нометров МП - 0-1600Па]; вакуумметров ВП - (-0,6) + (0); [(0,59-10⁵) + (0); (-O.98*I0⁵) - (0) Пa].

Манометры с электрическим индукционным датчиком типа МЭД

Эти приборы применяются в комплекте с приборами дифференци­ально-трансформаторной схемы (ЭПИД, ДПР, КCД) для дистанционного измерения, записи и регулирования избыточного давления или разре­жения нейтральных жидких или газообразных сред.

Действие прибора основано на преобразовании упругой деформа­ции трубчатой пружины в электрический сигнал, передаваемый индук­ционным датчиком на вторичный прибор.

У стройство прибора показано на рис.5. Класс точности манометров и мановакуумметров типа МЭД-1 и 1,5. Пределы измеряемого давления - 0,6 + 1600 кг/кв.см., вакуума -760 мм рт.ст. (9,81*10⁴ Па).

Мано- (вакуум) метрические приборы унифицированной системы ГСП

Приборы этой системы - пру­жинные, предназначаются для преоб­разования измеряемого параметра в выходной сигнал - пневматический (0,2 - I кгс/см²), токовый (0*20 мА; 0+5 мА), напряжения (0+10 В) или частотами (1500+2500 Гц). При­боры этого типа бесшкальные и рабо­тают в комплекте со вторичными приборами и регуляторами с унифициро­ванным входным сигналом.

Принципиальные схемы манометров с унифицированным токовым и пневматическим сигналами типов МП-П и МП-Э представлены на рис.6 и 7.

Рис.5

В манометре МП-Э избыточное давление преобразуется на чувст­вительном элементе - одновитковой манометрической пружине 10 в пропорциональное ему усилие, которое через рычаги 1,2 и 8 уравно­вешивается усилием обратной связи. Усилие обратной связи создает­ся в магнитоэлектрическом механизме 9 при взаимодействии тока, протекающего в подвижной катушке с полем постоянного магнита. При изменении давления перемещается рычажный механизм и связанный с рычагом 8 флажок 5 индикатора рассогласования. Возникший на инди­каторе сигнал усиливается усилителем 7 и поступает в силовое устройство обратной связи 9, а также в линию дистанционной переда­чи, являясь мерой измеряемого параметра. Для настройки заданного диапазона служит наездник 3, перемещающийся вдоль рычагов I и 2.

Манометр МП-П имеет аналогичные чувствительный элемент и ры­чажную систему. При изменении измеряемого давления перемещается заслонка 5, изменяющая выходное сечение сопла 6, вследствие чего повышается или понижается выходное давление с усилителем 7, кото­рое, являясь одновременно полезным сигналом, изменяет давление сильфона обратной связи 8, уравновешивающее усилие в чувствитель­ном элементе прибора. Класс точности этих приборов - 0,6; 1,0; 1,6. Диапазоны измеряемых давлений - 0-40; 0-100 кг/см². [0-3,92-I0⁶ ; 0+9.81*I0⁷ Па].

Манометры с трубчатой многовитковой (геликоидальной) пружиной типа МГ

Манометры с многовитковой трубчатой пружиной конструируются обычно с геликоидальной пружиной на шесть-девять витков небольшо­го диаметра (30 мм). Таким образом, центральный угол пружины зна­чительно больше, чем у одновитковой трубчатой пружины (12+18п), вследствие чего увеличивается перемещение свободного конца пружины и ее тяговое усилие. Благодаря этому чувствительность манометра с многовитковой пружиной выше и его можно снабжать дополнительным устройством (самопишущим, электроконтактным, для дистанционной передачи при сравнительно невысоких измеряемых давлениях). Схема угла геликоидальной пружины самопишущего манометра показана на рис.8.

Рис.8

Давление подводится по капилляру к неподвижному концу пружи­ны I. Ее свободный конец скобой 2 связан с осью 3, несущей фасон­ный рычаг 4 с кареткой 5, положение которой фиксируется винтом 6. При повороте свободного конца пружины каретка посредством тяги 7 поворачивает поводок 8 и мостик 10 пера, а затем стрелку. Эти ма­нометры имеют предел измерения 0-160 кг/см² (0+1,57-10⁷ Па). Класс точности - 1,5.

Мембранные напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры

Приборы этого типа применяются для измерения малых давлений я разрежений до 4000 кг/м² . В качестве чувствительных элементов используется мембранная коробка. Измеряемое давление или разреже­ние подводится к внутренней полости мембранной коробки через труб­ку I (рис.9), соединенную с входным штуцером. Перемещение жесткого

Рис.9

центра мембраны 5 посредством поводка 8, рычага 7 и тяги 2 пере­дается на ось 3 стрелки 4. Стрелка устанавливается на нуль кор­ректором 9. Класс точности этих приборов - 2,5 и 1,5.

Мембранные дифференциальные манометры типа ДМ

Эти манометры предназначаются для непрерывного измерения или регулирования перепада давления.

Чувствительным элементом, воспринимающим изменение перепада давления, является мембранный блок. На рис.10 показано устройство дифманометра типа ДМ с двумя сообщающимися между собой мембранными коробками, расположенными в двух раздельных мембранных каме­рах. Под воздействием разности давлений в них мембранные коробки деформируются неодинаково, в результате чего перемещается сердеч­ник индукционной катушки выходного устройства. Эти приборы бес­шкальные и работают в комплекте со вторичным прибором дифференци­ально-трансформаторной схемы. Верхний предел измерения разности

давлений 1,6*10^-2 + 6,3 кг/см² (1,57*10³ + 6,18*10⁵ Па). Класс точности – I и I,5.

Сильфонные манометры

В сильфонных манометрах упругим элементом служит гармониковая мембра­на (оильфон), внутрь и снаружи кото­рой подается измеряемое давление. В первом случае один конец сильфона не­подвижен и через него подается давле­ние внутрь, а друй конец закрыт и его перемещение служит для измерения давления. Если давление подводится снаружи сильфона, то открытый конец сообщается с атмосферой и остается неподвижным, а закрытый конец пере­мещается. В последнем случае долго­вечность сильфона выше и поэтому по­дача давления снаружи применяется чаще, хотя чувствительность сильфона при этом снижается. Для обеспечения требуемой жесткости внутрь сильфона часто закладывают винтовую пружину.

Особые достоинства сильфона - высокая чувствительность и компактность.

На рис.11 представлена конструкция мановакуумметра сильфонного самопишущего двухэаписного МВСС-730, предназначенного для измерения избыточного и вакуумметрического давления газообраз­ных сред одновременно в двух объектах и записи измеряемых вели­чин на дисковой диаграмме. Мановакуумметр имеет две измеритель­ные системы, каждая из которых состоит из чувствительного эле-

мента - сильфонного узла, передаточного и записывающего механиз­мов. Измеряемое давление через штуцер 22 и трубку 20 подается в сильфонный узел. Дно 17 сильфона 15 соединено с фланцем 13 пружи­ной 14 и резьбовыми втулками 12. Ко дну сильфона шарнирно крепит­ся шток II, другим своим концом соединенный с передаточным меха- низмом 9. Перемещение под действием давления дна сильфона приво­дит в движение шток II, который с помощью передаточного механизма вызывает вращение оси 8. Перо 18, закрепленное на оси, записывает величину измеряемого давления на дисковой диаграмме 19.

Аналогичным образом измеряется давление во втором объекте. Оно передается через штуцер 21 в сильфонный узел 4. Перо 5 запи­сывает измеряемую величину на той же диаграмме 19. Диаграмма вра­щается от часового механизма 3 или синхронного микродвигателя.

Класс точности прибора -1,6. ­

Сильфонный пневматический манометр типа ДС

Приборы этого типа предназначены для непрерывного преобразо­вания перепада давления измеряемой среды в пропорциональный пнев­матический сигнал дистанционной передачи.

Принцип действия прибора основан на пневматической силовой компенсации (рис.12,а). Измеряемый перепад давления преобразуется

в измерительном блоке, состоящем из сильфонов 12, соединенных между собой штоком II, в пропорциональное ему усилие.

Это уси­лие передается с помощью рычага 10 с мембраной вывода 9 на ры­чажный передаточный механизм преобразователя (рычаги 1,2) и автоматически уравновешивается усилием обратной связи. Усилие обратной связи создается давле-­ нием сжатого воздуха в компенса-­ ционном элементе - сильфоне об-­ ратной связи 8. При изменении измеряемого давления рычажный механизм и связанная с рычагом I заслонка 5 перемещается отно-­ сительно сопла 6. Возникший в линии сопла сигнал рассогласова­- ния управляет давлением, посту-

Рис.12 а

пающим в сильфон обратной связи с усилителя 7, которое

подается одновременно в линию дистанционной передачи,

являясь мерой измеряе-­ мого параметра. Прибор настраивается на заданный диапазон переме-­ щением движка 3. Для установки нуля служит корректор 4, На рис. 12, б показана конструкция прибора ДС-П. Приборы выпускаются классов точности 0,6; 1,0; 1,6.

Пределы измерения - от 0 до 6,3 кг/см².

Рис.12,б

2. Жидкостные приборы для измерения давления, разрежения перепада давлений

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба затворной (рабочей) жидко­сти. Следует иметь в виду, вслед­ствие того, что в качестве затвор­ной жидкости в жидкостных приборах используется чаще всего ртуть, применение их в пищевой промышлен­ности ограничивается.

U -образные манометры

На рис.13 показана схема двух­трубного дифференциального маномет­ра тина ДТ. Приборы этого типа пред­назначены для измерения разности давлений до 700 мм рт.ст. при запол- нении прибора ртутью. Приборы выпол­нены в виде стеклянных трубок с ви­димым мениском рабочей жидкости. Измеряемая разность давлений опре­деляется по разности столбов рабо­чей жидкости в двух сообщающихся стеклянных трубках.

Стеклянные измерительные труб­ки I закреплены в колодках 2 и 3. В верхней колодке 2 расположены два штуцера 4 для присоединения импульсных трубопроводов, колонка 5 для присоединения пружинного манометра, два запорных вентиля 6; два продувочных вентиля 7 и управнительный вентиль 8. В нижней колодке 3 расположены вентиль 9 и ниппель 10 для заливки прибо­ров рабочей жидкостью. Вдоль измерительных трубок размещена миллиметровая шкальная линейка II, которая может перемещаться вверх и вниз на 10 мм для корректировки нуля. Во избежание выброса ртути из прибора при чрезмерном возрастании измеряемой разности дав­лений предусмотрена ловушка 12.

Основная допустимая погреш­ность этих приборов - - или + 2 мм рт.ст.

Чашечные манометры

Чашечные приборы являются более удобными в эксплуатации чем U -об­разные, так как в них имеется только одна измерительная трубка и отсчет показаний снимается непосредственно с нее, а не по разности показаний, как у U -образных.

Однако чашечные приборы менее точны, чем U -образные, так как у них появляется погрешность, связан­ная с изменением уровня рабочей жид­кости в чашке. Эта погрешность со­ставляет 1,5% от измеряемого давле­ния.

На рис.14 показана конструкция чашечного однотрубного манометра типа М.

М и к р о м а н о м е т р ы

Микроманометры являются разно­видностью чашечных манометров и ис­пользуются для точных измерений и лабораторной поверки тягонапоромеров.

:

Рис.14

Рис.15

М икроманометр (рис.15) состоит из широкого сосуда (чашки) I, соединенного с микроманометрической стеклянной измерительной трубкой 6, расположенной под углом к горизонту. Прибор сообщает­ся с измеряемой средой трехходовым краном 3. Для установки нуля служит поршень 2. Измерительная трубка может устанавливаться на различный угол. Для придания фиксированного положения трубка

опирается на штифт, устанавливаемый в отверстия на стойке 4.

Действительная высота столба ра-­ бочей жидкости определяется по форму­ ле h = n*sin l где n- длина шкалы, мм;

l- угол наклона трубки к горизонту. Величина измеряемого давления определяется формулой

Р =n*g*sin L

где g - удельный вес рабочей жидкости.

Значения sin l , которые называются фактором наклона, на­несены на стойку 4 рядом с отверстиями для фиксации измеритель­ной трубки. Перед измерениями прибор устанавливается по уровню с помощью винтов 5. Класс точности - I.

Поплавковые манометры

Поплавковый прибор представляет собой U -образный мано­метр с одним широким сосудом, в котором расположен поплавок, Меньшее давление подводится к узкой трубке (ее называют поэтому минусовым сосудом), а большее - к широкому сосуду (его называют плюсовым сосудом). Высота расположения поплавка пропорциональна и змеряемому перепаду давлений. У поплавковых манометров плюсовой сосуд обычно постоянный, а минусовые сосуды - сменные для различ­ных пределов измерения.

На рис.16 приведена конструкция бесшкального дифманометра типа ДП с индукционным выходом. В плюсовом сосуде 5 на поверхности рабочей жидкости (масло) плавает поплавок б, к которому че­рез биметаллическую пластину и тягу подве­шен сердечник 8 датчика. При изменении пе­репада давления поплавок, следуя за изме­нением уровня масла, перемещается вверх или вниз, изменяя положение сердечника в индукционной катушке. Плюсовый и минусо­вый сосуды соединяются с трубками для подвода давления при помощи двух запорных вентилей 2 и 4, вентиль 3 является урав­нительным.

Электрический датчик манометра рабо­тает по дифференциально-трансформаторной схеме и состоит из индукционной катушки 7 и сердечника 8. Резьбовая втулка 9 служит для перемещения катушки при установке вторичного прибора на нуль.

Дифманометры типа ДП вырускаются так­же показывающими, с электрическим контактным устройством и с пнев­матическим датчиком. Основная погрешность измерений этих приборов - +_ 1% и -+_ 1,55%. Приборы выпускаются с ртутным и масляным заполне­нием. Предел измерений - до 400 кг/м².

Кольцевые манометры

Кольцевые дифференциальные манометры применяются для измере­ния разности давлений неагрессивных газов.

Принципиальная схема действия кольцевого дифманометра показа­на на рис.17. Полое кольцо 12, установленное на призменных опорах 4 до половины заполнено рабочей жидкостью (масло, вода). В верхней части кольцо имеет перегородку 6, которая разделяет незаполненное пространство на два отсека, соединенных трубками 10 и II с местом отбора измеряемого давления.

Если давление в одной полости больше, чем в другой, то кольцо

под действием разности давлений на перегородку отклоняется от начального положения на такой угол, при котором момент отно-­ сительно оси вращения, созда-­ ваемый усилием на перегородку, уравновешивается моментом отно- сительно той же оси, создаваемым грузом 2. Таким образом, угол f поворота кольца пропорционален s измеряемой величине. Pg*

Поворот кольца преобразу- ется линейным лекалом 5 и рычаж-­ ной системой 13 в перемещение стрелки 3 вдоль шкалы I, а ли- Рис.17 нейным лекалом 7, рычагом 8 и шестеренчатой передачей - в -

поворот рамок ферродинамических датчиков 9 преобразова­теля.

Дифманометры типа ДК имеют класс точности - 1,5.

Колокольные манометры

Принцип действия колокольных дифференциальных манометров основан на преобразовании измеряемого перепада давления в пере­мещение колокола, помешенного в рабочую жидкость. На рис.18 по­казано устройство дифференциального манометра типа ДЮ с индук­ционным преобразователем. В герметичном корпусе 10 расположен чувствительный элемент - колокол 8, подвешенный на постоянно на­тянутой пружине 7. Нижняя часть колокола погружена в затворную жидкость (трансформаторное масло). Пространство над колоколом че­рез соединительную трубку сообщается с местом отбора плюсового давления. Пространство под колоколом является минусовой камерой, сообщаемой с местом отбора минусового давления. Измеряемое давле­ние подводится по трубам 2 и 6 к камерам в нижней части прибора, которые сообщаются через трубку I с пространством под колоколом (минусовая камера), а через трубку 9 - с пространством над коло­колом (плюсовая камера).

При изменении перепада давления вместе с колоколом перемещается вверх и вниз жестко связанный с ним сер­дечник 12 индукционной ка­тушки II, передавая показа­ния на индукционную катушку вторичного прибора. Индук­ционные катушки датчика и вторичного прибора включены в дифференциально-трансформаторную систему.

Основная погрешность по -шкале вторичного прибора --+2,5% и -+4%. Предел измере­ний - 40 кг/м² для тягоме­ров и 20 кг/м² для тягонапоромеров.

3. Грузовые манометры

ГГрузопоршневые маномет­ры применяют для лабораторной поверки пружинных манометров, кото­рый представляет собой установку, совмещающую измерительную часть и устройство для создания давления.

На рис.19 представлена схема грузопоршневого манометра МП-60.

Основной частью манометра является корпус 2, внутри которого имеется канал 4, заполненный маслом. Штуцерами II и 19 канал сое­динен с поверяемым 12 и образцовым манометрами. Внутри колонки 13 размещен поршень 15 с тарелкой 16 и грузами 17. Давление тела внутри корпуса создается грузами 17 или поршнем 3. Для заполнения системы служит воронка 10. Каждый штуцер, колонка и воронка имеют самостоятельные запорные вентили (с 5-го по 9-й).

Грузопоршневые манометры используют либо непосредственно для поверки приборов с помощью грузов, либо как пресс для поверки ма­нометров путем сравнения их показаний с показаниями образцового пружинного манометра, укрепленного в одном из штуцеров (II или 19), Класс точности - 0,05 и 0,2. Выпускаются трех типоразмеров: МП-60, МП-600 и МП-2500 - с верхним пределом измерения соответственно 60 кг/см² , 600 кг/см² и 2500 кг/см²

Рис.19

4. Электрические приборы

Электрические приборы для измерения давления и вакуума поя­вились сравнительно недавно, однако они быстро внедряются. Среди них можно различить шесть типов приборов:

• Манометры электрического сопротивления, в которых исполь­зуется функциональная связь между измеряемым давлением и актив­ным сопротивлением проводника;

• пьезоэлектрические манометры, использующие эффект образо­вания электрических зарядов на поверхности пластинки из некото­рых кристаллов при их сжатии или растяжении;

• магнитострикционные манометры, в которых магнитная прони- цаемость электромагнитного дросселя находится в зависимости от деформации при постоянной напряженности поля;

• тепловые приборы, применяемые для измерения глубокого ва­куума (обычно ниже 0,1 Н/м²). Метод основан на зависимости тепло-проводности газа от его давления;

- электронный (ионизационный) манометр, применяющийся также для измерения давления газов при глубоком вакууме. Приборы этого типа используют зависимость сеточного тока вакуумного триода от давления внутри электронной лампы при постоянном анодном токе;

• Радиоизотопные манометры, использующие зависимость ионного тока, создаваемого радиоактивным излучателем в камере, в которой находится газ, давление которого необходимо измерить. Способ при­меним также для измерения давления сильно разреженных газов.

Все эти методы используются для измерения очень высоких дав­лений и глубокого вакуума и в пищевой и мясо-молочной промышлен­ности не нашли применения