Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров»

Кафедра ИИТиСУ

Лабораторная работа №3

Изучение приборов для измерения давления

Выполнил: Проверил:

студент 532 гр. Яковлев В.П.

Тюняев И.В.

Санкт-Петербург

2012

Цель работы:

Изучение принципа действия, конструкции деформационных чувствительных элементов и проверка трубчатого манометра.

В качестве упругих деформационных чувствительных элементов в приборах давления используются мембраны, мембранные коробки, сильфоны и трубчатые пружины.

Мембраной называют тонкую упругую, чаще всего круглую, плоскую или гофрированную пластину, закрепленную по краям. Она бывает металлической или неметаллической (рис. 4).

Мембраны применяют в качестве упругих элементов в муфтах, чувствительных элементов систем для измерения давления, в микрофонах, телефонах, тормозных устройствах.

Под действием газа, жидкости или сосредоточенной силы (рис. 4, а) мембрана прогибается и в ней возникают деформации изгиба и растяжения. Для уменьшения растягивающих напряжений мембраны выполняют гофрированными. Плоские мембраны имеют большую жесткость и очень малый прогиб. В гофрированных мембранах концентричные волнообразные складки (гофры) могут быть выполнены различного профиля (рис. 4, б, в)–синусоидального, пилообразного, трапецеидального. Эти мембраны отличаются большей надежностью и чувствительностью, их конструкция допускает значительные деформации. Упругая характеристика гофрированной мембраны может быть линейной, затухающей и возрастающей, ее получают путем подбора формы, глубины и числа гофр, материала, толщины и диаметра мембраны.

Две гофрированные мембраны, сваренные или спаянные по буртику, образуют мембранную коробку (рис. 4, г), которая позволяет увеличить чувствительность упругого элемента. Мембранные коробки по использованию делят на манометрические, анероидные и наполненные. Внутренняя полость манометрических коробок соединена со средой, давление которой (избыточное или вакуум) необходимо измерить. В анероидных коробках из внутренней полости откачивают воздух до разрежения 0,1…0,2 МПа. Они измеряют абсолютное давление воздуха в барометрах и высотомерах. В наполненной мембранной коробке внутренняя полость заполнена азотом или парами эфира. Такие коробки применяют в термометрах и терморегуляторах.

Рис. 4

Металлические мембраны изготавливают из нержавеющих сталей, фосфористой и бериллиевой бронз, биметаллов, неметаллические – из резины, кожи, пластмасс, прорезиненного шелка. Толщина металлических мембран составляет 0,06 … 1,5 мм, а неметаллических – 0,1 … 3 мм. Неметаллические мембраны менее долговечны, их свойства сильно зависят от температуры и времени эксплуатации (старение свойств).

Сильфонами называются тонкостенные цилиндрические сосуды, стенки которых имеют волнообразные складки (гофры) (рис. 5). Они применяются для измерения давления, герметизации подвижных соединений, в качестве сосудов переменной емкости (рис. 5, а), упругих соединений трубопроводов (рис. 5, б). Под действием сил F, приложенных к крайним сечениям внутреннего или внешнего давления, стенки сильфона деформируются и изменяется его длина.

Конструкции, основные параметры и размеры сильфонов определяются ГОСТами. По сравнению с мембраной сильфоны имеют большие габариты и более сложны в изготовлении. Их диаметр равен 8 … 150 мм и толщина стенок– 0,1 … 0,5 мм. Сильфоны изготавливаются цельнотянутыми или паяными из латуни Л80, беррилиевых бронз БрБ2, БрБ2,5, нержавеющей стали Х18Н10Т и других материалов.

Трубчатые пружины применяют для измерения избыточного давления или вакуума. Манометрическая пружина Бурдона представляет собой изогнутую по дуге окружности полую трубку (рис. 6,а) эллиптического или овального сечения (рис. 6, б).

Свободный конец 1 трубки запаян и связан с передаточным механизмом, а другой конец 2 соединен с измеряемой средой. Под действием давления или разрежения трубка меняет свою кривизну, свободный конец трубки перемещается пропорционально величине давления.

Рис. 5

Рис. 6

К трубчатым пружинам относят и винтовую (геликоидальную) пружину (рис. 6, в), и пружину спиральной формы (рис. 6, г). Многовитковые трубчатые пружины могут без передаточного механизма отклонять стрелку на угол более 360.

По сравнению с одновитковыми пружинами они сложнее в изготовлении и имеют большие температурные погрешности. Изготавливают трубчатые пружины из латуни Л80 или бронзы. Вследствие сложности изготовления многовитковые трубчатые пружины используются редко

Манометры с трубчатой пружиной

 Трубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму. В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Для измерений давления до 60 или 100 кгс/см2 применяются, как правило, согнутые с углом витка около 270°, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиральная пружина).

Манометры с пластинчатой пружиной

Пластинчатые пружины представляют собой тонкие гофрированные мембраны кругообразной формы, которые зажимаются или привариваются по краю между двумя фланцами и вступают в соприкосновение с измеряемой средой только с одной стороны. Вызванный в результате такого соприкосновения прогиб пропорционален величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу. Пластинчатые пружины обладают сравнительно высоким перестановочным усилием. В результате кольцеобразного крепления пластинчатые пружины менее восприимчивы к вибрациям по сравнению с трубчатыми пружинами, однако погрешность показаний при изменениях температуры у них больше. Благодаря опорам для мембран достигается повышенная стойкость к перегрузкам. Покрытия или фольга, наносимые на поверхность пластинчатых пружин обеспечивают защиту от коррозийных измеряемых сред. Широкие соединительные отверстия или открытые соединительные фланцы, а также возможности по промывке делают пластинчатые пружины, особенно пригодными при работе с высоковязкими, загрязненными или кристаллизующимися веществами.

Манометры с коробчатой пружиной

 

Давление измеряемой среды воздействуют на внутреннюю сторону коробки, состоящей из двух кругообразных, гофрированных, герметично прилегающих друг к другу мембран. Возникающее под давлением поступательное движение пропорционально величине давления. Движение передается на шкалу с помощью стрелочного механизма. Манометры с коробчатой пружиной особенно пригодны для измерений давления газообразных сред. Защита от перегрузки возможна только в определенных границах. Для повышения чувствительности в манометре может устанавливаться ряд коробчатых пружин («пакет» коробчатых пружин).

Принцип действия пружинных манометров основан на использовании величины упругой деформации пружины под действием давления для измерения последнего. Перемещение пружины (вследствие ее деформации) вызывает посредством передаточного механизма отклонение указателя на величину, пропорциональную давлению.

РЕГУЛИРОВКА МАНОМЕТРА

Регулировка манометра, производится в следующем порядке:

1. B один из штуцерoв винтового пресса устанавливают образцовый пружинный манометр.

2. B системе создают давление, равное 50 % номинального значения шкалы регулируемого манометра, для чего маховик винтового пресса вращают по часовой стрелке до тех пор, пока стрелка образцового пружинного манометра не установится против соответствующего значения отметки шкалы. При этом угол между тягой и хвостовиком зубчатого сектора регулируемого манометра должен составлять 90 градусов.

3. Чтобы установить угол 90 градусов между тягой и хвостовиком зубчатого сектора освобождают винты и поворачивают передаточный механизм в том или ином направлении до необходимого положения, после чего винты закрепляют.

4. Создают в системе предварительное давление, равное 10 % номинального значения шкалы регулируемого манометра. Стрелку манометра закрепляют на оси c таким расчетом, чтобы конец ее находился против соответствующей отметки регулировочной шкалы .

5. Вращением маховика винтового пресса в манометрической системе повышают давление до максимального значения шкалы регулируемого манометра, при этом стрелка образцового пружинного манометра должна установиться на заданном значении. Если же стрелка регулируемого манометра не устанавливается против отметки верхнего предела, нужно ослабить винт и осторожно переместить нижний конец тяги по прорези хвостовой части зубчатого сектора. Перемещают тягу настолько, чтобы стрелка прибора установилась против отметки верхнего предела шкалы.

6. Нужно помнить, что если стрелка прибора не доходит до верхнего предела шкалы, то тягу передвигают в сторону оси вращения зубчатого сектора, т. e. увеличивают размах стрелки Если же стрелка устанавливается за пределом шкалы, то тягу передвигают в противоположную сторону, уменьшая размах стрелки.

7. Давление в системе снижают до первоначального значения. Если стрелка прибора совпадает c отметкой на шкале, приступают к поверке прибора по всей шкале. В противном случае повторяют регулировку прибора в соответствии с пунктом 5. Ослабить винт и осторожно переместить тнижний конец тяги по прорези хвостовой части зубчатого сектора_ Перемещают тягу настолько, чтобы стрелка прибора установилась против отметки верхнего предела шкалы.