Начиная с 1939 г. по мере совершенствования мембранных манометров они все больше вытесняют жидкостные вакуумные манометры. Использование мембраны вместо жидкости исклю­чает возможность попадания паров рабочей жидкости в вакуум­ную систему; к тому же чувствительность мембранных маномет­ров одинакова для всех газов и паров.

Применение надежных и точных электрических методов измерения перемещения мем­браны делает эти манометры относительно простыми и надеж­ными приборами. В принципе мембранный манометр не отли­чается от анероидного. В первоначальных конструкциях мем­бранных манометров перемещение мембраны измеряли в основ­ном оптическими методами. Эти манометры позволяли измерять давление даже ниже 1 мтор, но, вероятно, из-за своей малой вибростойкости они не нашли широкого применения в вакуум­ной технике.

В последнее время наметилась тенденция к отказу от преж­них оптических методов измерения перемещения мембраны в пользу электрических. Это не только значительно повышает чув­ствительность измерения, но, что еще важнее, существенно по­вышает надежность мембранных манометров и упрощает их эксплуатацию. В большинстве случаев мембрана образует вме­сте с дополнительным неподвижным электродом обкладки элек­трического конденсатора. Любое перемещение мембраны и, зна­чит, всякое изменение давления, можно зарегистрировать по из­менению емкости этого конденсатора .

Нижний предел измерения простейшего мембранного мано­метра ограничен в большинстве случаев не изменением упруго­сти или гистерезисом мембраны и не сложностями измерения * малых изменений емкости, а нестабильностью отсчета из-за неравномерности температуры манометра. Пресси , теорети­чески и экспериментально исследовавший температурную неста­бильность, пришел к выводу, что даже в хорошо сконструиро­ванном манометре температурный коэффициент емкости а с мо­жет достигать величины порядка 1 0~4 град -1 . Как он показал, зависимость ёмкости от температуры обусловлена в основном двумя причинами: изменением зазора конденсатора из-за линей­ного расширения корпуса и возможным короблением мембраны, вызванным неодинаковым расширением разных частей манометра,

Можно сконструировать манометры лабораторные и промышленные с линейной шкалой в диапазоне от 0 до 1 тор, способные реги­стрировать изменение давления до 1 мтор. Так, серийные мано­метры фирмы «Консолидейтед электродайнамикс» имеют линей­ную шкалу в диапазоне от 0 до 150 мтор и позволяют реги­стрировать изменения давления вплоть до 0,1 мтор. Дрейф нулевого отсчета манометра определяется почти полностью (сне- . большим запаздыванием) изменением температуры манометра.

Некоторые манометры имеют гофрированную мембрану. Гофры приблизительно на один порядок повышают чувствитель­ность и на столько же ослабляют влияние изменения темпера­туры внешней среды. Однако трудность изготовления и жесткие требования по эксплуатации мешают широкому использованию гофрированных мембран. Сложность процесса изготовления та­ких мембран хорошо показана в статье Кука и Денби .

Существуют и другие электрические методы измерения от­клонения мембраны от равновесного положения с точностью до десятых долей микрона. Мембранный манометр Мэтьесона и Идена , например, регистрирует изменение давления до 1 мтор.

В нем измеряемой величиной является натяжение струны. Манометры, работающие на принципе переменной вза­имоиндукции , интересны тем, что в них высокая чув­ствительность совмещается с линейностью в широком интервале давлений. Манометр Дибелера и Кордеро изображен на фиг. 20. Гофрированная бронзовая мембрана диаметром 73 мм припаяна мягким припоем к медному цилиндрическому корпусу, который соединяется с вакуумной системой через узкий штен-гель. В пазах каркаса из изоляционного материала намотаны две обмотки, образующие трансформатор (первичная обмотка имеет больший диаметр). Зазор между вторичной обмоткой и мембраной в положении равновесия равен 0,13 мм.

При пропу­скании через первичную обмотку переменного тока частотой 2,5 Мгц наводимые им в мембране вихревые токи образуют элек­тромагнитное поле противодействия, которое уменьшает коэф­фициент взаимоиндукции между обмотками трансформатора. При увеличении зазора между мембраной и вторичной обмоткой коэффициент взаимоиндукции обмоток также увеличивается. Величина взаимоиндукции зависит линейно (с отклонениями до 1%) от перемещения мембраны в пределах до 0,5 мм. Перемещению мембраны на 25 мк соответствует увеличение взаимоиндукции на 8-10~ 3 мкгн. (По данным на фиг. 14 для емкостного метода измерения нелинейность отсчета превышает 15% при ^перемещении мембраны всего лишь на 13 мк.) Для измерения взаимоиндукции последовательно включенные первичные обмотки двух трансформаторов, один из которых смонтирован в манометре, а другой является вспомогательным (с постоянной величиной взаимоиндукции), питались от стаби­лизированного генератора на 2,5 Мгц.

Вторичные обмотки транс­форматоров были включены навстречу друг другу так, что в положении равновесия мембраны напряжения в обеих обмот­ках уравнивались, делая схему сбалансированной. Перемещение мембраны нарушало равновесие схемы, создавая разностный сигнал, пропорциональный величине перемещения мембраны. Этот сигнал усиливался обычным электронным усилителем и по­давался на стрелочный прибор. При максимальной чувствитель­ности усилителя полное отклонение стрелки прибора соответ­ствовало давлению 10 мтор. Оказалось, что уровень шумов манометра соответствует давлению 0,1 мтор (или смещению мембраны на 0,05 мк) \ этот шум вызывается в основном вибра­цией механического вакуумного насоса.

Мембранная коробка (см. фиг. 20) помещена в стеклянный баллон, откачанный до опорного давления ниже 10~ 5 тор. Мано­метр такой конструкции обладает достаточно большой тепловой постоянной времени, благодаря чему его отсчет при изменении температуры внешней среды меняется очень медлнно. На прак­тике изменение комнатной температуры в пределах 3-4° С не влияет на отсчет манометра. (Метод вакуумированной оболочки применим в случае небольших манометров для уменьшения влия­ния изменений внешней температуры; как показал Пресси, рез­кие изменения температуры внешней среды сильно изменяют ну­левой отсчет, но и при медленных ее изменениях необходимо пе­риодически проверять правильность его положения.) Подробно конструкция этого манометра и его электрическая схема опи­саны в работах . Дифференциальный трансформатор был успешно использован в сильфонном манометре с точностью измерений на нижнем пределе ±5 мтор, а его выходной сигнал линейно зависел от давления вплоть до 60 тор.

Необходимо сказать несколько слов о мембранных мано­метрах, предназначающихся для измерения давления паров. В таких манометрах мембрана выполняет роль заслонки, кото­рая закрывает отверстие, ведущее в сосуд с исследуемой жид­костью. Мерой давления пара является усилие, которое нужно приложить к мембране, чтобы удержать ее в положении равно­весия. В одной из первых конструкций таких приборов мембрана крепилась на конце длинного и легкого маятникового подвеса. Чтобы удержать мембрану над отверстием, изменяли угол наклона всего прибора. С помощью простой калибровки была определена зависимость усилия, приложенного к мембра­не, от угла наклона прибора. Этот прибор позволял измерять давления паров вплоть до 3 мтор с точностью ±10%.

В усовер­шенствованном приборе Эрнсбергера и Питмана для значи­тельного повышения чувствительности маятник заменили квар­цевой спиральной пружиной (фиг. 21). Исследуемое вещество помещают в нижний контейнер, термостатируемый с точностью ±0,01° С. Контейнер соединен с вакуумной системой, отка­чиваемой стеклянным диффузионным насосом, который от­делен от системы охлаждаемой ловушкой. Выходное отверстие

контейнера площадью около 10 см 2 перекрыто поршнем, состоя­щим из трех слюдяных дисков. Поршень подвешен к кварцевой спирали, которую для настройки можно поднимать или опу­скать с помощью небольшого ворота. При тарировке системы с помощью Последовательной нагрузки поршня гирьками жест­кость спирали оказалась равной 0,8439 мм/дин. Для поршня с площадью 10 см 2 нагрузка 1 дин эквивалентна разности да­влений 0,075 мтор, так что легко достичь точности измерения около 0,01 мтор. Благодаря наличию охлаждаемой ловушки давление паров над поршнем в исследуемом диапазоне давле­ний всегда мало; по подсчетам оно составляет не более 0,3% величины давления под поршнем. (Трехдисковая конструкция поршня была выбрана для уменьшения потока пара в систему.) Температура стенок выходного отверстия контейнера с помощью небольшого электронагревателя поддерживается на 8-1O 0 C выше температуры термостата для предотвращения конденсации пара в зазоре между поршнем и стенками отверстия.

Эрнсбергер и Питман отмечают трудность проверки точ­ности их прибора из-за отсутствия надежного образцового мано­метра для измерения давления паров. (Даже для упругости паров ртути расхождение по данным разных авторов достигает величины около 10%.) Тем не менее Эрнсбергер и Питман из­мерили давление паров ртути в интервале температур от 10 до 6O 0 C с разбросом результатов измерений в пределах ±1%. После тщательного анализа всех возможных источников ошибок авторы пришли к выводу, что абсолютная точность их измере­ний не хуже ± 1 %.

ЛИТЕРАТУРА

1. Biondi М. A., Rev. ScL Instr., 24, 989 (1953).

2. M a s 1 а с h G. J., Rev ScL Instr., 23, 367 (1952).

3. Maguire F. S., Thomas A. G., J. ScL Instr., 38, 261 (1961).

4. H i с k m а п К. С. D., Rev. ScL Instr., 5, 161 (1934).

5. Hickman К. С. D., Weyerts W. J., J. Am. Chem. Soc, 52, 4714

(1930).

6. Rayleigh, Phil. Trans., 196A, 205 (1901).

7. Newbury K., Utter back C. L., Rev. ScL Instr., 3, 593 (1932).

8. S h r a d e r J. E., R у d e r H M., Phys. Rev., 13, 321 (1919).

9. Carver E. K-, /. Am. Chem. Soc, 45, 59 (1923).

10. Johnson M. C, Harrison G. 0., J. ScL Instr., 6, 305 (1929).

11. Fa rquh arson J., Kermicle H. A., Rev. ScL Instr., 28, 324 (1957); Zigman P., Rev. ScL Instr., 30, 1060 (1959); Elliott K. W. T., Wil­son D. C., Mason F. C P., Bigg P. H., J. ScL Instr., 37, 162 (1960); Hart H. R., 38, 300 (1961); Hirsch E. H., J. ScL Instr., 36, 477 (1959); Kern p J. F., J. ScL Instr., 36, 77 (1959).

12. P a n n e 1 J. R., Fluid Velocity and Pressure, London, 1924, p. 91.

13. Dodge R. A., Thompson M. J., Fluid Mechanics, McGraw-Hill, N. Y.

1937

14. Sederholm P., Benedicks C., Arkiv. f. Mat. Astr. och Fys., 27, A8

(1940).

15. McLeod H., Phil. Mag., 48, 110 (1874).

16. J a n s en C. G. J., Ve n e m a A., Vacuum, 9, 219 (1959).

17. Bixler H. J., Michaels A. S., Parker R. B., Rev. ScL Instr 31,

1155 (1960).

18. A r m b r u s t e r M. H., J. Am. Chem. Soc, 68, 1342 (1946).

19. F 1 о s d о r f E. W., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed , 17, 198 (1945).

20. P or ter A W., Trans. Farad. Soc, 29, 702 (1933).

21. Rosenberg P., Rev. ScL Instr., 10, 131 (1939).

22. R о s e n b e r g P., Rev. ScL Instr., 9, 258 (1938).

23. K 1 e m p e r e r 0., /. ScL Instr., 21, 88 (1944).

24. B a r r W. E, A n h о r n V. J., Instruments, 19, 666 (1946).

25. Podgurski Н. H., Davis F. N., Vacuum, 10, 377 (1960).

26. К е е v i 1 N. В., E г г i п g t о п R. F., Newman L. Т., Rev. Set. Instr., 12, 609 (1941).

27. Cl ark R. J., J. ScL Instr., 5, 126 (1928).

28. H ay ward A. T. J., J. ScL Instr., 39, 367 (1962).

29. J. ScL Instr., 38, 343 (1961).

30. Romann M. P., Le Vide, 3, 522 (1948).

31. B arnard J. A., J. ScL Instr., 34, 511 (1957).

32. W у 11 i e H. A., J. ScL Instr., 33, 317 (1956).

33. F 1 о s d о r f E. W., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 534 (1938).

34. A x e 1 b a n к M., Rev. ScL Instr., 21, 511 (1950).

35. G a e d e W., Ann. d. Phys., 46, 357 (1915).

36. I s h i i H., N а к а у a m a K., Vacuum Symposium Transactions, 1, 519, N. Y., 1961.

37. E a s t H. G., K uh n H., J. ScL Instr., 23, 185 (1946).

38. Crompton R. W., EI ford M. Т., I. ScL Instr., 34, 405 (1957).

39. Ol sen A. R., Hirst L. L., J. Am. Chem. Soc, 51, 2378 (1929).

40. LiIl у J. C., Legal lis V., Cherry R., J. Appl. Phys., 18, 613 (1947).

41. Pressey D. C, J. ScL Instr., 30, 20 (1953).

42. Cook D. B., D a nb у C J., J. ScL Instr., 30, 238 (1953).

43. Perls Т. А., К a e с h e 1 e W. H., G о a 1 w i n D. S., Instrument Practice, 10, 1026 (1956).

44. A 1 p e r t D., M a i 11 a n d C. G., M с С о u r b e у А. О., Rev. ScL Instr., 22, 370 (1951).

45. Baxter I. G., J. ScL Instr., 30, 358, 456 (1953).

46. Lovejoy D. R., Rev. ScL Instr., 32, 41 (1961); есть в переводе: Прибо­ры для научных исследований, № 1, 50 (1961).

47. H еу 1 е n А. Е. D., /. ScL Instr., 37, 251 (1960).

48. M a t h е s о п H., E d е n M., Rev. ScL Instr., 19, 502 (1948).

49. Di beler V. H., Cord его F., J. Res. NBS, 46, 1 (1951).

50. Green о ugh M. L., Williams W. E., J. Res. NBS, 46, 5 (1951).

51. Sancier K. M., Richeson W., Rev. ScL Instr., 27, 134 (1956).

52. Hickman К. C D., H e с к e r J. C 1 E m b r e e N. D„ Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 264 (1937).

53. Ernsberger F. M., Pitman H. W., Rev. ScL Instr., 26, 584 (1955).
54 Handbook of Chemistry and Physics, 32nd ed., Cleveland, 1950.

55. Meinke C, Reich G., Vakuum Technik, 11, 86 (1962).

Мембранный манометр

Мембранный манометр типа ММ 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 чувствительность системы, трудность регулировки и изменение характеристик во времени вследствие «усталости мембраны».

Для изготовления мембран используют бронзу, латунь и хромоникелевые сплавы.

Индуктивное сопротивление:

L - индуктивность, ? - циклическая частота протекающего тока

Емкостное сопротивление:

С - емкость

Сильфоны. Общие сведения

Сильфон представляет собой тонкостенную металлическую трубку или камеру с гофрированной (волнообразной) боковой поверхностью (рис.). Сильфоны изготавливают из латуни (обычно полутомпака), фосфористой и бериллиевой бронзы и нержавеющей стали. Наиболее широко сильфоны применяют в пневмо- и гидроавтоматике в качестве чувствительных элементов, реагирующих (расширением или сжатием, подобно пружине) на изменение давления газа или жидкости, действующего на дно сильфона (например, в датчиках температуры, давления), а также в качестве гибких соединений трубопроводов, компенсаторов температурных удлинений, упругих разделителей сред и т. п. Стенки сильфона для работы при больших разностях давлений и в агрессивных средах изготовляют 2-, 3- и 4-слойными.

Грузопоршневые манометры

В этих приборах измеряемое давление определяется по величине нагрузки, воздействующей на поршень определенной площади. Грузопоршневые манометры имеют высокую точность (0,02; 0,05; 0,2) и широкий диапазон измерения (0,1- 250 МПа). Обычно их применяют для градуировки и поверки грузопоршневых манометров.

Грузопоршневой образцовый манометр МП-60 (рис. 5), предназначенный для поверки технических манометров с одновитковой трубчатой пружиной состоит из вертикального цилиндра 8 с тщательно пригнанным стальным поршнем 5, на верхнем конце которого закреплена тарелка 7 для укладки образцовых грузов 6, имеющих форму дисков. Воронка 4 служит для заполнения прибора минеральным маслом. Прибор имеет поршневой пресс 1 с манжетным уплотнением. Для установки поверяемых манометров предназначены штуцеры 3 и 10. Игольчатые вентили 2, 9, и 11 служат для перекрытия каналов, вентиль 12 для спуска масла.

Создаваемое грузом давление

где m - масса поршня с тарелкой и грузом; А - эффективная площадь поршня, за которую принимают сумму площади сечения поршня и половину площади кольцевого зазора между поршнем и цилиндром (обычно А=0,996-1,004см2). Пределы измерения прибора 0 - 6 МПа. Класс точности 0,05.

Оптические (фотоэлектрические) датчики применяются в промышленном оборудовании и предназначены для контроля положения и расстояния, определения контрастных и цветовых меток и других технологических задачах.

Оптические датчики делятся на три основных типа, по способу функционирования:

1. Отражающие от объекта - излучающие и принимающие свет, отражённый от объекта, находящегося в зоне действия датчика. При возвращении на сенсор определённого количества света, отражённого от объекта, на выходе устанавливается соответствующий логический уровень. Величина зоны срабатывания зависит от типа датчика, размеров регистрируемого предмета, от его цвета, шероховатости, кривизны поверхности и т.д. Конструктивно излучатель и приёмник выполнены в одном корпусе.

2. Отражающие от световозвращателя - которые излучают и принимают свет, отражённый от специального отражателя (рефлектора), и при прерывании луча объектом, выдаётся соответствующий выходной сигнал. Дальность зоны действия зависит от состояния воздушной среды, окружающей объект и датчик (пыль, дым, туман и т.д.). Конструктивно излучатель и приёмник также выполнены в одном корпусе.

3. Датчики сквозного типа - имеющие раздельные источник света и приёмник. Они должны быть расположены соосно напротив друг друга. Любой предмет попадающий в зону светового потока прерывает его и вызывает изменение на выходе логического уровня.

Световые элементы оптических датчиков работают на различных длинах световых волн. Это могут быть ифракрасный свет, видимый свет (лазерные), и другие, работающие на различных длинах волн (датчики цветовых меток).

Конструктивно оптические датчики состоят из излучателя, излучающего свет в различных световых диапазонах, и приёмника, воспринимающего свет той же длины волны, которая испускается излучателем. Излучатель и приёмник могут быть конструктивно размещены в одном корпусе, либо могут быть разнесены в разных корпусах.

Принцип работы оптических датчиков основан на изменении оптического излучения излучателя возвращаемого на приёмник при появлении в активной зоне действия датчика (оптическом луче) непрозрачного объекта. При включении датчика излучатель излучает оптический луч, который принимается приёмником либо непосредственно, либо через рефлектор, либо отражённый от регистрируемого объекта. На выходе датчика появляется аналоговый или цифровой сигнал, различной логики, используемый далее схемой регистрации и исполнительным устройством.

Зона чувствительности (длина оптического луча) оптических датчиков различна и лежит в пределах от нескольких сантиметров до десятков и даже сотен метров.

При проектировании и эксплуатации систем отопления наиболее важным показателем и параметром является давление теплоносителя. При нормальном давлении, находящемся в пределах гидравлического графика, рабочий процесс идет без нарушений, теплоноситель доходит до самых отдаленных точек системы отопления. При превышении давления выше критической точки возникает опасность разрыва трубопроводов. При понижении давления ниже допустимого возникает угроза кавитации – образования пузырьков воздуха, приводящих к коррозии и разрушению трубопроводов. Для того, чтобы удерживать показатели давления на требуемом уровне, нужно постоянно за ними наблюдать. Именно для этого и применяются манометры – приборы, которые это самое давление измеряют.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования.

ВИДЫ ДАВЛЕНИЯ:

• Атмосферное (барометрическое) давление – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.
• Абсолютное давление – полное давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля.
• Избыточное давление – разность между абсолютным и барометрическим давлениями.
• Вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями.
• Дифференциальное давление – разность двух измеряемых давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды.

По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:

• манометры избыточного давления,
• манометры абсолютного давления,
• барометры,
• вакуумметры,
• мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
• напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
• тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения до 40 кПа;
• дифференциальные манометры – средства измерений разности давлений.

Общий принцип действия манометров основан на уравновешивании измеряемого давления некоторой известной силой. По принципу действия манометры подразделяют на:

• жидкостные манометры;
• пружинные манометры;
• мембранные манометры;
• электроконтактные манометры (ЭКМ);
• дифференциальные манометры.

В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением избыточного столба жидкости в другом. Большинство жидкостных манометров имеют видимый уровень рабочей жидкости, по положению которого определяется значение измеряемого давления. Эти приборы используются в лабораторной практике и в некоторых отраслях промышленности.

Существует группа жидкостных дифманометров, в которых уровень рабочей жидкости непосредственно не наблюдается. Изменение последнего вызывает перемещение поплавка или изменение характеристик другого устройства, обеспечивающих либо непосредственное показание измеряемой величины с помощью отсчетного устройства, либо преобразование и передачу ее значения на расстояние.

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Их достоинства в том, что они просты по конструкции, надежны и пригодны для измерения давления среды в широком диапазоне от 0,01 до 400 МПа (от 0,1 до 4000 бар).

Упругие чувствительные элементы деформационных манометров:

а - трубчатые пружины;

б - сильфоны;

в, г - плоские и гофрированные мембраны;

д - мембранные коробки;

е - вялые мембраны с жестким центром

Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Шкала проградуирована в единицах давления (паскаль или бар) и стрелка показывает непосредственную величину избыточного давления измеряемой среды. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол. Между измеряемым давлением и деформацией трубки существует прямолинейная зависимость и стрелка, отклоняясь относительно шкалы манометра, показывает величину давления.

Принцип действия мембранного манометра основан на пневматической компенсации, где сила развиваемая измеряемым давлением уравновешивается силой упругости мембранной коробки.

Чувствительный элемент прибора состоит из двух спаянных между собой мембран образующих мембранную коробку 1. Измеряемое давление через штуцер подводится к внутренней полости коробки. Под действием разности атмосферного и измеряемого давления коробка изменяет свой объем, что вызывает перемещение жёсткого центра верхней мембраны которая через поводок 2 и рычаг 3 перемещает стрелку прибора 4.

Электроконтактные манометры (ЭКМ) применяют в системах автоматического контроля, регулирования и сигнализации. В две специальные стрелки, устанавливаемые на минимальное и максимальное давление в пределах шкалы, вмонтированы контакты электрической цепи. При достижении подвижной стрелки одного из контактов цепь замыкается, что вызывает подачу сигнала либо соответствующее действие системы, в которую подключен манометр.

1 — указательная стрелка; 2 и 3 — электроконтактные уставки; 4 и 5 — зоны замкнутых и разомкнутых контактов соответственно; 6 и 7 — объекты воздействия.

Исполнение 1 — одноконтактная на замыкание;

Исполнение 2 — одноконтактная на размыкание;

Исполнение 3 — двухконтактная на размыкание-размыкание;

Исполнение 4 — двухконтактная на замыкание-замыкание;

Исполнение 5 — двухконтактная на размыкание-замыкание;

Исполнение 6 — двухконтактная на замыкание-размыкание.

Электрический манометр имеют типовую схему функционирования, которая может быть проиллюстрирована на рис.а). При увеличении давления и достижении им определённого значения указательная стрелка 1 с электрическим контактом входит в зону 4 и замыкает с помощью базового контакта 2 электрическую цепь прибора. Замыкание цепи, в свою очередь, приводит к вводу в работу объекта воздействия 6.

Виды ЭКМ:

• Электроконтактные манометры на микровыключателях: виброустойчивые (жидконаполненные), промышленные, в нержавеющем корпусе, коррозионностойкие с плоской мембраной или трубчатой пружиной.
• Электроконтактные манометры с магнитомеханическими контактами: коррозионностойкие с плоской или трубчатой мембраной, промышленные.
• Электроконтактные манометры взрывозащищённые: с взрывонепроницаемой оболочкой из нержавеющей стали или сплава алюминия, а также используемые для малых давлений.
• Дифференциальные мембранные манометры применяются для измерения перепада давления в газовых фильтрах или в сужающих устройствах расходомеров.

В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты.

Сильфонный дифманометр типа ДС:

а - схема сильфонного блока; б - внешний вид; 1 - рабочий сильфон; 2 - кремний органическая жидкость; 3 - внутренняя полость сильфона; 4 - шток; 5 - пружины; 6 - неподвижный стакан; 7 - рычаг; 8 - тореной; 9 - ось; 10 - резиновые кольца; 11 - гофры; 12, 13 - вентили запорные и уравнительный

В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала.

В мембранном манометре упругим чувствительным элементом является мембрана (упругая пластина) или мембранная коробка . Устройство мембранного манометра показано на рис. 7.3.

Давление, подаваемое на штуцер 1, действует на мембрану 3, и зажатую между крышками 2 и 10 корпуса. Под действием давле­ния мембрана прогибается, и прогиб ее через толкатель 4, рычаг 9 и сектор 8, расположенные в корпусе 7, приводит к пропорциональному угловому перемещению стрелки 6. При этом стрелка по шкале 5 показывает значение измеренного давления.

Рис. 7.3. Мембранный манометр

Рис. 7.4. Дифманометр с вялой мембраной

Сильфонный манометр .

Принцип дей­ствия прибора основан на пневматической силовой компенсации. Измеряемое давление или разрежение действует на сильфон 9.

Сильфонный тягонапоромер ТНС-П Сильфонный самопишущий манометр

и передается рычагу 8, который перемещает заслонку 4 относительно сопла 5. При этом давление на выходе пневмоусилителя 6 изме­няется и с выхода поступает в линию дистанционной передачи и на сильфон обратной связи 7. Усилие обратной связи, действуя через рычаг 1 и сухарик 2 на рычаг 8, держит заслонку 4 относи­тельно сопла 5 на расстоянии, соответствующем значению измеря­емого параметра. Таким образом, давление на выходе пневмоуси­лителя будет соответствовать значению измеряемого параметра. Регулировка прибора осуществляется перемещением сухарика 2 вдоль рычагов 1 и 8. Настройка нулевого значения выполняется пружиной 3.

На рис. 7.9 показано устройство сильфонного самопишущего манометра. Давление через штуцер / подается в камеру 2, где находится сильфон 4. Внутреннее пространство сильфона сообщается с атмосферой. Внутри сильфона расположена пружина 3, противодействующая сжатию его. В дно сильфона упирается штифт 5, соединенный с рычагом 6, передающим движение от сильфона к рычагу 7. Рычаг 7 тягой 8 соединен с рычагом 9, передающим движение стрелке 10 с укрепленным на ней пером.

Глубинные манометры геликсные

Принципиальная схема глубинного самопишущего геликсного манометра приведена на рис. 17.1. Прибор собран в корпусе 17. Давление измеряемой среды через отверстие 16 в корпусе действует на сильфон 14, соединенный капилляром 13 с геликсной пружиной 12. Внутренняя полость сильфона и геликсной пружины заполнена маловязкой жидкостью (лигроином). Через жидкость давле­ние от сильфона передается геликсной пружине, которая раскручивается на угол, пропорциональ­ный величине измеренного давления. Запаянный конец геликсной пружины жестко соединен с втулкой 11, в которую вставлена и закреплена ось 9. На оси 9 закреплена втулка 10 с дер­жателем 18 и пером 19. Раскручиваясь, геликсная пружина вращает ось 9. Перо 19, вращаясь, записывает па диаграммном бланке, вставленном в ка­ретку 20, линию, длина которой пропорциональна величине измеренного давления. Перо представляет собой металлический штифт. Для диаграммного бланка применяется меловая или цветная бумага, покрытая титановыми белилами с воском. Острый штифт, двигаясь по поверхности бумаги, оставляет на ней види­мый след. Часовой механизм 3, на выходную ось которого насажена зубчатая полумуфта 4, поступательно перемещает каретку 20. С помощью зубчатого сцепления часовой механизм вращает хо­довой винт 5, который резьбой соединен с ходовой гайкой 6". От вращения ходовую гайку удерживает планка 7, которая проходит через прорезь в гайке и закреплена в опорах 8 и 21, поэтому ходовая гайка с кареткой 20 имеет свободу только поступательного движения.