Описание и принцип действия основных видов пружинных манометров.

Содержание

1. Описание и принцип действия основных видов пружинных маномет- ров:

1.1. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной;
1.2. Мембранные манометры;

1.3. Сильфонные манометры;

1.4. Дифференциальные манометры;

1.5. Электроконтактный манометр;

1.6. Глицеринозаполненные манометры.

2. Порядок проведения поверки.

 

 

Лабораторная работа №1

Тема:поверка пружинных манометров.

Цель:ознакомиться с основными типами пружинных манометров и принципом их повреки.

Общие сведения.

Описание и принцип действия основных видов пружинных манометров.

Принцип действия пружинных манометров, мановакуум-метров и вакуумметров 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. Основное различие манометров заключается в применении пружин различного вида. По этому признаку пружинные приборы давления можно разделить на следующие группы:

1.Приборы с трубчатой манометрической пружиной (рис. 3, а, б).

2.Мембранные приборы, в которых преобразование давления в перемещение осуществляется упругой мембраной(рис. 3, в), анероидной или манометрической мембранной коробкой (рис. 3, г, д), блоком анероидных или манометрических коробок (рис. 3, е, ж).

3.Сильфонные приборы (рис. 3, з).

4.Приборы, в которых измеряемое давление предварительно преобразуется в усилие, действующее на стержневую пружину того или иного вида. Из числа наиболее распространенных приборов к этой группе относятся:

пружинно-поршневые (рис. 3, и);

пружинно-мембранные (рис. 3, к);

пружинно-колокольные (рис. 3, л);

пружинно-силъфонные (рис. 3, л).

Рисунок – 1. Типы пружинных приборов давления

1.1 Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Принцип действия прибора основан на зависимости, существующей между упругой деформацией одновитковой трубчатой пружины и давлением внутри полости этой пружины. Трубчатая пружина представляет собой изогнутую по дуге тонкостенную трубку овального или эллиптического сечения, причем, малая ось сечения лежит в плоскости, в которой изогнута трубка (рис. 2).

Рисунок – 2. Принципиальная схема трубчатой пружины

 

Один конец трубки А₁ впаян в штуцер, через который подается давление внутрь трубки. Другой конец В₁ запаян и снабжен ушком для присоединения к передаточному механизму. Под действием внутреннего давления предварительно изогнутая трубчатая пружина раскручивается (рис. 4, а) благодаря изменению ее сечения, которое стремится принять форму круга. При этом малая ось сечения увеличивается, а большая уменьшается (рис. 4, б), в результате чего пружина манометра уменьшает свою кривизну на угол Ay, раскручиваясь в определенном направлении. Изменение угла закручивания пружины вызывает перемещение ее свободного (глухого) конца в положение В2. Глухой конец при помощи передаточного механизма связан со стрелкой прибора, показывающей величину избыточного давления.
Основными частями манометра (рис. 5) являются корпус 1,
держатель 2, трубчатая пружина 3 и передаточный механизм 4.
Левый конец трубчатой пружины впаян в держатель.2, а вес
свободный конец - наконечник 5. Нижний конец держателя 2
оканчивается штуцером, служащим для соединения манометра
с источником давления. Держатель при помощи винтов 6 за
крепляется в корпусе 1. В верхней части держателя укрепленпередаточный механизм, посредством которого упругая деформация трубчатой пружины (при измерении давления) передается стрелке 7 манометра, указывающей величину измеряемого давления по шкале 8.

Рисунок - 3. Устройство манометра с трубчатой пружиной

Для описываемого типа манометров применяются два вида механизмов: секторный и рычажный.

Секторный механизм (рис. 6) состоит из зубчатого сектора 1 с поводком 2, шестерни 3 и спирали-волоска 4. Сектор закреплен на оси 5, вращающейся в подшипниках, расположенных в верхней и нижней пластинках механизма (на чертеже изображена только нижняя пластинка 6).

Зубцы сектора 1 находятся в зацеплении с шестерней 3. Спиральный волосок служит для устранения мертвого хода в зубчатом зацеплении.

Секторный передаточный механизм рассчитан для отклонения стрелки на угол 270-300°.

Пружинные манометры с рычажным передаточным механизмом (рис. 5) имеют эксцентричную шкалу с углом 90°.

Рисунок - 4. Схема секторного передаточного механизма

 

Рисунок - 5. Устройство манометра с рычажным передаточным механизмом

Они обладают меньшей чувствительностью, большей прочностью, чем манометры с секторным передаточным механизмом, и применяются на установках, подвергающихся вибрациям.

Манометры с одновитковой трубчатой пружиной бывают образцовые (классов 0,16; 0,2 и 0,4) и рабочие (классов 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4). Образцовые манометры имеют градусную шкалу, а рабочие манометры - шкалу, выраженную в кгс/см2.

Манометры с трубчатой пружиной выпускаются на предельные давления от 0,6 до 10 000 кгс/см2 и 760 мм рт. ст.

Манометр с винтовой трубчатой пружиной

Чувствительным элементом таких приборов является винтовая трубчатая пружина (см. рис. 3, б). У манометров с винтовой трубчатой пружиной трубчатая пружина свернута в несколько витков, вследствие чего значительно увеличивается угол раскручивания. Свободный конец такой пружины прикрепляется к оси, на которой находится стрелка. Такая система ввиду большого угла раскручивания применяется у самопишущих приборов. Приборы с винтовой пружиной обычно служат для измерения давления неагрессивных сред по отношению к медным сплавам.

Верхние пределы измерения приборов от 6 до 160 кгс/см2.

1.2 Манометр с пластинчатой пружиной

Если измеряемая среда является агрессивной, т. е. оказывает химическое действие на материал пружины, или если требуется измерять давление веществ большой вязкости, то применяются манометры с пластинчатой пружиной (мембраной). Такой манометр (рис. 6) состоит из нижнего фланца 1 со штуцером 2. Между нижним 1 верхним фланцами 3, составляющими одно целое с корпусом 4 манометра, при помощи болтов 5 закреплена мембрана 6, которая представляет собой круглую гофрированную концентрическими волнами пластину. В зависимости от химических свойств среды мембраны изготовляются из медного сплава, стали или специальных сплавов.

Рисунок - 6. Манометр с пластинчатой пружиной

 

В химической промышленности применяются манометры с пластинчатой пружиной, защищенной тонкой фольгой (из красной меди, серебра и др.). Для уменьшения сопротивления проходу вязкой жидкости (мазут) в камеру мембраны отверстие в штуцере делается большего диаметра.
Стойка 7, закрепленная в центре мембраны, шарнирно сое, динена с поводком 8, который в свою очередь соединен с пленом сектора передаточного механизма.

Мембранный манометр работает следующим образом: давление среды подается через отверстие штуцера 2 в нижнюю полость фланца и вызывает прогиб мембраны 6 снизу вверх, вместе с мембраной перемещается поводок 8, вследствие чего поворачиваются сектор 9, шестерни 10 и стрелка 11.

В определенных пределах прогиб мембраны пропорционален давлению н дает достаточно точное показание, однако пределы делений мембранных манометров ограничены и находятся в интервале от 0,2 до 30 кгс/см2. К недостаткам этих манометров относятся более высокая, чем у трубчатых пружин, остаточная деформация и небольшая величина перемещения мембраны (1,5-2 мм), что требует применения механизмов с увеличенным передаточным отношением, понижающих точность измерения.

Кроме мембранных манометров, в промышленности применяются мембранные вакуумметры и мановакуумметры.

 

1. 3 Манометры с цилиндрической (сильфонной) пружиной

Чувствительным элементом манометра является цилиндрическая пружина (см. рис. 3, з), которая представляет собой гофрированный металлический стакан (сильфон). Под действием давления сильфон сжимается, и его движение передается на стрелку показывающего или самопишущего прибора при помощи системы рычагов.

Сильфоны изготовляются из латуни марки Л80 (полутомпак), из бериллиевой бронзы и нержавеющей стали марки Х18Н9Т. Характеристика сильфом а в пределах рабочего диапазона давлений близка к линейной, т. е. деформация сильфона приблизительно пропорциональна действующей разности давлений.
Приборы с сильфонной пружиной имеют еще более узкое применение и могут быть использованы для измерения неагрессивных сред по отношению к медным сплавам при небольших давлениях. Верхние пределы измерения этих приборов составляют от 0,16 до 4 кгс/см2.

 

1.4 Конструкция и принцип действия дифференциальных манометров.

Давления p1 и p2, поступающие на входы чувствительного элемента, разделяются упругой мембраной (1).Дифференциальное давление(∆p = p1- p2) вызывает осевое смещение измерительной мембраны в направлении пружины (2).

Защита от сверхдавления обеспечивается с помощью металлических профилиро -ванных оснований (6) для упругой мембраны.

Регулировка коммутационного положения осуществляется при помощи регулировочных винтов (7), расположенных с фронтальной стороны.

Вспомогательные шкалы (8) благодаря развёртке на 270° позволяют достаточно точную установку точки переключения и показывают заданное значение на данный момент.

Рисунок 7—Дифференциальный манометр

 

1.5 Электроконтактные манометры

Главное отличие электроконтактного манометра от обычного – наличие сигнализирующего устройства. Классические электроконтактные манометры оснащены сигнализирующим устройством, содержащим одну или две стрелки-указателя, к которым поджаты электрические контакты. Показывающая стрелка манометра также снабжена электрическим контактом. При достижении показывающей стрелкой указателя электрическая цепь замыкается или размыкается, в зависимости от исполнения электроконтактного устройства.

Рисунок 8 – Схема электроконтактного манометра:

1 – показывающая стрелка; 2,3 – стрелки-указатели; 4 – электрические контакты; 5 - электрический контакт показывающей стрелки

Назначение, область применения:

Электроконтактные манометры, мановакууметры, вакууметры предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления некристаллизующихся жидкостей, пара и газа, неагрессивных к материалам деталей, контактирующих с измеряемой средой, и дискретного управления электрическими цепями вспомогательных и регулирующих устройств (при превышении номинального, то есть порогового, значения происходит замыкание или размыкание электрической цепи).

 

1.6 Глицеринозаполненные манометры.

Рисунок 9 – Общий вид глицеринозаполненного манометра

Глицерин — бесцветная, вязкая, очень гигроскопичная жидкость, смешивается с водой в любых пропорциях.

Химические свойства глицерина представлены в таблице 1

Таблица 1

Параметр	Значение
Плотность (20°C, г/см3)	1,2604
Показатель преломления (20°C)	1,4729
Давление паров (в мм.рт.ст) (182°C)
Диэлектрическая проницаемость (25°C)	42,5
Дипольный момент молекулы (в дебаях) (20°C)	0,28
Динамическая вязкость жидкостей (в мПа·с) (25°C)
Поверхностное натяжение (в мН/м) (25°C)	62,5
Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль)	88,12
Температура вспышки в воздухе (°C)
Температура самовоспламенения на воздухе (°C):

 

Глицериновые манометры предназначены для измерения давления различных сред в условиях повышенных пульсаций измеряемой среды и внешних воздействующих вибраций.

Глицериновые манометры используются для измерения текущего давления газообразных и жидких, агрессивных, несильно вязких и не кристаллизирующихся измеряемых сред, а также при воздействиях внешних факторов агрессивной окружающей среды.

Преимущества использования: Превосходная временная стабильность и защита от гидравлического удара. Диапазоны измерений от 0 … до 100 бар. Выполнен полностью из нержавеющей стали.