Деформаційні прилади для вимірювання тиску

Загальні відомості про деформаційні прилади для вимірювання тиску

Висока точність, простота конструкції, надійність і низька вартість є основними факторами, що обумовлюють широке розповсюдження деформаційних приладів для вимірювання тиску в промисловості і наукових дослідженнях.

Пружинні або деформаційні прилади, де про вимірюваний тиск судять за мірою деформації пружного елементу, що відбувається під тиском. Як пружний елемент можуть використовуватися:

• трубка Бурдона - датчики виконано у вигляді вигнутої по дузі кола (зазвичай на кут близько 250°) трубки, заповненої рідиною. Під впливом прикладеного тиску труба випрямляється. Стрілка манометра переміщається пропорційно деформуванню трубки. При вимірюванні високих тисків трубка виконується гвинтовою або спіральною. Діапазон вимірювання таких пристроїв: від 10 Па до 1000 МПа;

• пружна мембрана - працює аналогічно до трубки Бурдона, але в цьому випадку чутливим елементом є мембрана, деформація якої прямо пропорційна прикладеному тиску. Діапазон вимірюваних тисків: від 0,0016 МПа до 4 МПа;

• сильфон - датчик має вигляд тонкостінної металевої трубки або камери з гофрованою (хвилеподібною) бічною поверхнею, зміна довжини якої із зміною тиску середовища в камері свідчить про величину тиску. Діапазон вимірюваних тисків: від 0,1 МПа до 60 МПа.

Цікавий факт! Деформаційний манометр було винайдено випадково. У 1845 році швейцарський вчений Р. Шинц спостерігав, як на виробництві робітники відновлювали сплющену металеву трубку, заглушивши один її кінець і закачавши воду. Під дією тиску трубка розігнулася, а вченому спало на думку використовувати такий самий елемент для вимірювань, але працювати з повітрям, а не з водою.

Пружинні прилади

Манометр з одновитковою пружиноюОдновиткова трубчаста пружина 1 з одного кінця приварена до тримача 2, прикріпленого до корпуса манометра. Нижня частина тримача закінчується 7 шестигранною головкою і штуцером, за допомогою якого до манометра приєднується трубка, що підводить тиск. Вільний кінець пружини припаяно до пробки 3, що шарнірно з'єднується з повідком 4. При переміщенні вільного кінця пружини поводок повертає зубцюватий сектор 5 відносно осі О, викликаючи поворот шестерні (трибки) 6 і розташованої на одній осі з нею стрілки, щопоказує 7. Пружина, не показана на рисунку, забезпечує підгортання зубців трибки до зубців сектора, усуваючи люфт. Статична характеристика манометра може підбудовуватися шляхом зміни точки закріплення повідця 4 у прорізі сектора 5.

Схема манометра з багатовитковою трубчатою пружиноюМанометри з багатовитковою трубчастою пружиною. Ці манометри випускаються як показуючі і самописні прилади із записом на дисковій діаграмі і сигналізацією надлишкового тиску.
Внаслідок більшої довжини багатовиткової пружини величина переміщення її вільного кінця більше, ніж у одновиткової трубчастої пружини, при одному і тому ж тиску. Під дією тиску пружина 1 розкручується і повертає вісь 3. Разом з віссю повертається важіль 2 з кареткою 4 і за допомогою тяг 5, 7, 8 переміщує державку пера6, яка примушує перо переміщуватись по діаграмі.
До переваг манометрів з багатовитковою трубчастою пружиною відносяться широкий діапазон вимірювання, простота експлуатації, добре видима шкала, можливість використання для регулювання, сигналізації і автоматичного запису показів.

Мембранні прилади

Чутливий елемент приладу складається з мембранної коробки із двома гофрованими мембранами 1. Одна мембрана укріплена нерухомо, інша під дією тиску або розрідження переміщується. Переміщення мембрани передається на стрілку приладу 2 передавальним механізмом. У передавальний механізм входять: колінчатий важіль 5, тяга з важелем 4 і вісь 5 стрілки.

Мембранний прилад натискомір

Мембранний манометр: 1 – штуцер; 2 – мембрана; 3 – фланці; 4 – стержень; 5 – тяга; 6 – сектор; 7 – трибка; 8 – стрілка; 9 – шкалаУ якості чутливого елемента в мембранному манометрі використана пружна гофрована мембрана, яка затиснута між двома фланцями. Трубкою нижня порожнина мембранної коробки з'єднана з місцем відбору тиску. Передавальний механізм приладу зібрано в корпусі. Якщо тиск до манометра не підведений, то мембрана розташована горизонтально й стрілка стоїть на нульовій позначці шкали. Під дією тиску мембрана деформується й закріплений у центрі мембрани штифт переміщається. Штифт шарнірно з'єднано з повідцем тому переміщення штифта викличе переміщення повідця й поворот зубчастого сектору, що перебуває в зачепленні із шестірнею. Вона жорстко сидить на осі, на яку щільно насаджена стрілка. Внаслідок цього переміщення мембрани, пропорційне підведеному тиску, через повідця й сектор передається стрілці, яка по шкалі показує вимірюваний тиск.

Дайте відповіді на питання:

1. Що таке манометр?

2. Де застосовують манометри?

3. Які пружні чутливі елементи застосовуються в деформаційних приладах?