Приборы изменения давления с упругим чувствительным элементом

Лабораторная работа № 1

Тема: Приборы контроля и регулирования давления и разности давлений.

Единицы давления, соотношение между ними.

Основной единицей давления является паскаль (Па): 1 Па = I Н/м².

Находят применение и другие единицы:

1 кг*с/см² = 98066,5 Па;

1 бар = 10⁵ Па; 1 мм рт.ст. = 133,32 Па;

1 мм вод.ст. = 9,81 Па.

В английских ме­рах используется фунт силы на квадратный дюйм (psi):

I psi=6894,438 Па. Приближенно 1 бар = 14,5 psi

Жидкостные приборы с видимым уровнем.

Жидкостные манометрыбывают U-образные и чашечные, рис.1 а, б. С помощью их измеряют давление, разряжение или разность давле­ний. Показания обычно снимают в миллиметрах столба hрабочей жидко­сти (ртути, воды, спирта и т.п.). Для пересчета в паскали используют фор­мулу:

P,-P₂ = h*p*g

где h - высота столба жидкости, м; р - плотность жидкости, кг/м³; g - уско­рение свободного падения, м/с².

В чашечных (однотрубных) манометрах цилиндрический сосуд обычно непрозрачный. Чтобы от видимого изменения уровня в трубке h₁ перейти к фактической разности уровней h, нужно учесть площади сече­ния трубки f₁ и чашки F₂: h = h₁ (l+F₁/F₂).

Чашечные микроманометры с наклонной трубкой обладают большей чувствительностью. В них наблюдают за длиной столба жидкости /, рис.1 в.

Чтобы избежать непрерывного наблюдения за уровнем жидкости, разработаны поплавковые, колокольные и кольцевые манометры,

рис.1 г, д, е. Линейные перемещения поплавка или колокола и угловое перемещение кольца с жидкостью напрямую или через систему рычагов влияют на положение стрелки указателя разности давлений Р₁ –Р₂. Эти же перемещения нетрудно преобразовать в электрический сигнал.

Приборы изменения давления с упругим чувствительным элементом.

Деформационные преобразователи давлениясодержат упругий чувствительный элемент в виде мембраны, сильфона или трубчатой пру­жины. Пропорциональная измеряемому давлению деформация упругого элемента передается к указателю или преобразуется в электрический сиг­нал.

Мембраныделятся на металлические и неметаллические. Первые из них могут быть плоскими и гофрированными. Прогиб гофрированной мембраны при прочих равных условиях получается больше. Соединение двух гофрированных мембран образует мембранную коробку, рис.2 а. Из нескольких мембранных коробок получается мембранный блок, рис.2 б. Увеличение эффективной площади мембраны сопровождается повышением не только чувствительности, но и инерционности. Поэтому при измерениях переменных давлений используют плоские мембраны со­вместно с тензорезисторными, емкостными, пьезоэлектрическими, индук­тивными и др. преобразователями деформации. Гофрированные мембраны и мембранные коробки часто работают в комплекте с индуктивным или реостатным преобразователем.

Неметаллические мембраны имеют жесткий центр и кольцевую часть с одним гофром, рис.2 в. Ввиду малой жесткости такой мембраны ее нередко снабжают цилиндрической пружиной.

Мембраны и мембранные коробки легко приспособить для измерения разности давлений. Если внутри мембранной коробки или блока создать глубокий вакуум, то получается барометр - анероид для измерения атмо­сферного давления.

Сильфонпредставляет собой тонкостенную гофрированную метал­лическую трубку с закрытым торцем, рис.3 а. Часто измеряемая среда находится не внутри, а снаружи сильфона, рис.3 б. Чтобы расширить диапазон измерений, сильфон снабжают цилиндрической пружиной. Пе­ремещение дна сильфона, пропорциональное измеряемому давлению, не­трудно преобразовать в электрический сигнал. Сильфоны и мембраны час­то применяются в регуляторахи сигнализаторах давления.

Трубчатая пружинапредставляет собой упругую металлическую трубку некруглого сечения (эллиптического или плоскоовального), один конец которой закрыт, а другой - соединен с неподвижным штуцером. Чаще всего применяется одно.витковая пружина Бурдона, рис.4 а. При увеличении давления трубка старается выпрямиться. Соединяя свободный конец трубки посредством тяги и зубчатой передачи со стрелкой, получа­ют обыкновенный манометр. Ввиду широкого распространения таких приборов пружину Бурдона нередко называют манометрической трубкой.

Электроконтактный манометр дополнительно имеет три контакта, рис.4 б. Один из них крепится на стрелке манометра, а два других - на подвижных пластинах, положение которых устанавливается обслуживаю­щим персоналом. Контакты включаются в электрическую цепь. При замыкании любого из них подается сигнал о достижении установленного дав­ления.

Реостатный манометр отличается тем, что закрепленный на стрелке контакт является движком реостата, рис.5 в. Сопротивление рабочего участка реостата определяется положением стрелки. В некоторых мано­метрах свободный конец трубчатой пружины соединяется с сердечником, влияющим на индуктивность или взаимоиндуктивность катушки.

Многовитковая (геликоидальная) трубчатая пружина, в отличие от одновитковой, обеспечивает большее перемещение свободного конца при гаком же изменении давления. Применяется она значительно реже.

Дифференциальные манометры на основе трубчатых пружин изготовить трудно. Иногда для измерения разности давлений применяется мано­метр с двумя трубками и двумя стрелками. С одной из них соединяется подвижная шкала. Это позволяет по положению стрелок сразу определить разность давлений.

Поиск по сайту: