Дифманометры поплавковые изготовляют по типу жидкостных чашечных приборов, рассмотренных выше. Сосуды поплавковых дифманометров располагают обычно U-образно. У дифманометров этого типа измеряемый перепад давления уравновешивается давлением столба рабочей жидкости (ртути или трансформаторного масла), залитой в прибор. Измерение высоты этого столба осуществляется с помощью поплавка, передающего положение уровня рабочей жидкости в одном из сосудов на отсчетное устройство. Передача хода от поплавка к отсчетному устройству может быть осуществлена механическим путем или с помощью электрического преобразователя на вторичный показывающий (самопишущий) прибор. У дифманометров с масляным заполнением поплавок выполняют пустотелым. Дифманометры с ртутным за полнением предназначены для измерения: расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве; перепада давления жидкости и газообразных сред; уровня жидкости, находящейся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением.
Рассмотрим принципиальную схему дифманометра поплавкового с цилиндрическими сосудами, расположенными U-образно (рис. 12-4-1). Здесь большее давление р1подается в широкий (плюсовый) сосуд, а меньшее р2 действует на поверхность рабочей жидкости другого сосуда, называемого минусовым или сменным. Для получения необходимой перестановочной силы диаметр поплавка должен иметь достаточные размеры. Диаметр поплавка в свою очередь определяет оптимальные размеры площади поперечного сечения сосуда, в котором он находится. Размеры минусового сосуда (диаметр и высота) обычно выбираются.в зависимости от измеряемого перепада давления.
Таким образом, изменяя у поплавковых дифманометров этого типа только размеры минусового сосуда, представляется возможность менять верхние пределы измерений в широком интервале от 0,063 до 1,0 кгс/см2 (от 0,0063 до 0,10 МПа), что является большим достоинством поплавковых дифманометров с сосудами, расположенными U-образно,
Под действием измеряемой разности давлений р1— р2рабочая жидкость в минусовом (сменном) сосуде поднимается на высоту h1 а в широком (плюсовом) сосуде опустится на высоту h2. Тогда разность уровней рабочей жидкости в сосудах будет равна:
(12-4-1)
Если f— площадь сечения сменного сосуда, a F — широкого сосуда, то равенство объемов дает:
(12-4-2)
где D — внутренний диаметр широкого сосуда, м; d — внутренний диаметр сменного сосуда, м.
Уравнение равновесия рабочей жидкости в дифманометре имеет
вид: (12-4-3)
где рр — плотность рабочей жидкости, кг/м3; рВ — плотность вещества, находящегося над рабочей жидкостью, кг/м3. Из уравнений (12-4-1) и (12-4-2) следует, что
(12-4-5)
Подставляя (12-4-4) в уравнение (12-4-3), получаем:
Если считать, что поплавок разгружен от действия сил трения в механизме прибора и сил поверхностного натяжения жидкости то высота перемещения уровня жидкости в широком сосуде А. будет одновременно являться и высотой хода поплавка,
Решая уравнение (12-4-4) относительно d, получаем:
Значение h, соответствующее предельному номинальному перепаду давления Δрн дифманометра, в общем случае выражается формулой