Все сигнализаторы имеют релейные статические характеристики. К сигнализаторам давления следует отнести электроконтактные манометры. Недостатками их являются малая разрывная мощность (10 В А) и нечеткое срабатывание контактов из-за колебаний стрелки, обусловленных изменением давления и вибрацией оборудования. Поэтому преимущественное распространение получили контактные датчики-реле давления и разности давлений. Они не показывают измеряемого давления, но четко переключают контакты при заданных значениях.
Датчики-реле давления (ДРД) выпускаются разными фирмами и имеют различные конструкции. В качестве чувствительного элемента чаще всего используется сильфон. Иногда применяется мембрана или мембранная коробка. Размеры чувствительного элемента и жесткость пружины, противодействующей его деформации, определяют диапазон контролируемых давлений. ДРД одного типа могут оснащаться разными контактными системами. Этим определяется вид статических характеристик.
Для примера рассмотрим одинарный (одноблочный) ДРД типа RT, рис.6 а. Деформация сильфона 2 и положение штока 3 в нем зависят от контролируемого давления Р и затяжки пружин / и 8. Натяг пружины 8 можно изменять вращением винта с головкой в виде рукоятки 10. При этом гайка 9 с указателем заданного давления срабатывания Рсконтактов 4 перемещается вертикально. Статическая характеристика ДРД отражает состояние контактов, которые в зависимости от давления Р могут занимать два положения: 0 - разомкнуто; 1 - замкнуто, рис.6 г.
Когда давление Р ниже заданного, рычаг 7 действует на контактную систему так, что нижний контакт замкнут, а верхний - разомкнут. Левый конец рычага 7 находится в кольцевом зазоре между дисками 5 и б. Поэтому обратное переключение контактов происходит при давлении, отличающемся от заданного на величину зоны возврата ΔВ . Чтобы изменить зазор, диск 5 выполняется в виде круглой гайки, на наружном ободе которой нанесены значения настроенной зоны возврата. Поскольку рычаг 7 действует на контактную систему 4 через предварительно деформированную плоскую пружину, изображенную в виде петли, контакты переключаются резко, а зона возврата не может быть равной нулю даже при отсутствии зазора между дисками.
Некоторые ДРД рассматриваемого типа имеют защелку, которая фиксирует контакты после срабатывания. Обратное переключение контактов в них происходит лишь после нажатия кнопки деблокировки при условии изменения давления на величину зоны возврата.
Чтобы осуществить трехпозиционное регулирование, ДРД оснащают контактной системой, имеющей два рычага, каждый из которых действует на свой подвижный контакт, рис.6 б, д. В дисках 6 и 12 сделаны кольцевые проточки, в которых размещаются свободные концы рычагов 7а и 76. Высота проточек, а следовательно, и ширина зон возврата ΔВ неизменяемы. Зону нечувствительности ΔН можно настраивать вращением диска 12, с нижней частью которого соединяется указатель 11. Давление срабатывания Рссдвоенной контактной системы 13 определяется затяжкой пружины 8.
Пока давление Р находится в пределах зоны нечувствительности Ан, оба контакта разомкнуты. Когда оно становится ниже значения Рс-0,5 ΔН, замыкается нижний контакт. После повышения давления на величину зоны возврата ΔВ этот контакт размыкается. Если давление Р достигает значения Рс+ 0,5 ΔН то замыкается верхний контакт. Он размыкается при снижении давления на величину ΔВ. Минимальная зона нечувствительности получается, когда диск 12 соприкасается с диском 6. Она немного превышает удвоенную ширину зоны возврата.
Датчик-реле разности давлений (ДРРД) содержит два сильфона, действующих на общий шток 3 в противоположных направлениях, рис.5.19 в, е. Размеры сильфонов 2 и 16 одинаковы. Усилие сжатия пружины 8 направлено сверху вниз. Оно настраивается при помощи диска 15, вращение которого передается штоку с резьбой. К патрубку 14 подводится высокое давление Р1а к патрубку 17 - низкое давление Р2. Когда разность давлений АР = Р1 -Р2становится ниже настроенной разности давлений срабатывания АР с, нижний контакт замыкается, а верхний - размыкается. При увеличении разности АРсна величину зоны возврата Авпроисходит обратное переключение контактов. ДРРД также могут оснащаться контактной системой с двумя рычагами и иметь характеристику трехпозиционного реле.
Сдвоенный (двухблочный) ДРД применяется обычно для отключения компрессора при понижении давления всасывания Р/или повышении давления нагнетания Р2. Могут быть и другие варианты использования прибора. Принцип действия его основан на уравновешивании сил давления, действующих на сильфоны, силами упругих деформаций пружин и сильфонов.
7. Дифференциальные манометры (дифманометры) применяют в различных отраслях промышленности для измерения перепада давления, расхода жидкостей, газов и пара по перепаду давления в сужающем устройстве и уровня жидкости, находящейся под атмосферным, избыточным или вакуумметрическим давлением. Кроме того, некоторые типы дифманометров используются в качестве тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров.
Ниже рассматриваются выпускаемые дифманометры следующих типов: колокольные, кольцевые, поплавковые, мембранные и сильфонные. Эти приборы в зависимости от наличия (или отсутствия) устройства для отсчета и дистанционной передачи показаний (электрической, пневматической и др.) подразделяются на следующие разновидности:
1. Дифманометры с отсчетными устройствами, у которых перемещение чувствительного элемента (подвижных частей механизма), вызываемое действием давления или разности давлений, непосредственно или при помощи дополнительных устройств в самом приборе используется для показания или записи.
2. Дифманометры с отсчетными устройствами или без них, снабженные передающими преобразователями с унифицированными выходными сигналами переменного тока и составляющие с вторичными взаимозаменяемыми приборами отдельные измерительные комплекты.
3. Дифманометры с отсчетными устройствами или без них, снабженные передающими преобразователями с унифицированными выходными сигналами постоянного тока или пневматическим сигналом и предназначенные для работы с взаимозаменяемыми вторичными показывающими и самопишущими приборами и регуляторами, а дифманометры с выходным сигналом постоянного тока — с информационно-вычислительными машинами.
Указанные выше дифманометры или вторичные приборы, работающие в комплекте с ними, могут иметь дополнительные устройства для сигнализации, интегрирования и др.
Дифманометры колокольные
Дифманометры колокольные могут быть использованы для измерения расхода газа по перепаду давления в сужающем устройстве. Эти дифманометры можно применять также для измерения малых избыточных и вакуумметрических давлений газа, а также перепадов давления.
Наибольшее распространение из числа колокольных дифманометров получили приборы, использующие один колокол, плавающий в жидкости и перемещающийся под воздействием давления или разности давлений газа. Таким образом, перемещение колокола может служить мерой измеряемого давления или перепада давления газа. Бывают колокольные дифманометры с двумя колоколами и двухжидкостные, но они распространения не получили.
В приборах с колоколом, свободно плавающим в жидкости, измеряемый перепад давления уравновешивается силой, возникающей вследствие увеличения силы тяжести при его подъеме. Этот способ уравновешивания обычно называют гидростатическим.
Уравновешивание измеряемого давления или перепада давления, воспринимаемого колоколом, может осуществляться с помощью специального груза или упругими силами винтовой пружины. Такой способ уравновешивания обычно называют механическим. Способ уравновешивания с помощью груза широкого распространения не получил и в приборах, выпускаемых в настоящее время, не реализуется.
У дифманометров колокольных с гидростатическим уравновешиванием колокол должен быть толстостенным и с достаточно большой рабочей площадью. В качестве разделительной жидкости в этих приборах применяют ртуть. Колокольные дифманометры этого типа в настоящее время не изготовляют и не применяют, У дифманометров колокольных с уравновешиванием упругими силами винтовой пружины колокола изготовляют тонкостенными, а в качестве разделительной жидкости применяют трансформаторное масло. Форма колоколов у дифманометров колокольной системы может быть разнообразной, но в большинстве случаев колокола выполняются цилиндрической формы, ход которых пропорционален измеряемому давлению или перепаду давления. Имеются также дифманометры с колоколами, внутренние стенки которых имеют профилированную форму, ход этих колоколов пропорционален квадратному корню из значения измеряемого перепада давления. Дифманометры этого типа вследствие сложности изготовления профилированного колокола и необходимости применения в качестве разделительной жидкости ртути распространения не получили.
Рассмотрим колокольный дифманометр, схематически показанный на рис. 12-2-1. У этого прибора колокол, подвешенный на постоянно растянутой винтовой пружине, частично погружен в разделительную жидкость (трансформаторное масло), налитую в сосуд.
Дифманометры кольцевые
Дифманометры кольцевые применяют в промышленности для измерения расхода газа по перепаду давления в сужающем устройстве. Дифманометры этого типа используются также для измерения малого вакуумметрического и избыточного давления газа.
Схема дифманометра кольцевого показана на рис. 12-3-1.
Дифманометр представляет собой замкнутое полое кольцо, разделенное
верху непроницаемой перегородкой, а в нижней своей части на угол, равный ά, заполненное разделительной жидкостью (водой или трансформаторным маслом). Кольцо может поворачиваться на некоторый угол φ (обычно 40—50°) около оси, перпендикулярной плоскости окружности. "Осью кольца является опорная призма (одна или две), расположенная в центре кольца и опирающаяся на стальную подушку (одну или две), заделанную в кронштейне, который на схеме не показан. К нижней части кольца прикреплен груз G, который создает противодействующий момент и определяет максимальное значение угла поворота кольца при заданном верхнем пределе измерения разности давлений.
Давления р1и р2 к обеим полостям кольца, образованным перегородкой и разделительной жидкостью, подводятся посредством гибких резиновых трубок. Противодействующий момент, создаваемый резиновыми трубками, мал и не оказывает существенного влияния на угол поворота кольца. Подвижная система дифманометра до заполнения кольца разделительной жидкостью и снятом грузе G балансируется с помощью специальных грузов так, чтобы центр тяжести подвижной системы совпадал с осью вращения.