Преподаватель : И. В. Озерова

Давление один из важнейших параметров технологических процессов. За единицу измерения давления в Международной системе единиц ( СИ ) принят паскаль ( Па ). Эти единицы связаны следующими соотношениями : 1 кгс / см 2 = ,5 Па ; I мм вод. ст. = 9,80665 Па, 1 мм рт. ст. = 133,322 Па, 1 бар = 10 5 Па.

При измерении давления необходимо различать абсолютное ( Ра ), избыточное ( Ри ), атмосферное ( барометрическое ) давление ( Рб ), вакуум ( разрежение ) ( Рб ).

Абсолютное давление Р а параметр состояния вещества ( жидкостей, газов и паров ). Избыточное давление Р и разность между абсолютным давлением Р а и атмосферным давлением Р 6 ( т. е. давлением окружающей среды ) Ри = Ра - Рб Если абсолютное давление ниже атмосферного, то это давление называется вакуумом Рв = Рб - Ра где Р в давление ( разрежение ), измеряемое вакуумом.

Приборы для измерения давления классифицируются по принципу действия и по роду измеряемой величины. принципу действия По принципу действия приборы для измерения давления подразделяются на следующие : жидкостные жидкостные, основанные на уравновешивании измеряемого давления давлением соответствующего столба жидкости ; деформационные деформационные, измеряющие давление по величине деформации различных упругих элементов или по развиваемой силе ; грузопоршневые грузопоршневые, в которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень ; электрические электрические, основанные или на преобразовании давления в одну из электрических величин, или на изменении электрических свойств материала под действием давления.

По роду измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на : манометры манометры приборы для измерения абсолютного и избыточного давления ; вакуумметры вакуумметры приборы для измерения вакуума ; мановакуумметры мановакуумметры приборы для измерения избыточного давления и вакуума ; дифференциальные манометры дифференциальные манометры приборы для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды ; барометры барометры приборы для измерения атмосферного воздуха ; напоромеры напоромеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых избыточных давлений ; тягомеры тягомеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых разрежений ; тягонапоромеры тягонапоромеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых давлений и разрежений.

По роду измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на : манометры манометры приборы для измерения абсолютного и избыточного давления ; вакуумметры вакуумметры приборы для измерения вакуума ; мановакуумметры мановакуумметры приборы для измерения избыточного давления и вакуума ; дифференциальные манометры дифференциальные манометры приборы для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды ; барометры барометры приборы для измерения атмосферного воздуха ; напоромеры напоромеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых избыточных давлений ; тягомеры тягомеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых разрежений ; тягонапоромеры тягонапоромеры ( микроманометры ) приборы для измерения малых давлений и разрежений.

деформационные В промышленной практике измерения давления и разности давлений широкое применение получили деформационные ( с упругим чувствительным элементом ) приборы. В этих приборах давление определяется по деформации упругих чувствительных элементов или по развиваемой ими силе, которые преобразуются передаточными механизмами в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора.

трубчатые пружины, мембраны, мембранные коробки и сильфоны В качестве упругих элементов используют трубчатые пружины, мембраны, мембранные коробки и сильфоны. По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы : 1) приборы с трубчатой пружиной ( рис. а и б ); 2) мембранные приборы, упругим элементом которых служит мембрана ( рис. в ), мембранная коробка ( рис. г и д ), блок мембранных коробок ( рис. е и ж ); 3) пружинно - мембранные с гибкой мембраной ( з ); 4) приборы с упругой гармониковой мембраной ( сильфоном ) ( рис. к ); 5) пружинно - сильфонные ( рис. и ).

е ж з 1) приборы с трубчатой пружиной (рис. а и б ); 2) мембранные приборы, упругим элементом которых служит мембрана (рис. в ), мембранная коробка (рис. г и д ), блок мембранных коробок (рис. е и ж ); 3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной (з); 4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном) (рис. к); 5) пружинно-сильфонные (рис. и ). е ж з 1) приборы с трубчатой пружиной (рис. а и б ); 2) мембранные приборы, упругим элементом которых служит мембрана (рис. в ), мембранная коробка (рис. г и д ), блок мембранных коробок (рис. е и ж ); 3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной (з); 4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном) (рис. к); 5) пружинно-сильфонные (рис. и ).

Приборы с чувствительным элементом в виде гофрированных мембран, мембранных коробок и мембранных блоков применяют для измерения небольших избыточных давлений и разрежений ( манометры, напоромеры и тягомеры ), а также перепадов давления ( дифференциальные манометры ). Зависимость прогиба мембраны от измеряемого давления в общем случае нелинейная. Число, форма и размеры гофра зависят от назначения прибора, пределов измерения и других факторов. Чтобы увеличить прогиб в приборах для малых давлений, мембраны попарно соединяют в мембранные коробки, а коробки в мембранные блоки. Мембранные коробки могут быть анероидными ( г ) и манометрическими ( рис. д ). Анероидные коробки, применяемые в барометрах, герметизированы и заполнены воздухом или инертным газом при давлении 1 Па. Деформация анероидной коробки происходит под воздействием разности давления окружающей ее среды и давления в полости коробки. Так как давление в полости коробки очень мало, можно считать, что ее деформация определяется атмосферным давлением. Деформация анероидной или манометрической коробки равна сумме деформаций составляющих ее мембран. г г д д

сильфонами Третий вид упругих элементов манометров составляют особые гофрированные коробки, называемые сильфонами. Сильфон представляет собой цилиндрический тонкостенный сосуд, на боковой поверхности которого выдавлены глубокие параллельные волны ( к ). При воздействии осевой нагрузки, внешнего или внутреннего давления длина сильфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от направления приложенной силы.

Чувствительным элементом таких приборов является согнутая по дуге круга и запаянная с одного конца трубка 7 эллиптического или овального сечения. Открытым концом трубки 7 через держатель 2 и ниппель 1 присоединяют к источнику измеряемого давления. Свободный ( запаянный ) конец 8 трубки 7 через передаточный механизм соединен с осью 4 стрелки 10, перемещающейся по шкале манометра. Трубки манометров, рассчитанных на давление до 500 к Па (50 кгс / см 2 ), изготовляют из меди, а трубки манометров, рассчитанных на большее давление, из стали. Свойство изогнутой трубки некруглого сечения изменять величину изгиба при изменении давления обусловлено изменением формы сечения. Под действием давления внутри трубки эллиптическое или овальное сечение, деформируясь, приближается к круговому, что приводит к раскручиванию трубки, т. е. к угловому перемещению ее свободного конца. Это перемещение в определенных пределах пропорционально измеряемому давлению. Поэтому максимальное рабочее давление манометра должно быть ниже предела пропорциональности с некоторым запасом прочности. В соответствии с этим шкалу манометра ( верхний предел измерения ) выбирают таким образом, чтобы рабочий предел измерения ( наибольшее рабочее давление ) был не менее 3/4 верхнего предела измерения при постоянном давлении и не менее 4/3 верхнего предела измерения при переменном давлении. Верхние пределы измерения манометра выбирают из ряда 1; 1,6; 2,5; 4 и 6, где n любое целое положительное или отрицательное число. Перемещение свободного конца трубки под действием давления весьма невелико, поэтому в конструкцию прибора введен передаточный механизм, увеличивающий масштаб перемещения конца трубки. Зубчато - секторный передаточный механизм показан на рис Он состоит из зубчатого сектора 9, шестерни 5, сцепляющейся с сектой ром, и спиральной пружины 6. На оси шестерни 5 закреплена указывающая стрелка 10 манометра. Пружина 6 одним концом прикреплена к оси шестерни, а другим к неподвижной точке платы 3 механизма. Пружина, выбирая зазоры в зубчатом зацеплении и шарнирных соединениях передаточного механизма, исключает люфт стрелки !

1 - поршень, 2-камера, 3-штуцера, 4-тарелка, 5-эталонные грузы, 6-поршень, 7-колонка, 8-воронка, 9-маховик, 10-вентиль

Принцип действия поршневого манометра основан на уравновешивании сил, создаваемых, с одной стороны, измеряемым давлением, а с другой стороны грузами, действующими на поршень, помещенный в цилиндр. Прибор состоит из колонки 7 с цилиндрическим шлифованным каналом и поршня 6, несущего на своем верхнем конце тарелку 4 для нагружения ее эталонными грузами 5. Поршень 1 винтового пресса служит для подъема и опускания поршня так, чтобы при любых нагрузках поршень 6 был погружен в цилиндр примерно на 2 / з своей высоты. Камеру 2 поршневого манометра заполняют трансформаторным, вазелиновым или касторовым маслом через воронку 8. Давление в системе создают с помощью винта с маховиком 9 и поршня 1. Штуцеры 3 служат для установки поверяемого и образцового манометров. Вентиль 10 предназначен для слива масла. В процессе измерений для устранения вредных сил трения поршня 6 о стенки цилиндрического канала колонки 7 поршень 6 вручную приводят во вращение. Поршневой манометр может быть использован для поверки манометров как с помощью грузов, так и с помощью образцового манометра.

Действие пневматических приборов основано на пневматической силовой компенсации. Преобразователь предназначен для непрерывного преобразования усилия, развиваемого чувствительным элементом датчика, в стандартный пневматический сигнал и используется а датчиках, в которых изменение измеряемого параметра может быть преобразовано в изменение силы. 13ДИ30 13ДД11 МС-П

Принципиальная схема МС-П А-Б – Т-образный и Г-образный рычаги, 1 – подвижная опора, 2- корректор «0», 3- сопло, 4-пневмореле, 5-сильфон обратной связи, 6-измерительный сильфон Индикатор рассогласования «Сопло-заслонка» 1-капилляр, 2-гайка, 3-сопло, 4- заслонка, 5-винт,6-спец.винт, 7- рычаг Т-образный, 8-скоба, 9- плоские пружины, 10-плита Пневмореле 1. 3, 5, 6, - камеры, 2,4 –клапаны, 7 - дроссель

Общий вид МС-ПВнешний вид МС-П

Тензорезисторные измерительные преобразователи ИП «Сапфир» обеспечивают непрерывное преобразование давления в унифицированный электрический токовый сигнал дистанционной передачи. Действие прибора основано на использовании тен- зометрического эффекта в полупроводниковом материале. Сапфир-22ДИ Сапфир-22ДА

Тензорезисторные измерительные преобразователи ИП «Сапфир» обеспечивают непрерывное преобразование давления в унифицированный электрический токовый сигнал дистанционной передачи. Действие прибора основано на использовании тен- зометрического эффекта в полупроводниковом материале. Внешний вид