Трубчато-пружинные манометры

Классификация манометров

По принципу действия манометры можно разделить на следующие группы:

Жидкостные манометры – в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости.

Грузопоршневые манометры – в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением, создаваемым весом поршня и грузов.

Деформационные манометры - – в которых измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругого чувствительного элемента.

Электрические манометры – принцип действия которых основан на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления.

Жидкостные и поршневые манометры применяют преимущественно для поверки и градуировки приборов, измеряющих давление, а также при лабораторных исследованиях.

 

Трубчато-пружинные манометры

В трубчато-пружинном манометре упругим чувствительным элементом является трубчатая пружина. Схема устройства трубчато-пружинного манометра приведена на рис. 7.1, а.

Упругий элемент этого прибора представляет собой согнутую по кругу полую трубку 5, имеющую в сечении форму эллипса или удлиненного овала. Один конец этой трубки впаян в держатель 11, второй конец заглушён пробкой 9. Держатель прикреплен к корпусу 4 манометра винтами и имеет выступающий из корпуса штуцер / с резьбой, посредством которого подсоединяют прибор к измеряемой среде. Внутри штуцера имеется канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки 5. В верхней части держа­теля расположена площадка, на которой смонтирован передаточ­ный механизм. Свободный конец трубки шарнирно соединен с по­водком 10, второй конец которого также шарнирно связан с зуб­чатым сектором 8. Сектор может свободно вращаться вокруг оси, проходящей через его середину и фиксированной в отверстиях нижней и верхней пластин механизма 7.

Сектор 8 зубчатым зацеплением соединен с трибкой (малень­кой шестерней), не видимой на рисунке. Трибка жестко сидит на оси, проходящей через те же пластины, что и ось сектора.

Схема устройства трубчато-пружинного манометра

Чтобы избежать мертвого хода, к трибке присоединен упру­гий металлический волосок 6, другой конец которого крепится к какой-либо неподвижной части манометра. Таким образом, трибка всегда прижата к сектору силой упругости волоска, поэ­тому в зацеплении нет зазоров, которые являются причиной мертвого хода. На ось трибки плотно насажена стрелка 2. Под дей­ствием давления трибка раскручивается и тянет поводок, который поворачивает сектор 8 вокруг оси. Поворачиваясь, сектор вращает трибку с насаженной на ее ось стрелкой, указывающей на шкале 3 величину измеряемого давления.

 

 

Манометр с многовитковой (геликоидальной) пружиной

 

Винтовая трубчатая пружина (геликоидальная) представляет собой полую спиральную трубку с витками, расположенными по винтовой линии. В сечении эта пружина имеет форму эллипса или удлиненного овала.

Самопишущие манометры с вин­товой трубчатой пружиной пред­назначены для измерения и записи давления жидкости, пара и газов и относятся к группе технических манометров. Устройство самопи­шущего манометра с геликоидаль­ной пружиной показано на рис. 7.2. Измеряемое давление подво­дится к штуцеру 2, закрепленному в нижней части корпуса прибора (не показанного на рисунке), и через капиллярную трубку / воз­действует на геликоидальную пру­жину 5.

Рис. 7.2. Схема манометра с винто­вой трубчатой пружиной

Один конец пружины припаян к угольнику, который крепится к корпусу, другой — соединен с осью 6. При повышении давления свободный конец пружины пере­мещается в направлении, пока­занном стрелкой, и вращает ось 6. Вращение оси через закрепленный на ней рычаг 7 и тягу 10 передается рычагу 4, жестко сидящему на одной оси со стрелкой 3. Таким образом, изменение давления пере­мещает на пропорциональный угол стрелку 3, на конце которой закреплено перо //. Перо записывает изменения давления на диаграммном бланке 12, перемещаемом часовым механизмом или синхронным электродвигателем СД-60. На рычаге 7 имеется ползун 8 с винтом 9. Вращением винта 9 при регулировке прибора можно изменять размах стрелки 3 при одном и том же значении измеряемого параметра.

 

Мембранные манометры

В мембранном манометре упругим чувствительным элементом является мембрана (упругая пластина) или мембранная коробка. Устройство мембранного манометра показано на рис. 7.3.

Давление, подаваемое на штуцер 1, действует на мембрану 3, и зажатую между крышками 2 и 10 корпуса. Под действием давле­ния мембрана прогибается, и прогиб ее через толкатель 4, рычаг 9 и сектор 8, расположенные в корпусе 7, приводит к пропорциональному угловому перемещению стрелки 6. При этом стрелка по шкале 5 показывает значение измеренного давления.

 

 

Рис. 7.3. Мембранный манометр

Рис. 7.4. Дифманометр с вялой мембраной

 

Снльфонный манометр.

Принцип дей­ствия прибора основан на пневматической силовой компенсации. Измеряемое давление или разрежение действует на сильфон 9.

Сильфонный тягонапоромер ТНС-П Сильфонный самопишущий манометр

и передается рычагу 8, который перемещает заслонку 4 относительно сопла 5. При этом давление на выходе пневмоусилителя 6 изме­няется и с выхода поступает в линию дистанционной передачи и на сильфом обратной связи 7. Усилие обратной связи, действуя через рычаг 1 и сухарик 2 на рычаг 8, держит заслонку 4 относи­тельно сопла 5 на расстоянии, соответствующем значению измеря­емого параметра. Таким образом, давление на выходе пневмоуси­лителя будет соответствовать значению измеряемого параметра. Регулировка прибора осуществляется перемещением сухарика 2 вдоль рычагов 1 и 8. Настройка нулевого значения выполняется пружиной 3.

На рис. 7.9 показано устройство сильфонного самопишущего манометра. Давление через штуцер / подается в камеру 2, где находится сильфон 4. Внутреннее пространство сильфона сообщается с атмосферой. Внутри сильфона расположена пружина 3, противодействующая сжатию его. В дно сильфона упирается штифт 5, соединенный с рычагом 6, передающим движение от сильфона к рычагу 7. Рычаг 7 тягой 8 соединен с рычагом 9, передающим движение стрелке 10 с укрепленным на ней пером.

Классификация термометров

Приборы для измерения температуры подразделяются на следующие виды:

1. Термометры расширения, в которых используется изменение объема или линейного размера тел при измерении температуры:

- жидкостные (стеклянные) - основанные на тепловом расширении тел.

- деформационные (дилатометрические) - основанные на разности коэффициентов линейного расширения твердых тел.

- биметаллические – имеющие чувствительные элементы в виде пружин различной формы из двух металлов с разными коэффициентами расширения.

2. Манометрические термометры – основанные на свойстве жидких и газообразных веществ, заключенных в замкнутом объеме, изменять свое давление при изменении температуры.

3. Термометры сопротивления – основанные на свойстве металлов и сплавов в зависимости от температуры изменять электрическое сопротивление.

4. Термоэлектрические термометры – основанные на термоэлектрическом эффекте – свойстве двух разнородных проводников, одни концы которых электрически соединены, под влиянием теплового воздействия на спай создавать на противоположных концах ЭДС, т.е. термопары.

 

Биметаллические термометры

Чувствительный элемент биметаллического термометра пред­ставляет собой пружину, состоящую из двух, спаянных по всей плоскости пластин, имеющих существенно различные термические коэффициенты линейного расширения. Изменение температуры вызывает различное линейное удли­нение пластин. Так как пластины не могут перемещаться относительно друг друга, пружина прогибается в сторону пластины, имеющей мень­ший термический коэффициент линей­ного расширения. Чем больше раз­ница термического коэффициента линейного расширения пластин, тем больший прогиб пружины при из­менении температуры.

При изменении температуры биметаллическая пружина 1 прогнется вниз. При этом тяга 2 повернет стрелку 4 вокруг оси 3. Стрелка покажет но шкале 5 значение измеренной температуры.

 

 

Манометрический термометр

 

Капилляр 2 изготовляется из бесшовной сталь­ной или медной трубки внутренним диаметром 0,1—0,5 мм. Длина капилляра может изменяться от нескольких сантиметров до де­сятков метров в зависимости от расстояния между местом изме­рения и вторичным прибором. Вторичным прибором служит ма­нометр с трубчатой одновитковой или многовитковой пружиной 6. Перемещение свободного конца пружины с помощью передаточ­ного механизма 5 преобразуется в перемещение пера 4 на диа­грамме 3.

 

 

Объемный счетчик СВШ

 

 

На рисунке показана схема работы объемного счетчика СВШ с овальными шестернями. Шестерни размещены внутри пустотелого закрытого корпуса на двух параллельных осях. Ось одной из шестерен вращает счетный механизм, расположенный снаружи крышки. Поверхности шестерен должны возможно ближе прилегать к поверхности корпуса, так как от этого зависит точность измерения. При протекании жидкости через измерительную камеру под дейст­вием разности давлений на входе и выходе возни­кает вращающий момент, обусловленный овальной формой шестерен. При каждом обороте шестерни подают определенный объем жидкости из входной полости камеры в выходную. Следовательно, объем­ное количество жидкости, протекающей через счет­чик, равно произведению измерительного объема камеры на число оборотов шестерен. Таким образом, измерение объема жидкости сводится к измерению числа оборотов. За время одного рабочего цикла из измерительной камеры вытесняются четыре серпообразных объема (заштрихованы), которые и составляют измери­тельный объем камеры.

Такие счетчики выпускаются для измерения объема воды, лег­ких нефтепродуктов и масел. В последнее время их применяют на нефтяных промыслах для измерения нефти, добываемой из сква­жин. Калибр выпускаемых счетчиков от 12 до 250 мм, предел измерения от 0,01 до 250 м³/ч. Погрешность измерения ±0,5— 1,0%.

Классификация уровнемеров

По назначению приборы делятся на:

- сигнализаторы, контролирующие предельное значение уровня,

- уровнемеры, непрерывно измеряющие значение уровня

- измерители раздела двух сред.

 

По принципу действия:

- механические (поплавковые)

- пьезометрические (манометрические)

- электрические (кондуктометрические, емкостные)

- Акустические (ультразвуковые)

 

Уровнемер УДУ-5

 

Схема прибора УДУ-5, являюще­гося основной базовой конструкцией, показана на рисунке. Поплавок 1 уров­немера, подвешенный на перфорирован­ной мерной ленте 2, при своем движе­нии скользит вдоль направляющих струн 3. Струны жестко закреплены на днище резервуара и натянуты натя­жными гайками 4, установленными на крышке верхнего люка резервуара. Лен­та по роликам 5 проходит через гид­розатвор 6 и вращает мерный шкив 7. Последний вращает механизм счетчика, показания которого соответствуют уров­ню нефтепродукта в резервуаре.

Уровнемер УДУ-5 предназначен для измерения уровня однородных взрыво­опасных и невзрывоопасных, агрессив­ных (с агрессивностью, не превышаю­щей агрессивность сернистой нефти) и неагрессивных, электропроводных и неэлектропроводных жидкостей в резер­вуарах промышленного назначения.

 

 

Схема уровнемера УДУ-5

АКУСТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

В акустических уровнемерах уровень определяется по времени прохождения ультразвуковых волн от излучателя до уровня жидкости. В акустических уровнемерах обычно используется принцип отражения звуковых волн от границы раздела жидкость—газ (воздух).

Блок-схема ультразвуко­вого уровнемера показана на рисунке. В комплект при­бора входят пьезоэлектриче­ские излучатели 3, электрон­ный блок 1 и вторичный при­бор 11.

Электронный блок состоит из генератора 1, задающего частоту повторения импуль­сов, генератора 2импульсов, посылаемых в измеряемую среду, приемного усилителя 4, измерителя времени 5. Генератор 1 управ­ляет работой генератора 2и схемой измерения времени. Генера­тор 2формирует короткие импульсы для возбуждения пьезо­электрического излучателя 3. Электрический импульс, преобра­зованный с помощью пьезоэлектрического излучателя в ультра­звуковой, распространяется в жидкой среде, отражается от гра­ницы раздела жидкость—воздух и возвращается обратно, воздействуя на приемный излучатель, где снова преобразуется в электрический импульс.

Рис. 10.7. Блок-схема ультразвукового уровнемера

Классификация манометров

По принципу действия манометры можно разделить на следующие группы:

Жидкостные манометры – в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости.

Грузопоршневые манометры – в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением, создаваемым весом поршня и грузов.

Деформационные манометры - – в которых измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругого чувствительного элемента.

Электрические манометры – принцип действия которых основан на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления.

Жидкостные и поршневые манометры применяют преимущественно для поверки и градуировки приборов, измеряющих давление, а также при лабораторных исследованиях.

 

Трубчато-пружинные манометры

В трубчато-пружинном манометре упругим чувствительным элементом является трубчатая пружина. Схема устройства трубчато-пружинного манометра приведена на рис. 7.1, а.

Упругий элемент этого прибора представляет собой согнутую по кругу полую трубку 5, имеющую в сечении форму эллипса или удлиненного овала. Один конец этой трубки впаян в держатель 11, второй конец заглушён пробкой 9. Держатель прикреплен к корпусу 4 манометра винтами и имеет выступающий из корпуса штуцер / с резьбой, посредством которого подсоединяют прибор к измеряемой среде. Внутри штуцера имеется канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки 5. В верхней части держа­теля расположена площадка, на которой смонтирован передаточ­ный механизм. Свободный конец трубки шарнирно соединен с по­водком 10, второй конец которого также шарнирно связан с зуб­чатым сектором 8. Сектор может свободно вращаться вокруг оси, проходящей через его середину и фиксированной в отверстиях нижней и верхней пластин механизма 7.

Сектор 8 зубчатым зацеплением соединен с трибкой (малень­кой шестерней), не видимой на рисунке. Трибка жестко сидит на оси, проходящей через те же пластины, что и ось сектора.

Схема устройства трубчато-пружинного манометра

Чтобы избежать мертвого хода, к трибке присоединен упру­гий металлический волосок 6, другой конец которого крепится к какой-либо неподвижной части манометра. Таким образом, трибка всегда прижата к сектору силой упругости волоска, поэ­тому в зацеплении нет зазоров, которые являются причиной мертвого хода. На ось трибки плотно насажена стрелка 2. Под дей­ствием давления трибка раскручивается и тянет поводок, который поворачивает сектор 8 вокруг оси. Поворачиваясь, сектор вращает трибку с насаженной на ее ось стрелкой, указывающей на шкале 3 величину измеряемого давления.