Манометр принцип работы: Классификация манометров

Содержание

Пьезоэлектрические манометры

Действие пьезоэлектрических манометров основано на свойствах некоторых кристаллических веществ создавать электрические заряды под действием механической силы. Это явление называется пьезоэффектом.

Пьезоэффект наблюдается у кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли, титаната бария и некоторых других веществ. Особенностью пьезоэффекта является его беэынерционность. Заряды возникают мгновенно в момент приложения силы. Это обстоятельство делает пьезоэлектрические манометры незаменимыми при измерении и исследовании быстропротекающих процессов, связанных с изменением давления (индицирование быстро­ходных двигателей, изучение явлений кавитации, взрывных реакций и т. п.).

 

Для изготовления пьезоэлектрических чувствительных элементов наиболее широко применяется кварц, сочетающий хорошие пьезоэлектрические свойства с большой механической прочностью, высокими изоляционными свойствами и независимостью пьезоэлектрической характеристики в широких пределах от изменения температур. Пьезоэлектрическая постоянная кварца практи­чески не зависит от температуры в пределах до 500° С. При температурах выше 500° С она быстро уменьшается и при температуре 570° С становится равной нулю, т. е. кварц теряет пьезоэлектрические свойства.

Устройство пьезокварцевого манометра показано на рисунке. Корпус 1 манометра ввернут в гайку 2, снабженную ниппелем для присоединения к объекту измерения. В нижней части корпус герметически закрыт мембраной 3, образующей дно корпуса. На мембрану положена металлическая шайба 4 с цилиндрической выточкой для помещения кварцевой пластины 5. На кварцевую пластину кладется плитка 6, на которую укладывается вторая кварцевая пластина, покрываемая металлической шайбой 7. В центре верхней плоскости шайбы 7 помещается стальной шарик 8.

Пакет из кварцевых пластин и стальных шайб поджимается гайкой 9, образующей крышку манометра. Кварцевые пластины располагаются так, чтобы грани с отрицательным зарядом были обращены к средней плитке, а стороны с положительным зарядом — к шайбам 4 и 7. К средней плитке 6 припаян проводник, выходящий из корпуса через отверстие в стенке, втулку 10 и янтарный изолятор.

Возникающие на гранях кристалла электростатические заряды сохраняются (при отсутствии утечки) во время действия силы и исчезают в момент прекращения ее действия.

Так как возникающие заряды очень малы, то прямое измерение их невозможно. Для этого необходимо использовать такие приборы, которые не расходовали бы возникающих зарядов. Поэтому применяют вольтметры постоянного тока на электрометрических лампах в сочетании со шлейфовым или катодным осциллографом, а также электростатические вольтметры.

Погрешность измерения пьезоэлектрическим манометром составляет ± 1,5—2 %.

 

Тензометрические датчики давления

 

Предназначен для измерения быстро меняющихся давлений жидких и газообразных сред в частотном диапазоне О…500 Гц.

 

 

1 — штуцер; 2 — мембрана; 3 — подушка; 4 — тензорезисторы; 5 — сгакан чувствительного элемента; 6 — корпус; 7 — кабельная перемычка-К^ — сопротивление для компенсации температурной погрешности чувствительности; Rp, — сопротивление для компенсации температурной погрешности нуля

 

 

 

Принцип работы

Чувствительный элемент представляет собой цилиндрический стакан, на внутренней и наружной поверхностях которого наклеены проволочные тензорезисторы, соединенные в мостовую схему. сти от изменения температуры.

Сопротивление R предназначено для компенсации температурной погрешности нуля.

Мембрана изготовлена из стальной ленты 12Х18Н10Т ГОСТ 4986-79.

Заделка мембраны с корпусом датчика осуществляется контактной сваркой.

На контакты диагонали мостовой схемы датчика подается напряжение питания. Выходной сигнал с датчика подается на усилительно-преобразующую аппаратуру.

Разделительная мембрана с эффективной площадью 5эф преобразует давление Рх в усилие 7-х, которое через подушку передается на стакан сечениям F. Под действием усилия стакан деформируется. Деформация стакана ех воспринимается тензорезистора-ми с коэффициентом тензочувствительности S. В результате этого изменяется сопротивление тензоре-зисторов на величину sR (в относительных единицах).

 

Технические характеристики:

  • Диапазоны измерений: О…4; 0…3; О…2; О…1,5; 0…1; О…0,5 МПа.
  • Допустимая рабочая нагрузка 125 % Рном.
  • Допустимое перегрузочное давление 1,5 Рном.
  • Напряжение питания датчика: 12±2,4 В (эфф.) с частотой 2500±250 Гц; 12±2,4 В постоянного тока.
  • Сопротивление электрической изоляции между любым из контактов вилки разъема и корпусом датчика: в нормальных условиях не менее 100 МОм; при относительной влажности 98% и температуре 40°С не менее 5 МОм.
  • Основная погрешность в пределах ±0,8%.
  • Тип штепсельной вилки 2РМ14КПЭ4Ш1В1.
  • Присоединительная резьба М20х1,5 — 6g.
  • Габаритные размеры (0 хН) не более 0 53,1х100 мм.
  • Масса датчика (без заглушек) не более 0,55 кг.
  • Условия эксплуатации: температура окружающей среды до 40°С, относительная влажность 98%.

 

Деформационные манометры

В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов, деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, через рычаги передается на стрелку или перо прибора. При снятии давления чувствительный элемент возвращается в первоначальное положение под воздействием упругой деформации.

Рисунок 1 — Деформационные манометры

 

Деформационные манометры нашли широкое применение в промышленности, что обусловлено простотой и надежностью конструкции, наглядностью показаний, малыми габаритами, высокой точностью и широкими пределами измерения. В качестве измерительных элементов деформационных манометров и измери-тельных преобразователей давления, разрежения и перепада давлений используют одновитковую трубчатую пружину (рис. 1а), сильфон (рис. 1б), мембранную коробку

(рис. 1в), многовитковую трубчатую пружину (рис. 1г), вялую мембрану (рис. 1д), жесткую мембрану (рис. 1е).

 

Рисунок 2 — Трубчатопружинный деформационный манометр

 

В трубчатопружинном манометре с одновитковой трубчатой пружиной

(рис. 2), получившем наибольшее распространение, чувствительным элементом является трубчатая пружина 2, представляющая собой полую трубку овального или эллиптического сечения, согнутую по дуге окружности на 180–270 град. Маленькая ось эллипса трубки располо-жена параллельно, а большая – перпендикулярно плоскости чертежа. Один конец трубчатой пружины жестко соединен с держателем 1, укрепленным винтами в круглом корпусе 3 манометра. Держатель имеет резьбовой ниппель, предназначенный для крепления при-бора на трубопроводе или аппарате, в котором измеряется давление. Свободный конец пружины поводком связан с передаточным механизмом 7 , состоящим из зубчатого сектора и сцепленной с ним шестеренки, на ось которой насажена

стрелка 4. Для устранения мертвого хода стрелки, вызванного люфтами в соединениях, пере-даточный механизм снабжен упругим спиральным волоском 5. Внутренний конец волоска крепится на оси стрелки, а внешний – на неподвижной плате механизма. Волосок постоянно прижимает шестеренки со стрелкой в направлении, противоположном перемещению звеньев механизма под действием давления, что устраняет влияние люфтов в соединениях, и стрелка прибора начинает двигаться одновременно с отклонением чувствительного элемента. Под действием давления среды, сообщающийся с внутренней полостью трубчатой пружины, последняя несколько распрямляется, свободный конец перемещается и тянет за собой поводок, который через передаточный механизм вызывает перемещение стрелки по шкале прибора. Раскручивание трубчатой пружины, согнутой по дуге окружности, обусловлено тем, что при подаче давления ее эллиптическое сечение стремиться перейти в круглое. При этом малая ось эллипса, расположенная в плоскости чертежа, увеличивается, и волокна пружины, находящиеся на радиусе r1, переходят на больший радиус r1′, а волокна, находящиеся на радиусе r2, переходят на меньший радиус r2′. Так как длина трубчатой пружины остается неизменной, а один конец ее жестко заделан в держателе, в пружине возникают внутренние напряжения, приводящие к ее раскручиванию и перемещению свободного конца. Последний и, следовательно, стрелка прибора перемещаются пропорционально изменению измеряемого давления, поэтому манометр имеет равномерную шкалу.

 

Устройство и принцип действия манометра ВП3-У

Деформационный манометр Бурдона

Манометр (от греческого manos – редкий, неплотный и metreo-измеряю) – прибор для измерений избыточного давления (давления выше атмосферного) паров, газов или жидкостей, заключенных в замкнутом пространстве. Разновидностью манометра является вакуумметр – прибор для измерений давления, близкого к нулю и мановакуумметр прибор для измерений разряжения и избыточного давления.

Самыми популярными у потребителей являются манометры с трубкой Бурдона или деформационные манометры, конструкцию которых придумал Э. Бурдон в 1849г.
Трубка Бурдона – главный конструктивный элемент манометра, его чувствительный элемент, являющийся первичным преобразователем давления.
Трубка Бурдона выполнена обычно из латуни или фосфористой бронзы, имеет на низкие давления форму полукруга, на средние и высокие давления форму витка. Одним концом трубка соединена с входным штуцером манометра, который является присоединительным элементом к измеряемой среде а второй конец запаян и расположен консольно. Путем применения трубок более сложной формы (спиральной, винтообразной) можно получать приборы с большей чувствительностью, но меньшим пределом измерения.

Принцип действия деформационных манометров.

Под давлением среды консольно расположенный конец трубки Бурдона перемещается – трубка старается распрямиться. Величина этого перемещения пропорциональна величине давления.

Несложная рычажно-зубчатая передача приводит в движение стрелку, указывающую на шкале прибора величину давления. Такое устройство имеют большинство манометров отечественных марок МП, МТП, ДМ ТМ, М 3/1, ОБМ, МТИ, МПТИ, МО, немецкие манометры Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG и манометры других производителей.

Схема устройства манометра с трубкой Бурдона

1-трубка Бурдона, 2-тяга передаточного механизма, 3-зубчатый сектор, 4-стрелка, 5-штуцер

Кроме стрелочных манометров, широко применяются бесшкальные манометры (имеющие подобную схему устройства) МЭД с унифицированными электрическими выходными сигналами, используемые в системах контроля, автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами.
Существенным недостатком деформационных манометров является гистерезис.

Суть явления: деформируемый элемент трубка Бурдона, подвергнутый воздействию высокого давления, при последующих измерениях будет давать несколько завышенные показания. То же относится и к вакуумметру, который после откачки до глубокого вакуума будет, напротив, занижать показания. Учитывая, что система вакуумного насоса работает в диапазоне давлений от атмосферного до 0,133 Па (10 в -3 мм рт. ст.), такие перепады будут отрицательно сказываться на точности деформационного манометра.

Для предотвращения повреждения деформационных манометров из-за значительных перепадов давления в измерительных системах предусматривается кран или клапан, отключающий прибор в промежутках между измерениями.

Электрические манометры — принцип действия, устройство | Электронщик

В научно-исследовательских работах применяется электрический манометр.

Он предназначен для измерения давления на участке цепи. Устройство имеет такие преимущества, как компактный размер по сравнению с другими, простота в использовании, возможность управления на расстоянии и обеспечение точности проводимых измерений.

Все устройства делятся по типу:

  • индуктивные;
  • емкостные;
  • тензометрические;
  • пьезоэлектрические.

Также приборы разделяются по принципу работы:

  • пружинные;
  • жидкостные;
  • мембранные;
  • сильфонные.

Принцип действия каждого вида основан на механическом сопротивлении под действием силы. Манометры, которые определяют давление, связаны с его изменением. Они помогают его определять, контролировать и регулировать. Сферой применения является химическая промышленность, теплоэнергетика, пищевая отрасль и нефтепромышленность.

Устройство манометра

Среди плюсов данного прибора могу отметить его комплектацию. В одном прочном корпусе есть основная система и все необходимые контакты. Благодаря этому не приходится устанавливать лишние фитинги.

Я отмечу также одно единственное отрицательное качество данного устройства – его небольшая мощность. Это позволяет экономить энергию при работе прибора.

Помимо прочного корпуса манометр состоит из измерительного блока, ионизатора и камеры, внутри которой находится небольшая пластина. Также там размещается активный источник энергии, за счёт которого осуществляется всё действие. Снаружи корпуса есть шкала, помогающая отслеживать измерение давления. Она перемещается на несколько делений в зависимости от показателей. Весь механизм закрыт прозрачным стеклом.

Внутри установлен электрический преобразователь, которой способствует перемещению энергии. Под действием давления образуется сила, действующая на участок цепи. Измерительный блок имеет достаточно простое строение. Он состоит из двух сильфонов, которые связаны с основным рычагом, преобразующим энергию.

Принцип действия

Основной принцип действия электрического манометра основывается на уравновешивании давления под действующей силой. При этом один его конец должен быть запаян в основной держатель, а второй связан с последовательным механизмом. Он преобразует прямое перемещение элемента и закольцовывает его по основной стрелке.

Во время использования манометра под действием давления меняются определённые характеристики материала. При этом на третьей мембране возникает сила, которая определяется её площадью. Эта сила совмещает обе пластины из кварца, в результате чего появляется заряд с такой же силой. Далее этот заряд превращается в обычный сигнал, после чего поступает по линиям связи к устройствам измерения.

В некоторых системах манометры заменяют реле. Когда оно срабатывает, происходит замыкание контактов, подключается основная обмотка к блоку питания. Затем перекрываются контакты питания, передавая энергию на насосный движок. В результате этого запускается работа насоса. Во время снижения уровня вещества в сосуде давление падает и весь процесс начинается заново.

Измерение слишком высокого давления или, наоборот, слишком слабого приводит к некоторым трудностям. В этом случае электрические манометры хорошо справляются с поставленной задачей и помогают определить давление на любом уровне.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала.

Классификация приборов давления — Манометры UAM

Манометры, с помощью которых измеряют давление, делят на группы:

По назначению:

  • Манометры – для измерения избыточного давления сред.
  • Вакуумметры – для измерения вакуума (вакуумметрического давления).
  • Мановакуумметры – для измерения как избыточного, так и вакуумметрического.

По принципу действия:

  1. Жидкосные. Функционирование данного вида приборов основано на том, что давление, которое измеряется, уравновешивается весом столба жидкости. Мерой давления служит изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах. В данную группу входят диффманометры, чашечные манометры и U-образные и пр.
  2. Грузопоршневые. Принцип работы приборов данного типа заключается в том, что давление уравновешивается усилием, которое создают калиброванные грузы, производящие воздействие на поршень, который свободно передвигается в цилиндре.
  3. Приборы, в которых показания передаются дистанционно. Функционирование данного вида приборов базируется на том, что под воздействием измеряемого давления происходит изменение тех или иных электрических свойств вещества, например электрической емкости, электрического сопротивления проводников, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и пр.

    К данной группе приборов относятся пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, сегнетовой соли, турмалина, манганиновые манометры сопротивления, ионизационные манометры, емкостные манометры, и пр.

  4. Пружинные. Это вид приборов в которых мерой давления служит деформация пружины, сила упругости которой уравновешивается измеряемым давлением. Простота конструкции и удобство пружинных приборов послужили их широкому использованию в технике.

    В эту группу входят разнообразные приборы, отличие которых основывается на использовании разных видов пружин:

Манометры с трубчатой пружиной (трубкой Бурдона).

Трубчатые пружины это трубки, согнутые кругообразно, которые имеют поперечное овальное сечение. Принцип работы: в процессе измерения давление среды производит воздействие на внутреннюю поверхность трубки, что приводит к тому, что поперечное овальное сечение трансформируется в форму близкую к округлой. Напряжения в кольцах трубки, возникающие под воздействием искривления пружинной трубки, разгибают пружину. Незакрепленный конец пружины производит движение, пропорционально величине давления, которое передается на шкалу прибора. Чтобы измерить давление
60 или 100 кгс/см2 используют кругообразные пружины, согнутые с углом витка около 270°. При необходимости измерения давления выше 100 кгс/см2 применяют пружины с витками лежащими друг над другом, с одинаковым диаметром винтовой пружины, или со
спиралеобразными витками, которые расположены в одной плоскости (плоская спиральная пружина).

Манометры с пластинчатой пружиной.

Пластинчатые пружины по своей конструкции — тонкие гофрированные мембраны кругообразной формы, зажатые или приваренные между двумя фланцами по краю, которые соприкасаются с подвергающейся измерению средой, только с одной стороны. Прогиб, вызванный соприкосновением пропорционален величине давления. С помощью стрелки движение передается на шкалу прибора. Пластинчатые пружины характеризуются
высоким перестановочным усилием. Кольцеобразное крепление данного вида пружин делает их менее восприимчивыми к вибрационному воздействию среды сравнительно с трубчатыми пружинами, но при колебаниях температуры погрешность показаний у приборов с пластинчатой пружиной выше. Опоры для мембран обеспечивают большую устойчивость к перегрузкам. Защитное покрытие пластинчатых пружин создает защиту от коррозии и позволяет применять данный вид манометров в условиях воздействия агрессивных сред. Приборы с пластинчатыми пружинами можно использовать в работе с загрязненными, высоковязкими, а также кристаллизующимися средами. Эту возможность обеспечивают открытые соединительные фланцы или широкие соединительные отверстия, а также возможность осуществлять промывку.

Манометры с коробчатой пружиной

Коробчатая пружина состоит из двух кругообразных, гофрированных, мембран, которые  герметично прилегают друг к другу. Внутренняя часть коробки подвергается давлению измеряемой среды. Поступательное движение, которое возникает под давлением пропорционально величине давления. С помощью стрелки движение передается на шкалу прибора. Манометры с коробчатой пружиной широко используют для работы с газообразными средами. Нужно учитывать, что защита от перегрузки возможна только в рамках определенных границ. С целью повышения чувствительности манометра возможна установка ряда коробчатых пружин, так называемый «пакет» пружин.

Что такое образцовые измерительные приборы?

Это приборы, которые используют для поверки точности измерения других приборов.
Классы точности образцовых манометров:

  • 0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры;
  • 0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры.

Что такое рабочие измерительные приборы?

Это измерительные приборы, используемые для осуществления непосредственных измерений.
Классы точности рабочих манометров: 0,4; 06; 1; 1,5; 2,5; 4.

Компания УАМ производит манометры, которые являются аналогами приборов, выпускаемых ведущими компаниями в данном направлении. Приборы соответствуют ГОСТам по всем параметрам (виброзащищенность, устойчивость к воздействиям климата и др.). Поскольку мы являемся производителями у нас можно приобрести приборы высокого качества по заводским ценам.

Устройство и принцип работы электроконтактного манометра

При эксплуатации теплотехнического оборудования важнейшую роль играет обеспечение безопасности не только самого оборудования, но и персонала, который его обслуживает. Для этого необходимо, чтобы рабочие параметры агрегатов не выходили за допустимые пределы, установленные заводом-изготовителем. Если же такое произошло, то необходимо, чтобы автоматика безопасности немедленно останавливала оборудование и не давала ему включаться до устранения неисправности.

В состав автоматики безопасности входит большое число приборов, каждый из которых отвечает за контроль своего параметра. Например, для контроля давления теплоносителя в котлах, системах отопления используются реле давления или электроконтактные манометры (ЭКМ).

Устройство электроконтактных манометров позволяет не только измерять избыточное давление жидкостей, паров и газов, но также и осуществлять управление внешними электрическими цепями путем включения и выключения контрольно-коммутационных контактов в схемах сигнализации, автоматики и блокировки технологических процессов.

Электроконтактные манометры изготавливаются с замыкающими и размыкающими контактами (зависит от типа исполнения) сигнального устройства, имеющими установку на срабатывание при верхнем и нижнем заданных значениях давления. Благодаря различным исполнениям ЭКМ в теплотехнике можно использовать не только для защитных целей, таких как контроль давления теплоносителя в котельных или ЦТП, но также и для управления активными компонентами данных систем – насосами, клапанами и так далее.

Принцип работы электроконтактного манометра

Алгоритм измерения давления ЭКМ идентичен пружинному манометру и основан на уравновешивании измеряемого давления силами упругой деформации трубчатой пружины. Устройство электроконтактного манометра в чем-то также похоже на пружинные манометры, но имеет свои нюансы в связи с появлением коммутационных контактов.

Измеряемое давление подается во внутреннюю полость манометрической пружины (1) (трубки Бурдона), один конец которой жестко закреплен в держателе (2) с помощью пайки, а другой свободен. При подаче давления внутрь трубки перемещение ее свободного конца через тягу (3) передается на сектор (4) и трибку (5) с насаженной на ее ось стрелкой (6). Стрелка перемещается вдоль шкалы (7) и показывает измеряемое давление. Вместе с показывающей стрелкой перемещается и поводок (8), несущий на себе контакт (9). Поводок (8), в свою очередь, перемещается между двумя подвижными поводками, несущими на себе контакты. Подвижные поводки ограничены сигнальными стрелками (10) и (11). Когда измеряемое давление достигает значения, заданного сигнальными стрелками, поводок (8) с контактом замыкается со стрелкой и тем самым происходит размыкание или замыкание электрической цепи, к которой подключены контакты ЭКМ. В результате данные коммутационные режимы можно использовать для управления оборудованием или процессами.

Вам необходимо включить JavaScript, чтобы проголосовать

Расскажите о нас друзьям:

Виды манометров и принцип работы

27 мая, 2018 admin

Манометр-это измерительный инструмент, используемый для измерения давления большего, чем давление окружающей среды. В соответствии с этим определением, датчик не измеряет давление, но показывает разницу между давлением в исследуемой системе и давлением снаружи системы, если эта разница больше нуля. Манометры не предназначены для измерения вакуумметрического давления – прибор, который позволяет сделать такие измерения — вакуумметр. На практике слово манометр часто используется для определения всех типов датчиков давления, но это неверно.

Содержание страницы

Какие манометры используются сегодня?

В практике все чаще используются электронные манометры. Их внутренняя конструкция, как правило, основана на простых конструкциях аналоговых приборов, содержит только необходимые датчики, процессор и дисплей. Как и все электронные приборы они менее точны, чем хорошего качества аналоговые манометры, однако из-за возможности внесения корректировок в режиме реального времени являются немного более практичными в большинстве применений.

Цена и производители

Даже очень похожие манометры, если они отличаются, например, точностью или надежностью, могут очень отличаться ценой. Например, манометр для воды можно купить за 2-5 доллара, в то время как за газовые придется отдать несколько десятков долларов. Эти цены касаются и конструкции, манометры аналоговые в несколько раз дешевле цифровых.

Виды маноментров

  • Жидкостный манометр — трубка в форме буквы U откалибрована и заполнена частично жидкостью. Манометры этого типа хорошо подходят для измерения давления газов – на один конец трубки воздействует внешнее давления, а один находится в системе измеряемым. Чаще всего как жидкость используется глицерин, поэтому устройство широко известенно под названием „манометр глицериновый”.
  • Манометр пружинный — конструкция с одной стороны закрытая, значение давления высчитывается за счет изменения потенциальной энергии упругости, вызванные изменениями давления. Самая популярная система — трубка Бурдона. Принцип действия манометра Bourdona простой,  а показания очень точные. Именно этот тип устройств часто является основой современных цифровых манометров.
  • Манометры мембранные являются более сложными, и также делятся на подвиды в зависимости от формы мембраны. Достаточно сказать, однако, что, как правило, предназначены либо для измерения небольших изменений, либо для работы в системах, в которых изменения будут существенные – и редко какой манометр мембранный позволит с высокой точностью считывать большие изменения.
  • Электронные манометры — современные устройства о которых мы рассказали в начале статьи.

_

Поделиться ссылкой:

Похожее

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Что такое манометр и как он работает?

Манометр — это измерительный прибор, используемый для измерения уровня давления в жидкости или газе в различных отраслях промышленности. Это важный инструмент, так как он также помогает контролировать уровни давления в жидкостях и газах и поддерживать их в необходимом пределе. Подает сигнал тревоги в случае превышения давления. Это важно с точки зрения безопасности, потому что инструмент или машина могут взорваться, если уровень давления превысит и останется незамеченным в течение длительного времени.Это может нанести вред рабочим, а также повредить оборудование. Таким образом, манометр имеет решающее значение для общей безопасности предприятия. В этом посте обсуждается принцип работы и другие детали манометра.

Краткое обсуждение принципа работы манометра

Принцип работы манометров основан на законе Гука, который гласит, что сила, необходимая для расширения или сжатия пружины, линейно масштабируется по отношению к расстояние растяжения или сжатия.Есть внутреннее давление и внешнее давление. Таким образом, когда на поверхность объекта оказывается давление, оно больше на внутренней стороне, поскольку площадь давления меньше. Манометры Бурдона широко используются в различных отраслях промышленности, и они работают по этому принципу.

В настоящее время широко используются цифровые манометры. В случае цифровых манометров большую роль играют источники переменного и постоянного тока. Схема переключения или переменный ток преобразуется в постоянный ток. Измеренное давление передается на мембрану датчика, которая определяет давление, на основе которого генерируется электрический сигнал, который поступает на компьютер или смартфон.Эти датчики оснащены небольшим ЖК-дисплеем.

Прочие важные детали манометров

Манометры варьируются от базовых до полностью автоматизированных, которые можно подключить к вашему смартфону для отправки предупреждений. Датчики давления являются важнейшими компонентами манометров. На рынке представлены различные типы манометров, такие как коммерческие манометры, манометры общего назначения, промышленные манометры из нержавеющей стали, манометры дифференциального давления, двусторонние манометры и так далее.При таком большом количестве вариантов очевидно запутаться. Среди различных факторов размер области применения должен быть одним из ключевых факторов при выборе манометров для любого процесса. Эти манометры необходимо регулярно обслуживать и обслуживать, поскольку вышедший из строя манометр представляет для предприятия такую ​​же угрозу, как и отсутствие такового. Таким образом, всегда лучше иметь несколько датчиков на вашем предприятии, но с хорошим обслуживанием. С точки зрения точности, установка и правильная калибровка манометра являются важными аспектами.Калибровка может быть сложной задачей и должна выполняться специалистами после рассмотрения требований приложения.

В центре внимания — двусторонние манометры

Двусторонние манометры — один из наиболее важных типов манометров. Они широко используются в таких отраслях, как химическая и нефтегазовая. Вот некоторые полезные особенности двусторонних манометров:

  • В основном они изготовлены из пластикового корпуса, но имеют прочную конструкцию для тяжелых условий эксплуатации.
  • Они устойчивы к химическим веществам, коррозии, абразивным материалам, высоким температурам и так далее.
  • Они обладают высокой точностью и совместимы в нескольких диапазонах давления.
  • Имеют тефлоновую диафрагму с трубкой Бурдона.
  • Они отлиты как единое целое и, следовательно, не могут быть собраны или разобраны.
  • Для этих манометров не требуется никакого наполнения, так как они предварительно заполнены глицерином или оптической силиконовой жидкостью для манометров.
  • Они поставляются с линзой из поликарбоната, обладающей высокой ударопрочностью, и цветным дисплеем с яркими полосками диапазона.
  • Они имеют двойную шкалу, и вы можете выбрать единицы измерения: PSI / KPA и PSI / BAR.
  • У них есть механизм оповещения в случае необходимости замены фильтра или СУМКИ.
  • Они подходят даже в местах с ограниченным обзором. В таких местах можно устанавливать на станки или химические насосы.

Если вы являетесь производителем в нефтегазовой или другой подобной отрасли, вам потребуются высококачественные манометры. Убедитесь, что вы изучили все особенности манометра и автономность его работы, и получите их от сертифицированных и проверенных производителей и поставщиков.Cannon Water Technology — один из известных дистрибьюторов различных типов манометров и другого испытательного оборудования и оборудования для обработки воды. Компания использует приборы известных и заслуживающих доверия брендов.

Принцип работы манометра

| Манометры с трубкой Бурдона | WIKA

  1. Дом
  2. Продукты
Запросить информацию

Хотите получить дополнительную информацию? Напишите нам.

К форме Манометры с трубкой Бурдона

— наиболее часто используемые механические приборы для измерения давления. Их элемент давления часто называют трубкой Бурдона: французский инженер Эжен Бурдон использовал этот принцип работы в середине XIX века. В его основе — упругая пружина, с-образная изогнутая трубка с овальным сечением.

Влияние давления на трубку Бурдона

Когда внутреннее пространство трубки Бурдона находится под давлением, поперечное сечение изменяется в сторону круглой формы.Кольцевые напряжения, возникающие в этом процессе, увеличивают радиус c-образной трубы. В результате конец трубки перемещается примерно на два-три миллиметра. Это отклонение является мерой давления. Он преобразуется в движение, которое превращает линейное отклонение во вращательное движение и с помощью указателя делает это видимым на шкале.

Варианты с трубкой Бурдона

С изогнутыми трубками Бурдона c-образной формы возможно отображение давления до 60 бар. Для более высоких давлений используются спиральные или спиральные трубки Бурдона.В зависимости от геометрии, материала и толщины материала может быть реализовано давление, превышающее 100 000 фунтов на квадратный дюйм. В зависимости от требований, элементы давления изготавливаются из медных сплавов, нержавеющей стали или специальных материалов, таких как монель.

Свяжитесь с нами

Хотите получить дополнительную информацию? Напишите нам:

Брошюра

Стандартный ассортимент продукции

Что такое трубка Бурдона?

Трубка Бурдона для манометра

Если бы вы вынули стандартный индикатор часового типа из эксплуатации на своем предприятии и разобрали его, вы, вероятно, обнаружили бы тонкую трубку, выходящую из штуцера раструба вверх и вдоль внутреннего края манометра. Корпус.Это трубка Бурдона.

Трубка Бурдона является тезкой Эжена Бурдона, французского часовщика и инженера, который изобрел манометр Бурдона в 1849 году. С годами трубка Бурдона закрепилась в качестве упругого элемента в большинстве используемых сегодня манометров.

Манометр Бурдона работает по принципу, согласно которому под давлением сплющенная трубка имеет тенденцию выпрямляться или восстанавливать свою круглую форму в поперечном сечении. Трубка Бурдона бывает С-образной, спиральной и спиральной формы, хотя большинство датчиков используют С-образную форму, которая является типом изображенной здесь трубки Бурдона.

Когда манометр находится под давлением, Бурдон создает ход наконечника шкалы, чтобы можно было измерить давление. Чем выше давление, требуемое для данной области применения, тем жестче должна быть трубка Бурдона, а это означает, что толщина и диаметр стенки Бурдона являются ключевыми факторами для обеспечения необходимого хода наконечника для прохождения необходимого движения и, таким образом, повышения точности измерения давления. Стандартный манометр для промышленного применения с жидкостями обычно требует диапазона точности от 3 до 5 процентов полной шкалы.Манометр Бурдона обычно обеспечивает точность от 0,25 до 1,0 процента полной шкалы.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как откалибровать реле давления

2 ключевые характеристики, которые следует учитывать

Джон Кариссими, медиа-менеджер Ashcroft Inc., говорит, что при оценке манометров с трубкой Бурдона следует учитывать две ключевые характеристики:

Повторяемость в мире манометров означает по сути то же самое, что и в области расходомеров или других измерительных устройств.Это показатель того, насколько последовательно манометр точно повторяет одно и то же измерение, если все условия остаются одинаковыми.

Гистерезис похож на повторяемость, но имеет несколько более тонких нюансов. Это мера того, насколько эффективно манометр повторяет показания увеличения шкалы в цикле уменьшения шкалы, если все условия остаются неизменными.

«Если гистерезис плохой и выходит за рамки спецификации датчика, то датчик не годится, даже если воспроизводимость хорошая», — говорит Кариссими.

Одной из переменных процесса, которая может повлиять на повторяемость и гистерезис манометра, являются колебания температуры. «Враг любого устройства, работающего под давлением, — это температура», — говорит Кариссими.

Мэтт Мильоре — бывший директор по контенту журнала Flow Control и FlowControlNetwork.com.

Измерение давления

Измерение давления важно во многих приложениях, связанных с механикой жидкости. Из соответствующих измерений давления можно определить скорость, аэродинамические силы и моменты . Давление измеряется силой, действующей на единицу площади. Измерительные приборы обычно показывают перепад давления, т.е. относительно атмосферного давления. Это называется избыточным давлением. Измеренное давление может быть положительным или отрицательным по отношению к атмосферному давлению. Отрицательное манометрическое давление называется вакуумом.


Рис. 5.1 Пояснения к терминологии давления

5.1 Единицы давления
1 Паскаль (1 Н / м2) = 10 дин / см2
1 мм рт. Ст. = 133.32 паскаля
= 13,595 мм для воды
Стандартная атмосфера = 1,013 * 105 Н / м2
1 миллибар = 1000 дин / см2
1 микрон = 10-6 м рт. Ст.
1 торр = 1 мм рт. Ст.
= 1000 микрон
Абсолютное давление
Абсолютное давление определяется как алгебраическая сумма показаний барометра и манометра, показывающих манометрическое давление. Также доступны манометры для измерения абсолютного давления.Они измеряют давление относительно абсолютного нулевого давления.

5.2 Приборы для измерения давления
Основные характеристики манометров — это диапазон давления, точность, чувствительность и скорость срабатывания. Диапазон давления манометров варьируется от почти идеального вакуума до нескольких сотен атмосфер. Традиционные инструменты, используемые для измерения давления, делятся на следующие группы.

  • Манометры жидкостного столба
  • Манометры с упругими чувствительными элементами
  • Датчики давления
  • Манометры для низкого абсолютного давления
  • Манометры для очень высокого абсолютного давления

5.2.1 Манометры столба жидкости

Рис. 5.2 Манометры столба жидкости
Для увеличения отклонения в манометре столба жидкости можно использовать жидкости с более низкой плотностью или одно из концов манометра может быть наклонено. Обычно используемые манометрические жидкости — это ртуть, вода или спирт. Некоторые из важных и желательных свойств манометрических жидкостей:

  • Высокая химическая стабильность
  • Низкая вязкость
  • Низкая капиллярная постоянная
  • Низкий коэффициент теплового расширения
  • Низкая летучесть
  • Низкое давление пара

Высокая термическая стабильность и низкая летучесть важны для поддержания постоянного значения.Удельный вес. Высокая вязкость вызывает задержки передачи. Тепловое расширение вызывает изменение нулевого показания. При измерении низкого давления важно учитывать давление пара манометрической жидкости. Свойства некоторых из часто используемых жидкостей приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Типичные свойства манометрических жидкостей

Жидкость

Удельный вес

Б.P. () при 760 мм рт. Ст.

Поверхностное натяжение
дин / см

Вязкость
CP

Объемный коэффициент
Расширение

Метиловый спирт

0,792

64.7

22,6

0,59

Спирт этиловый

0,789

78,4

22,0

1,9

110

Меркурий

13.55

356,59

465

1,55

18

Толуол

0,866

110,8

28,4

CCl4

1.594

76,8

26,8

0,97

5.2.2 Наклонный манометр


Рис. 5.3 Наклонный манометр

На рисунке 5.3 показано усиление показания приложенного давления «h» как

5.2.3 Ртутный барометр
Барометр — это прибор, используемый для измерения атмосферного давления.Ртутный барометр состоит по существу из стеклянной трубки, запаянной с одного конца и установленной вертикально в резервуаре или цистерне с ртутью, так что открытый конец трубки погружается под поверхность ртути в цистерне. На Рис. 5.4 (i) показан нулевой уровень ртути в цистерне под действием атмосферного давления p1. Когда p2 = p1 = атмосферное давление, можно отметить нулевой уровень в цистерне. Если трубка открыта и если в цистерне и в трубке действует разное давление, то уровни ртути будут различаться.Если p1 больше, чем p2, как показано на рис. 5.4 (ii), то ртуть будет вытеснена вниз в цистерне, и соответствующий подъем будет в трубке.


(i) (ii) (iii)
Рис. 5.4 Принцип работы ртутного барометра

5.2.4 Микроманометр
Для точного измерения чрезвычайно малых перепадов давления используются микроманометры.На рисунке 5.5 инструмент изначально настроен так, что p1 = p2.

Рис. 5.5 Типичный микроманометр
Мениск в наклонной трубке расположен на контрольном уровне, зафиксированном линией роста волос, просматриваемой через лупу. Отмечается показание микрометра. Приложение неизвестного перепада давления приводит к смещению мениска за пределы линии роста волос, но его можно вернуть в исходное положение, подняв или опустив лунку (ртутный отстойник). Разница в начальных и конечных показаниях микрометра дает высоту столбика ртути и отсюда и давление.Можно измерить давление до 0,025 мм водяного столба.

5.3 Механические манометры
Механические манометры обеспечивают более быстрый отклик, чем манометры с жидкостным столбом. При измерениях столба жидкости запаздывание связано с перемещениями жидкости. В манометрах с эластичным чувствительным элементом запаздывание по времени обусловлено временем, необходимым для выравнивания давления, которое должно быть измерено, с давлением в чувствительной камере.Деформация упругих чувствительных элементов измеряется с помощью кинематических, оптических или электрических систем. Существует три типа эластичных чувствительных элементов: (i) трубки Бурдона (ii) диафрагмы (плоские или гофрированные) (iii) сильфоны

5.3.1 Трубка Бурдона
Трубка Бурдона — старейший чувствительный элемент давления. Это отрезок металлической трубки эллиптического поперечного сечения, имеющий форму буквы «С».

Фиг.5.6 Манометр с трубкой Бурдона

Один конец оставлен свободным, а другой конец закреплен и открыт для приложения давления. Трубка эллиптического сечения имеет меньший объем, чем круглая трубка такой же длины и периметра. Когда он подключен к источнику давления, он предназначен для размещения большего количества жидкости. Результатом всех реакций будет максимальное смещение на свободном конце. В близких пределах изменение угла, ограниченного в центре трубкой, пропорционально изменению внутреннего давления и в пределах пропорциональности материала; смещение свободного конца пропорционально приложенному давлению.
Соотношение между большой и малой осями определяет чувствительность трубки Бурдона. Чем больше, тем выше чувствительность. Материалы трубки Бурдона: фосфорная бронза, бериллиевая бронза или бериллиевая медь.

5.3.2 Упругие диафрагмы
Датчики давления, в которых используются эластичные диафрагмы, состоят из диафрагмы, закрепленной в трубчатом элементе. Измеряемое давление прикладывается с одной стороны. Математическое соотношение между давлением и центральным прогибом для плоской круглой диафрагмы дается формулой

.

……………………….. 5,5

Чтобы иметь линейную зависимость отклонения давления, второй и последующие члены должны быть небольшими.
p = приложенное давление
t = толщина
a = радиус
yc = центральное отклонение
E = модуль Юнга
= коэффициент Пуассона

5.3.3 а) Гофрированные диафрагмы
Гофрированные диафрагмы допускают значительно большие отклонения, чем плоские диафрагмы. Их количество и глубина контролируют реакцию и чувствительность. Чем больше число и глубина, тем линейнее его отклонение и выше чувствительность.


Рис. 5.8 Гофрированная диафрагма

5.3.3 (б) Капсулы, сильфоны
Для большего отклонения, чем у диафрагмы, гофрированные диафрагмы превращаются в коробки или сильфоны.Сильфоны чаще всего используются для измерения небольших постоянных давлений.

5.4 Датчики давления
5.4.1 Датчики давления мембранного типа
Они преобразуют измеряемое давление в электрические сигналы. Например, преобразователи давления, принцип действия которых основан на измерении изменений индуктивного, емкостного или омического сопротивления, вызванных деформацией упругого элемента.

Емкость C = a / d ………………….5,10
где абсолютная диэлектрическая проницаемость

a = площадь пластин
d = расстояние между пластинами

Рис. 5.9 Упругая диафрагма, используемая в конденсаторе с параллельными пластинами


При приложении давления диафрагма деформируется с центральным отклонением, как показано. Это изменяет емкость в электрической цепи, которую можно откалибровать по измеряемому давлению.

5.4.2 Пьезоэлектрические преобразователи давления
Слово пьезоэлектрическое происходит от греческого слова «пьезеин», означающего сжимать или нажимать. Некоторые материалы обладают способностью генерировать электрический потенциал при механической нагрузке. И наоборот, они меняют размеры при подаче напряжения. Потенциал, развиваемый приложением напряжения, не сохраняется в статических условиях. Динамические давления в диапазоне частот от кГц до 100 МГц могут быть измерены с помощью пьезоэлектрических преобразователей.Использование пьезоэлектрического эффекта ограничивается динамическими измерениями. Некоторые материалы, демонстрирующие пьезоэлектрические свойства, — это кварц, турмалин, титанат бария и цирконат свинца. Кварц является предпочтительным материалом, так как он обладает хорошими механическими свойствами. Кроме того, это хороший изолятор, наименее подверженный влиянию влаги.

5.4.3 Краски, чувствительные к давлению (PSP)
Они состоят из люминесцентных молекул, диспергированных в проницаемом для кислорода полимерном связующем.
Когда PSP подвергается воздействию синего или ультрафиолетового света, люминесцентные молекулы возбуждаются до более высокого уровня энергии.
Из этого возбужденного состояния они могут разрядиться тремя способами:

  • разрядным светом
  • за счет передачи энергии полимерному связующему (нагрев)
  • сталкивается с молекулами кислорода.

Поскольку люминесцентные молекулы реагируют с кислородом, они сталкиваются и одновременно испускают свет.Количество излучаемого света обратно пропорционально количеству молекул кислорода на поверхности.

5.5 Измерение высокого давления
5.5.1 Измерители электрического сопротивления — принцип действия

Трубка Бурдона или тензодатчик могут использоваться для высоких давлений. Очень высокое давление (например, выше 1000 бар) можно измерить с помощью датчиков электрического сопротивления, известных как датчик Бриджмена . По принципу действия, они используют изменение сопротивления, вызванное прямым приложением давления к самому проводнику.Как показано на рисунке, чувствительный элемент представляет собой тонкую проволоку из магнанина (84 Cu + 12 Mn + 4 Ni) или сплава золота и хрома (2,1%), которая свободно намотана. При приложении давления эффекты объемного сжатия вызывают изменение сопротивления, которое может быть откалибровано по давлению. Общее соотношение между электрическим и механическим можно вывести следующим образом:

Рис. 5.10 Датчик датчика Бриджмена
…………………………………………………………. . (5.11)
R = Сопротивление, Ом
L = длина проводов
A = Площадь = CD2
где D — диаметр круглого проводника, а C — постоянная
= Удельное сопротивление Ом · см
. Если проводник деформирован, каждая из величин в уравнении изменится.
Дифференциация

……………. 5,12
Разделив (5,12) на (5,11), получим

Проволока будет подвергаться двухосным напряжениям, потому что концы, обеспечивающие электрическую непрерывность, не будут подвергаться давлению.

Рис. 5.11 Двухосные напряжения на малом элементе
Давайте рассмотрим общий элемент, подверженный напряжениям, которые можно обозначить как и.
Допустим и применяются по одному.Если сначала применяется , в
будет деформация. x — направление =
Из-за эффекта Пуассона деформация в направлении y =
Если сначала применяется
Деформация в направлении y =
Деформация в направлении x = —
Будет чистая нагрузка


Напряжения — это не что иное, как приложенное давление
при условии
Боковое напряжение


Предполагается двухосная напряженная ситуация.
Продольная деформация
(Заменить сверху)
=

Если удельное сопротивление не зависит от давления, им можно пренебречь.

R = R0 (1 + bp), где b = 2 / E.
……………………… 5.13
где b называется коэффициентом сопротивления давлению. Сопротивление линейно зависит от давления.

5.6 Диапазоны различных манометров


Манометры жидкостного столба

10 — 0,5 x 106 паскалей

Трубки Бурдона

Вакуум до нескольких тысяч бар

Мембраны

Вакуум до нескольких сотен бар

Сильфон

Вакуум до ста бар

5.7 Измерение вакуума
Давление ниже атмосферного — это вакуум. Очень низкое давление может быть определено как ниже 1 мм рт. Сверхнизкое давление менее миллимикрона (<10-3 микрон)

Измерение вакуума возможно двумя методами
Прямое измерение
В результате смещения, вызванного действием силы [спиральные трубки Бурдона, плоская или гофрированная диафрагма, капсулы и другие различные манометры]

Косвенные измерения или методы вывода
Давление определяется путем измерения определенных контролируемых давлением свойств, таких как объем, теплопроводность и т. Д.

5.7.1 Методы вывода
a) Датчик Маклеода
Работа McLeod Gauge основана на фундаментальном уравнении Бойлса.

где p и V относятся к давлению и объему соответственно, а индексы 1 и 2 относятся к начальным и конечным условиям. Обычный манометр Маклеода изготовлен из стекла. См. Рис. 5.12. Он состоит из капилляра «C», баллона «B» и ртутного отстойника, который соединен с нижним концом стеклянной трубки таким образом, что его можно перемещать вверх и вниз.

Давление, которое необходимо измерить (неизвестное давление), связано с верхним концом стеклянной части. Когда уровень ртути в манометре ниже отсечки ‘F’, неизвестное давление заполняет манометр, включая грушу B и капилляр C. Когда ртутный отстойник перемещается вверх, уровень в манометре повышается, и когда он достигает разреза off ‘F’ известный объем газа под измеряемым давлением задерживается в колбе B и капилляре C.

Фиг.5.12 Датчик Мак Леода
Затем ртуть нагнетается в колбу и капилляр. Предположим, что отстойник поднят до такого уровня, что газ при измеряемом давлении, который заполнил объем выше точки отсечки, теперь сжимается до объема, представленного столбцом h.
Предположим, первоначальный объем после того, как ртуть достигнет F. Это при измеряемом давлении p1

Поскольку «ah» равно <<< V0, им пренебрегают.

Применения датчика Маклеода
Датчик Маклеода используется в основном для калибровки других датчиков логического типа . Недостатками манометра МакЛеода являются его хрупкость и невозможность непрерывного измерения. Давление паров Меркурия устанавливает нижнюю границу диапазона измерения манометра.

б) Измерители теплопроводности
Принцип работы датчиков теплопроводности заключается в том, что при низком давлении тепло, теряемое нагретым объектом за счет теплопроводности через молекулы, будет зависеть от давления. Это действительно только для определенного диапазона давления.

Когда длина свободного пробега сравнима с размерами измерительной головки, потери тепла от нагретого провода в измерительной головке будут за счет (i) проводимости через выводы (ii) излучения в окружающую среду (iii) теплопроводности через молекулы.


Рис. 5.13 Головка датчика теплопроводности

Диапазон датчиков теплопроводности составляет от мм рт. Ст. До 10–3 мм рт. Ст. При более высоких давлениях потери тепла от нагретой проволоки нечувствительны к изменению давления. При более низком давлении потери тепла по (i) и (ii) становятся более значительными. Есть два типа датчиков термопар.

c) Датчик Пирани
Измеряет изменение сопротивления нагретой проволоки при передаче тепла молекулам газа в измерительной головке.В этом случае калибровка называется калибровкой Пирани.

г) Термопара
Вместо измерения электрического сопротивления термопара находится в контакте с нагретой проволокой, и температура проволоки напрямую измеряется как мера давления.


Рис. 5.14 Головка термопары

e) Измерители ионизации с горячим катодом
На более высоких уровнях вакуума давление измеряется с помощью ионизационных манометров.Они работают по принципу ионизации газа с помощью электронов, испускаемых нагретой нитью накала. Кинетическая энергия, приобретаемая электроном при прохождении через разность потенциалов в V вольт, соответствует значению, равному V * e, где e — заряд электрона. Когда эта энергия превышает определенное критическое значение, соответствующее потенциалу ионизации Vi, существует вероятность того, что столкновения между молекулами и электронами приведут к образованию + ve ионов. Электроны с относительно высокой скоростью при столкновении с молекулой газа вытесняют электрон из нее, оставляя ее положительно заряженной.Для газов, таких как N2, O2 и т. Д., Vi составляет ~ 15 вольт. Измерение образовавшихся ионов является мерой давления. Электроны ускоряются электрическим полем, и образующиеся положительные ионы собираются. Количество образующихся + ve ионов будет зависеть от количества молекул и, следовательно, от давления.


Рис. 5.15 Датчик ионизации
Датчик состоит из катода, сеточного анода и отрицательной пластины. Отрицательная пластина на ~ 10В отрицательна по отношению к катоду.Электроны, испускаемые горячим катодом (нитью накала), ускоряются электрическим полем, а образовавшиеся положительные ионы собираются отрицательной пластиной.

г) Датчик ионизации с холодным катодом (датчик Пеннинга)
Этот датчик также работает по принципу ионизации. Положительные ионы производятся электронами, и ток из-за этих ионов дает меру давления. Электроны выбрасываются с холодного катода из циркония, тория с помощью электрического разряда. Датчик состоит из двух пластинчатых катодов и кольцевого анода. Между электродами приложена разность потенциалов ~ 2 кВ.

Электроны перемещаются на гораздо большее расстояние. Вторичные электроны движутся по спирали, прежде чем достичь анода. Это достигается магнитным полем.


Рис. 5.16 Датчик ионизации с холодным катодом

Магнитные полюса сохраняются таким образом, что поток с силовыми линиями прикладывается перпендикулярно двум катодам.

5.8 Измерение давления в потоках
В потоках следует различать статическое давление и давление торможения.
Статическое давление
Давление, действующее на поверхность тела, которое предположительно движется с жидкостью с той же скоростью, что и среда, и есть статическое давление.
Давление торможения
Это давление жидкости, которая, как предполагается, останавливается изоэнтропически.

5.8.1 Измерение статического давления
Обычный метод заключается в подключении зонда к отверстию, просверленному перпендикулярно стенке модели, где линии тока неискажены и параллельны.


Рис. 5.17 Сопло статического давления (отвод) на плоской стенке

Диаметр статического отверстия составляет примерно 1/5 толщины пограничного слоя. Практически диаметр около 0.25 мм на небольших моделях и 2,5 мм на более крупных. Точность измерения статического давления зависит от диаметра отверстия «d» [Рис. 5.17]. Влияние диаметра отверстия на погрешность измерения статического давления графически показано на рис. 5.18.

Рис. 5.18 Влияние погрешности на диаметр отверстия
Отверстия (краны) статического давления на стенках проточного канала обеспечивают статическое давление на стенку. Нельзя предположить, что статическое давление на стенке преобладает внутри потока.Чтобы получить давление внутри потока, необходимо использовать датчики подходящей конструкции.

5.8.2 Датчики статического давления для дозвукового потока
Обычно используемый датчик статического давления в дозвуковых потоках — это датчик Прандтля. Зонд Прандтля — это устройство вторжения. Отверстия для измерения давления на периферии зонда аккуратно расположены так, чтобы влияние носа и стержня зонда сводило на нет друг друга.

Фиг.5.19 Зонд Прандтля


Рис. 5.20 Эффекты носа и стержня в трубке Прандтля
Из-за интрузивного характера зонда поток будет ускоряться носом. Эффект будет заключаться в уменьшении статического давления, которое называется эффектом носа. Напротив, действие штока будет заключаться в локальном застоя потока и, таким образом, в увеличении статического давления. Это

Эффект

— это эффект стержня. Как показано на рис. 5.20, положение отверстий выбрано таким образом, чтобы два эффекта нейтрализовали друг друга.Кроме того, зонд должен быть тонким (например, диаметром от 1,0 до 1,5 мм) и располагаться параллельно потоку.

5.8.3 Датчики статического давления для сверхзвукового потока
Когда число Маха больше 1.0, возникает толчок. Когда угол конуса зонда меньше, чем угол отрыва ударной волны для данного числа Маха [показано на рис. 5.23], и если отверстия расположены значительно ниже по потоку от ударной волны, измеренное статическое давление будет стремиться к значению для невозмущенный поток.Используются трубки конической или оживальной формы.
Зонды делаются небольшими и со статическими метчиками по поверхности конуса. Эффект рыскания уменьшается за счет расположения нескольких отверстий так, чтобы давление внутри трубки было средним значением. Обычно трубка имеет от 4 до 8 отверстий, диаметр которых составляет примерно 1/10 наружного диаметра трубки.


Рис. 5.21 Зонд статического давления овальной формы для сверхзвукового потока

Хорошие результаты получены при использовании оживальных трубок.Трубка, показанная на рис. 5.21, имеет систематическую ошибку в пределах 1%. Угол конуса должен быть меньше угла, при котором ударная волна отрывается от конуса. Погрешность измерения статического давления уменьшается по мере увеличения расстояния между отверстием и концом зонда.



Рис. 5.22 Конический датчик статического давления для сверхзвукового потока

Рис.5.23 Максимальный угол отклонения для различных
Число Маха


Рис. 5.24 Отражение удара от стенки
Важно иметь длинные заостренные трубы. В противном случае существует вероятность того, что отраженный удар может повлиять на показания статического давления. Шероховатость на краях отверстий также может вызвать большие ошибки в измерениях.

    • Измерение застоя или общего давления

5.9.1 Дозвуковые потоки
Частицы газа так быстро останавливаются в точке торможения тела, что потери тепла и трения незначительны. Следовательно, в дозвуковых потоках происходят только изоэнтропические изменения. Следовательно, давление торможения, измеренное в дозвуковом потоке, существенно не отличается от давления в отстойной камере. Общее давление измеряется трубкой Пито, в которой цилиндрическая трубка имеет отверстие, направленное в сторону потока. Ось трубки должна совпадать с направлением потока.Обычно используются трубы с тупыми концами.
Такие трубки нечувствительны к рысканию до 120
Связь между измеренным давлением торможения и статическим давлением может быть выражена следующим образом:

где p0 — полное давление, p — статическое давление.

5.9.2 Инсверхзвуковые скорости
Перед носиком трубки появляется ударная волна. Поэтому трубка измеряет только давление за ударной волной.Уравнения нормального скачка уплотнения определяют соотношение между полными давлениями до и после скачка давления. Поскольку головной скачок уплотнения, образующийся перед трубкой Пито, имеет нормальную часть только в центральной области, диаметр трубки для измерений в сверхзвуковом потоке обычно сохраняется очень маленьким.

5.10 Запаздывание в манометрических системах

Рис. 5.25 Модель аэродинамической трубы с манометрической системой

При изменении давления около отверстия, к которому подсоединен манометр, равновесие в манометре устанавливается не сразу, а через определенное время.Если давление считывается раньше, будут грубые ошибки.


Рис. 5.26 Задержка передачи как функция диаметра капилляра

Рис.5.c Задержка передачи как функция диаметра отверстия
Меньшие задержки передачи необходимы не только для высокой надежности, но и для сокращения продолжительности экспериментов. Равновесие в манометрической системе установится позже, после стабилизации давления на модель.Время работы должно быть больше, чем задержка передачи.
Задержка передачи вызвана:

  • Сопротивление трубок
  • Изменение плотности воздуха
  • и инерция движущихся масс

Основными факторами, влияющими на задержку передачи, являются диаметр отверстия do, диаметр d капилляра и dc соединительной трубки, а также их соответствующие длины l и lc.
Диаметр отверстия имеет небольшое влияние, когда d / do <2.5. Когда d / do> 2,5, задержка передачи резко увеличивается. Диаметр отверстия не должен быть меньше половины диаметра капиллярной трубки. Влияние диаметра капиллярной трубки очень сильно. Уменьшение этого диаметра имеет своим главным результатом увеличение сопротивления потоку газа. Увеличение длины капиллярной трубки существенно влияет на задержку. Капиллярные трубки должны иметь больший диаметр и меньшую длину.

Exercises
Ответьте на следующие

  • Запишите соотношение единиц давления Паскаль, Торр, микрон и Стандартная атмосфера.
  • Каковы важные и желательные свойства манометрических жидкостей?
  • Как можно улучшить чувствительность манометра столба жидкости?
  • С помощью эскизов объясните работу ртутного барометра.
  • Что определяет чувствительность датчика Бурдона для данного материала?
  • Какие материалы обычно используются для манометра Бурдона?
  • Запишите выражение, связывающее центральное отклонение эластичной диафрагмы и приложенное давление.
  • Как связаны собственная частота и чувствительность манометра с эластичной диафрагмой?
  • Почему в манометрах используются гофрированные диафрагмы?
  • Объясните диафрагменный датчик давления, работающий по принципу емкости.
  • Набросок и объяснение электрического измерителя сопротивления для измерения высокого давления.
  • Назовите парочку искусственных пьезокристаллов. В каком диапазоне частот динамических давлений они могут быть использованы?
  • Объясните датчик Мак Леода.Назовите его недостатки.
  • Различия между манометрами Пирани и термопарами.
  • Объясните, что такое ионизационный датчик с холодным катодом.
  • Почему отверстия для статического давления в стене очень маленькие?
  • Графически показать изменение погрешности измерения с увеличением значения статической диафрагмы стенки.
  • Что понимается под «эффектом стержня» и «эффектом носа» в трубках Прандтля.
  • Нарисуйте датчик, отмечающий положение отверстий для измерения статического давления в сверхзвуковых потоках.
  • Трубки Пито используются как в дозвуковых, так и в сверхзвуковых потоках. Отличается ли принцип измерения в двух случаях?

Решите следующие числовые задачи

  • При измерении низкого давления с помощью манометра Мак-Леода [объем над отсечкой которого составляет 200 куб. См, а диаметр капилляра 0,6 мм], разница уровней между двумя конечностями составляет 6 мм. Найдите измеренное давление.
  • Экспериментальный самолет с ракетным двигателем летит со скоростью 1035 м / с на высоте, соответствующей 0.720 * 105 Н / м2 и 216,6 К. В носовой части самолета установлена ​​трубка Пито. Какое давление измеряет трубка Пито? Какое давление измеряется, если предполагается, что самолет летит со скоростью 200 м / с на той же высоте.

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не соглашаетесь делиться своими знаниями для обучения, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваш текст быстро.Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы. В законах США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, новостные репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы других авторов в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте , носит общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине не может в любом случае заменить совет врача или квалифицированного лица, имеющего законную профессию.

Тексты являются собственностью соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться своими текстами с учащимися, преподавателями и пользователями Интернета, которые будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Принцип работы манометра сильфонного типа

Сильфон состоит из нескольких капсул. Капсула состоит из двух мембран с круглой намоткой (обычно из нержавеющей стали), которые плотно закрыты по окружности. Сильфонные элементы состоят из трубчатых мембран, намотанных по окружности. Мембрана прикрепляется одним концом к источнику, а другим концом к дисплею или прибору. Сильфон может обеспечивать большой диапазон перемещения (хода) в направлении стрелки при приложении давления.Сильфоны и индивидуальные капсулы используются во многих инструментах. Они очень полезны для измерения малых давлений.

Сильфон реле давления

Реле температуры, заполненные жидкостью, включают зонд и сильфон. Лампа погружается в процесс, температура которого регулируется. Сильфонный элемент определяет давление жидкости (жидкости или газа) по мере повышения температуры в процессе. Жидкость в баллоне датчика реагирует на колебания температуры и увеличивает давление в сильфонном элементе по мере повышения температуры.Повышение температуры баллона датчика сжимает сильфон и перемещает главный шпиндель вверх до тех пор, пока сила пружины и давление сильфона не будут уравновешены. Это движение шпинделя передается на переключатель и вызывает в зависимости от заданного значения температуры включение или выключение операции.

Производство сильфонов для реле давления

Невозможно говорить о металлических сильфонах, не рассматривая лучшие методы производства производителей качественного реле давления.Все важные рабочие параметры зависят от того, как сильфон сформован или сварен. Давайте рассмотрим типы реле давления. Два наиболее распространенных метода производства:

  1. Бесшовные гидроформованные сильфоны
  2. Сильфоны сварные.

Бесшовные гидроформованные сильфоны

Как следует из названия, бесшовные компенсаторы с металлическими сильфонами не имеют сварных соединений.Вместо этого они производятся в многоэтапном процессе глубокой вытяжки. На второй стадии гидроформования формируются складки. Процессы термоформования и гидроформования позволяют поддерживать постоянные допуски на размеры.

Например, изменение толщины стенки при хорошо контролируемом процессе глубокой вытяжки находится в пределах ± 0,0001 дюйма.

В приложениях с большими объемами, требующими небольшого размера упаковки и точной жесткости пружины, бесшовные сильфоны являются наиболее популярным выбором.Эти приложения включают в себя многие типы оборудования, HVAC и промышленные средства управления и датчики.

Гофрированный сильфон, сваренный швом

Шовная сварка, изготовленная из катаного, сварного и формованного листового материала, характеризуется рентабельным производством сильфонов большого диаметра. Диаметр до восьми дюймов не является редкостью и будет дорогостоящим при бесшовных производственных процессах глубокой вытяжки.Конструкция производителей сварных сильфонов Сильфоны со сварными швами также могут быть изготовлены любой желаемой длины. И у них низкие начальные затраты на инструмент.

Поэтому сильфоны, сваренные сварным швом, идеально подходят для применений, где необходимы большие недорогие сильфоны, например: B. Компенсаторы или другие соединения, которые компенсируют перемещение сопрягаемых компонентов.

Однако сильфоны для сварки швов не подходят для применений, требующих очень точной жесткости пружины.Причина этого в том, что их допуски на толщину стенок определяются не процессом прецизионного термоформования, а материалом листового металла. Типичное изменение толщины стенок для моделей со сварным швом составляет ± 0,0005 дюймов, что примерно в пять раз больше, чем у бесшовных баллонов.

Принцип работы сильфона реле давления

Сильфон представляет собой цельный, разборный, цельный металлический блок, который имеет глубокие складки из очень тонкостенных труб.Диаметр сильфона колеблется от 0,5 до 12 дюймов и может иметь до 24 складок. Системное или линейное давление прикладывается к внутреннему объему сильфона. При изменении входного давления в инструмент сильфон расширяется или сжимается. Подвижный конец сильфона соединен с механическим соединительным устройством. Когда сильфон и шарнирный узел движутся, либо генерируется электрический сигнал, либо обеспечивается прямая индикация давления. Гибкость металлического сильфона аналогична гибкости пружины сжатия со спиральной навивкой.До предела упругости сильфона соотношение между ступенями нагрузки и прогиба является линейным.

Сильфон для реле давления Применение в различных отраслях промышленности

Реле давления обычно можно использовать в любом приложении, где электрические контакты должны размыкаться или замыкаться в ответ на изменение давления в системе в пределах электрических значений и значений давления переключателя. Реле давления используются в различных приложениях, например:

  • Пневматические системы
  • HVAC оборудование
  • Насосные системы
  • Технологическое оборудование и др.

Гибкие сильфоны являются производителем реле давления и поставляют его по всему миру. Запросите сейчас, чтобы получить лучшие котировки.

8 распространенных причин отказа манометра

Отказ манометра может быть вызван одной или несколькими из этих восьми причин: механической вибрацией, пульсацией, экстремальной температурой, скачками давления, избыточным давлением, коррозией, засорением и неправильным обращением / неправильным обращением.

Манометры являются неотъемлемой частью системы предупреждения приложения.Постоянно измеряя давление, эти инструменты позволяют пользователям видеть, как идет процесс. Манометры прочные и могут работать в сложных условиях. Однако даже самые прочные инструменты выйдут из строя, если они не предназначены для конкретного применения или условий.

В WIKA USA наши клиенты часто спрашивают нас, почему их манометры повреждены или перестали работать должным образом. Имея многолетний опыт работы с давлением, мы видели все причины отказа манометра.

Схема манометра с трубкой Бурдона

Как работает манометр

Прежде чем разбираться, почему что-то идет не так и как устранить проблему, важно сначала понять внутреннюю работу механического манометра, самый популярный из которых манометр с трубкой Бурдона.

Трубка Бурдона представляет собой полый С-образный пружинный элемент внутри корпуса. Когда в трубке создается давление поступающей в нее среды, она начинает двигаться — как воздушный шар, пытающийся уравновесить. Это движение преобразуется через соединительное звено , прикрепленное к трубке Бурдона через наконечник , в измерение давления, которое стрелка указывает на циферблат .

8 Причины выхода из строя манометров

Когда манометр не работает должным образом, причину можно отнести по крайней мере к одной из этих восьми причин:

1.Механическая вибрация

Многочисленные исследования показали, что вибрация является основной причиной выхода из строя манометров на производственных предприятиях. Вибрация отрицательно влияет на точность манометра двумя способами. Во-первых, трудно прочитать указатель на циферблате, когда датчик вибрирует. Во-вторых, постепенное повреждение механизма стрелки из-за вибрации может в конечном итоге сдвинуть указатель с нуля, что приведет к неточным показаниям.

Видимые признаки механической вибрации

  • Металлические опилки / пыль, как ореол, внутри измерительного окна из-за изношенной шестерни и сегментов
  • Отсоединенный указатель, если вибрация сильная

(слева) ореол внутри измерительного окна ; (справа) отсоединенный указатель


Риски, связанные с механической вибрацией

  • Износ внутренних компонентов
  • Потеря точности / функциональности
  • Отказ системы давления

(левая и центральная) изношены ведущие шестерни; (справа) изношенная сегментная шестерня

модель 990.28 мембранный разделитель

Решения для манометров, испытывающих механическую вибрацию

Для большинства ситуаций заполненный жидкостью корпус является наиболее удобным и экономичным способом защиты манометров от вибрации. Наполнитель корпуса из глицерина или силиконового масла действует как демпфер, замедляя движение. Он также смазывает ведущую шестерню и сегментные шестерни, тем самым снижая износ и продлевая срок службы калибра.

Второе решение — отодвинуть датчик от источника вибрации.Как? Используйте разделительную диафрагму с капиллярным соединением , как и разделитель ячеечного типа 990.28 (многослойный). Мембранный разделитель может быть установлен практически в любом месте приложения, а линия позволяет удаленно считывать показания. (См. Это видео и блог для получения дополнительной информации о том, как работают разделительные диафрагмы.)

2. Пульсация

флаттер указателя

Вибрация относится к регулярным колебаниям механических частей. С другой стороны, пульсация — это регулярные случаи быстрого увеличения и уменьшения давления среды.

Видимые признаки пульсации

  • Колебание указателя
  • В крайних случаях свободный или сломанный указатель

Риски, связанные с пульсацией

  • Сложность получения точных показаний
  • Износ внутренних компонентов
  • Потеря точности / функциональности
  • Отказ системы давления

(слева) демпфер; (правый) ограничитель гнезда

Решения для датчиков, испытывающих пульсацию

Как и в случае механической вибрации, корпус , заполненный жидкостью, является простым решением.То же самое и с клапанами и защитными устройствами, такими как ограничитель розетки . Это небольшое устройство имеет небольшое отверстие для ограничения и замедления давления среды до того, как она попадет на манометр. Ограничители экономичны и просты в установке. Некоторые манометры, такие как модель 111.11 для регуляторов сжатого газа, стандартно поставляются с ограничителем, уже ввинченным в отверстие.

Для более сильной пульсации используйте демпферный или игольчатый клапан. Демпферы действуют как ограничители, но имеют больший выбор материалов, размеров отверстий и номинальных значений psi.Демпферы также менее подвержены засорению и их легче регулировать в полевых условиях благодаря сменным поршням или регулировочным винтам. Игольчатые клапаны также дросселируют среду, тем самым уменьшая воздействие пульсаций. Эти демпферы пульсаций обычно используются в нагнетательных насосах и котельных.

3. Экстремальные температуры

Различные датчики имеют разные допуски на экстремальные температуры. Мы смотрим как на температуру окружающей среды, например, в Арктике или вокруг печи, так и на температуру технологической среды.

Изменение цвета шкалы

Видимые признаки экстремальной температуры

  • Циферблат и / или заполнитель обесцвечены, обычно желтый, оранжевый, коричневый или черный
  • Циферблат, корпус или окошко оплавились — обычно из-за слишком жарко

Риски, связанные с экстремальными температурами

  • Сложность получения точных показаний
  • Потеря точности / функциональности
  • Отказ системы давления

Решения для манометров при экстремальных температурах

модель 910.Мини-адаптер охлаждения 32.250

Мембранный разделитель с капиллярной трубкой позволяет проводить измерения давления вдали от экстремальных температур окружающей среды или среды. Чем дольше работает, тем больше тепла рассеивается до того, как давление достигнет манометра. Или прикрепите охлаждающий адаптер , такой как 910.32.200 (до 260 ° C / 500 ° F) или 910.32.250 (до 370 ° C / 700 ° F). Благодаря ребрам для увеличения площади поверхности эти адаптеры очень эффективно излучают и рассеивают тепло. Их также очень легко модернизировать с помощью резьбовых соединений. Пигтейл, змеевик и мини-сифоны (стержень и крышка) используют тот же принцип для отвода тепла.

Глицерин — это типичная заполняющая жидкость для манометров. При очень высоких или низких температурах окружающей среды силиконовое масло является лучшим выбором, поскольку со временем оно не обесцвечивается под воздействием тепла и не замерзает при минусовых температурах.

4. Скачки давления

Скачки возникают, когда давление резко увеличивается, а затем внезапно падает. Это состояние может вызвать всевозможные проблемы для манометров, не предназначенных для этого состояния.

согнут указатель

Видимых признаков скачков давления

  • Бент указателя, как рыбий хвост или рыболовный крючок, от удара стоп булавки слишком часто
  • рваных или сломан указатель от удара стоп булавки слишком жесткого
  • Сломанного стопа штифт

Риски, связанные с скачками давления

  • Повышенный износ механизма и компонентов
  • Потеря точности / функциональности
  • Разделенная трубка Бурдона, приводящая к высвобождению среды
  • Отказ системы давления

Решения для датчиков, испытывающих трудности скачки давления

Как и в случае пульсации, хорошим решением для смягчения последствий скачков давления является использование заполненного жидкостью манометра и / или дополнительных принадлежностей, таких как ограничители , демпферы, игольчатые клапаны или мембранный разделитель с капилляром .Еще один способ предотвратить повреждение указателей и внутренних деталей — заменить манометр на датчик с более высоким диапазоном давления . Хорошее практическое правило — выбирать манометр, который в два раза превышает ожидаемое максимальное давление. Итак, если процесс обычно достигает 500 фунтов на квадратный дюйм, используйте тот, который достигает 1000 фунтов на квадратный дюйм.

Для большей уверенности в том, что манометр никогда не превышает определенный максимум, прикрепите к прибору устройство защиты от избыточного давления . Эта уникальная опция позволяет пользователю изменять настройку максимального давления.Если давление когда-либо достигнет этого значения, подпружиненный поршневой клапан предохранителя автоматически закроется, предотвращая скачок давления на манометре. А когда давление в системе упадет примерно на 25% ниже установленного максимума, клапан автоматически откроется.

5. Избыточное давление

Стрелка заглублена в стопорный штифт

Эта ситуация очень похожа на скачки давления, но возникает, когда манометр регулярно измеряет давление, близкое к максимальному или равное максимальному диапазону.Обычно мы наблюдаем такое состояние при очистке воды / сточных вод и в газопроводах.

Избыточное давление может вызвать деформацию и раскол трубки Бурдона. Это серьезная проблема, поскольку разрыв позволяет улетучиваться едким средам, таким как фтористоводородная (HF) кислота в установках алкилирования. В фармацевтическом производстве событие разрыва портит очень дорогой продукт и приводит к остановке линии, помещению продукта в карантин и повторной стерилизации процесса.

Видимые признаки избыточного давления

  • Указатель заглублен в стопорный штифт
  • Указатель смещает стопорный штифт

Риски, связанные с избыточным давлением

  • Повышенный износ механизма и компонентов
  • модель 910.13 предохранитель от избыточного давления

    Потеря точности / функциональности
  • Разделенная трубка Бурдона, приводящая к выпуску среды
  • Отказ системы давления

Решения для манометров, испытывающих избыточное давление

Поскольку избыточное давление похоже на скачки давления, исправление: используйте манометр с более высоким диапазоном давления и присоедините устройство защиты от избыточного давления .

6. Коррозия

Корродированный манометр

Многие отрасли промышленности работают с агрессивными химическими веществами: фтористоводородная кислота на нефтеперерабатывающих заводах, флокулянты и хлор при очистке сточных вод, хлорированные газы при производстве волоконной оптики и т. Д.Эти средства массовой информации находят свое отражение в приборах.

Видимый след коррозии

  • Обесцвечивание и износ корпуса манометра, стрелки, соединения и циферблата

Риски, связанные с коррозией

  • Потеря точности / функциональности
  • Отказ системы давления

Решения для манометров в агрессивных средах

Изолируйте манометр от агрессивных химикатов с помощью мембранного разделителя , изготовленного из соответствующих коррозионно-стойких материалов .Мембранные разделители WIKA изготавливаются из различных стандартных и экзотических сплавов как для смачиваемых, так и для несмачиваемых частей: нержавеющая сталь 316L и 316 TI, Hastelloy ® , Monel ® , Inconel ® , тантал и титан. Металлы можно оставить как есть или, для дополнительной защиты, покрыть Teflon® или покрыть золотом. При выборе материалов для разделительной диафрагмы обратите внимание на то, из чего сделаны существующие смачиваемые детали, и выберите их.

манометр забит

7.Засорение

Засорение является проблемой для бумажных заводов, очистных сооружений, фармацевтики и других отраслей промышленности, поскольку суспензия, пульпа, вязкая среда и среда с высоким содержанием твердых частиц могут забивать систему.

Видимый признак засорения

  • Манометр на нулевом или близком к нулю, когда система работает

Риски, связанные с засорением

  • Потеря точности / функциональности
  • Возможность избыточного давления

Решения для манометров измерение засоряющей среды

Снова используйте разделительную диафрагму , чтобы отделить манометр от пробивающей среды.Отличным решением является цельносварная система WIKA (AWS), сборка, состоящая из промышленного технологического манометра XSEL®, постоянно приваренного к колоколообразной разделительной диафрагме.

Поскольку у AWS все еще есть небольшое отверстие, в которое может войти носитель, клиенты могут выбрать версии с портом промывки . Этот компонент позволяет операторам убирать носитель при засорении или во время регулярного обслуживания.

Еще одно решение — разделительные диафрагмы INLINE ™ компании WIKA , которые имеют гладкие стенки для полного протока.Устранение мертвых зон исключает риск скопления носителей.

8. Неправильное обращение / злоупотребления

Манометры выглядят прочно, особенно большие технологические манометры, но они не предназначены для использования в качестве ручек или опор! Во время посещения объекта мы часто видим доказательства плохого обращения с датчиками. Операторы могут хвататься за калибр при перемещении по технологическим салазкам на колесах или наступать на них при подъеме на строительные леса. Такая практика не только небезопасна, но и увеличивает вероятность повреждения датчика и отказа.

манометры с разбитым окном (слева) и треснувшим корпусом (справа)


Видимые признаки неправильного обращения / злоупотребления

  • Треснувший корпус
  • Разбитое окно
  • Потеря наполнения корпуса
  • Изогнутый или погнутый манометр и / или технологическое соединение

Риски, связанные с неправильным обращением / неправильным обращением

Решения для неправильного обращения / неправильного обращения с манометром

Обучение — лучшая профилактика.Сотрудники должны осознавать опасность неправильного обращения с манометрами. Они также должны знать, как правильно подключать датчики. Например, при навинчивании манометра на технологический процесс некоторые люди затягивают его вручную, что может привести к затяжке корпуса. Если соединение NPT или G имеет плоскую поверхность под гаечный ключ, используйте гаечный ключ для затяжки манометра.

Специалисты WIKA USA по давлению имеют многолетний опыт диагностики, почему датчики выходят из строя, а затем придумывают решения, позволяющие продлить срок службы приборов. Когда причины не очевидны, мы рекомендуем клиентам воспользоваться нашей программой анализа отказов приборов (IFA).Отправьте неисправный датчик на наши объекты в Лоуренсвилле, штат Джорджия, и наши инженеры бесплатно проведут полную оценку неисправного датчика. Свяжитесь с WIKA USA для получения дополнительной информации о том, почему датчики давления выходят из строя, и что вы можете сделать, чтобы решить эту проблему.

Продукты, упомянутые в этой статье:

Основы инженерии: манометры и расходомеры

Загрузите эту статью в формате .PDF

Большинство манометров для измерения давления имеют одну общую характеристику: измеряемое давление — единственный источник энергии, необходимый для визуальной индикации статического давления.Некая форма упругой камеры внутри корпуса манометра преобразует давление в движение, которое через соответствующие звенья, рычаги и зубчатую передачу преобразуется в движение указателя по шкале индикации. В датчиках для гидравлических систем обычно используются три типа эластичных камер:

  • С-образные, спиральные и спиральные трубки Бурдона
  • сильфон и
  • одно- и многокапсульных стеков.

Конструкции с трубкой Бурдона


Фиг.1. Манометр с трубкой Бурдона С-образной формы в разрезе. Деформация, вызванная давлением в трубке Бурдона, вызывает ее деформацию. Передача этой деформации указателю через рычажный механизм перемещения обеспечивает визуальную индикацию давления.

С момента изобретения манометра с трубкой Бурдона более века назад производители манометров разрабатывают различные типы манометров для удовлетворения конкретных потребностей, не меняя при этом основного принципа работы трубки Бурдона. Манометры с трубкой Бурдона, рис. 1, теперь широко доступны для измерения широкого диапазона манометрического, абсолютного, герметичного и дифференциального давления, а также вакуума.

Они производятся с точностью до 0,1% от диапазона и диаметрами циферблата от 1 1 / 2 до 16 дюймов. Различные аксессуары могут расширить их характеристики и полезность. Например, демпферы и изоляторы манометра могут быть установлены для защиты чувствительных внутренних механизмов манометра от скачков давления. Доступность манометров с трубкой Бурдона для удовлетворения конкретных потребностей в сочетании с присущей им прочностью, простотой и низкой стоимостью привело к их широкому использованию во многих областях.

Датчики

, использующие С-образные трубки Бурдона в качестве эластичной камеры — тип, показанный на Рисунке 1 — являются наиболее распространенными. Жидкость под давлением входит в шток снизу (который иногда вместо этого устанавливается по центру сзади) и проходит в трубку Бурдона. Трубка имеет уплощенное поперечное сечение и запаяна на конце. Любое давление в трубке, превышающее внешнее давление (обычно атмосферное), вызывает упругое изменение формы трубки Бурдона на более круглое поперечное сечение.

Это изменение формы поперечного сечения приводит к выпрямлению С-образной формы трубки Бурдона.Когда нижний конец штока зафиксирован, при выпрямлении наконечник на противоположном конце перемещается на небольшое расстояние — от 1 / 16 до 1 / 2 дюймов, в зависимости от размера трубки. Затем механическое движение передает это движение наконечника на зубчатую передачу, которая вращает указатель на градуированной шкале для отображения приложенного давления. Часто движение включается, чтобы обеспечить механическое преимущество, чтобы умножить относительно короткое перемещение наконечника трубки.


Рис. 2. Упрощенный вид манометра и механизма со спиральной трубкой Бурдона. Спиральные и спиральные приборы Бурдона


Рис. 3. Упрощенный вид манометра и механизма со спиральной трубкой Бурдона.

Трубки Бурдона

также могут быть выполнены в форме спирали, рис. 2, или спирали, рис. 3. В каждой из них используется длинная плоская трубка для увеличения хода наконечника. Это не меняет принцип работы трубки Бурдона, но обеспечивает движение наконечника, равное сумме отдельных движений, которые могут возникнуть в результате каждой части спирали или спирали, рассматриваемой как C-образная.Спирали и спирали малого диаметра могут быть изготовлены таким образом, чтобы обеспечить достаточное движение для прямого перемещения указателя по дуге до 270 ° без использования умножающего движения. В качестве альтернативы они могут быть изготовлены для использования вместе с умножающим механизмом. В этом случае требуемое движение распределяется по нескольким виткам, что снижает напряжение в материале Бурдона. Это увеличивает усталостную долговечность по сравнению с С-образной трубкой Бурдона в том же диапазоне давления.

Сильфон и диафрагмы


Рис. 4. Манометр с подпружиненным сильфоном в разрезе.

При низком давлении в трубке Бурдона не создается достаточной силы для работы умножающего механизма; поэтому манометры с трубкой Бурдона обычно не используются для диапазонов давления ниже 12 фунтов на квадратный дюйм. Для этих диапазонов необходимо использовать какую-либо другую форму упругой камеры, например, металлический сильфон, рисунок 4. Эти сильфоны обычно изготавливаются из тонкостенных труб.Однако для получения приемлемого усталостного ресурса и движения, более линейного с давлением, винтовая пружина дополняет внутреннюю жесткость пружины сильфона. Эти манометры с подпружиненным сильфоном обычно используются в диапазонах давления от 100 фунтов на квадратный дюйм и до 1 дюйма рт. Ст.

Металлические диафрагмы также используются в качестве эластичной камеры в манометрах низкого давления. Пластина диафрагмы формируется из тонкого листового металла в неглубокую чашку с концентрическими гофрами. Чтобы создать элемент с низкой жесткостью пружины, который вызывает существенное отклонение от небольшого изменения давления, две пластины можно припаять мягким припоем, припаять или сварить на их периферии, чтобы сформировать капсулу, а дополнительные капсулы могут быть соединены в их центрах для образования стек, рисунок 5.


Рис. 5. Поперечный разрез манометра с металлической диафрагмой и уложенными друг на друга капсулами.

Обычно измеренное давление прикладывается к внутренней части элемента, и дополнительные винтовые пружины не используются. Капсула диаметром 2 дюйма (две пластины) обеспечивает перемещение примерно 0,060 дюйма без превышения предела упругости материала. Обычно этого достаточно для работы умножающего движения с большим передаточным числом, потому что отклонение диафрагмы может передавать большое усилие.

Мембранные элементы часто используются в манометрах для индикации абсолютного давления.В таком виде диафрагменный элемент откачивается. запечатаны и установлены в закрытой камере. Измеряемое давление поступает в закрытую камеру и окружает диафрагменный элемент. Изменения в измеренном давлении вызывают отклонение элемента, но поскольку атмосферное давление исключено и не влияет на показания, манометр может быть откалиброван по абсолютному давлению. Если приложенное давление равно атмосферному, манометр называется барометром.

Мембранные элементы также могут использоваться в противоположном расположении.Опустив одну сторону сборки, манометр может показывать абсолютное давление. Если давление приложено к одной стороне сборки, а второе давление приложено к другой стороне, то будет отображаться перепад давления. Перепад давления ограничен статическим давлением, которое может быть приложено. То есть манометр может подходить для индикации между 10 и 12 фунтами на квадратный дюйм, но не подходить для индикации между 100 и 102 фунтами на квадратный дюйм. Также необходимо учитывать последствия непреднамеренного приложения полного давления к одной стороне элемента и отсутствия давления на другую сторону элемента.

Выбор

При выборе манометра необходимо учитывать ряд факторов:

    Размер соединения
  • — номинальный размер порта или фитинга, в который будет вставлен манометр, наружная или внутренняя, и размер резьбы
  • Монтажная конфигурация
  • — установка снизу или сзади по центру на штоке или на панели
  • Размер циферблата
  • — достаточно большой, чтобы его можно было хорошо рассмотреть на расстоянии, но достаточно маленький, чтобы не занимать слишком много места
  • единиц измерения — определите, следует ли калибровать циферблат в фунтах на кв. Дюйм, барах, кПа и т. Д.Многие производители предлагают датчики с двухмерной шкалой
  • .
  • материалы конструкции — датчики могут иметь стеклянный или пластмассовый кристалл, металлический или пластмассовый корпус и, как правило, соединение из латуни. Убедитесь, что материалы совместимы с окружающей средой и жидкостью
  • сухой или заполненный жидкостью — манометры, заполненные жидкостью, обычно содержат глицерин для гашения ударов и вибрации и обеспечивают непрерывную смазку механизма для продления срока службы, и
  • Диапазон давления
  • — как правило, выбирайте манометр с максимальным показанием давления, вдвое превышающим ожидаемое измеренное давление.Это обеспечивает запас прочности для предотвращения временных пульсаций или скачков высокого давления от повреждения манометра.

Опции и аксессуары

Доступны различные опции и аксессуары для увеличения срока службы и работы манометров. Цифровое считывание достигается путем установки тензодатчика на чувствительный элемент и использования бортовой электроники для преобразования деформации, вызванной давлением, в цифровое считывание на светодиодной или ЖК-панели. Для цифровых манометров требуется источник питания — как правило, батарея с длительным сроком службы — и могут использоваться переключатели, чтобы энергия потреблялась только при нажатии кнопки для измерения давления.

Изолятор манометра, установленный между манометром и контуром, предотвращает воздействие на манометр давления жидкости, если не нажата кнопка. Таким образом, манометр не подвергается скачкам и пульсации давления, если они не возникают при считывании давления.

Отверстия или демпферы защищают манометры, сглаживая колебания давления, наблюдаемые манометром. Демпферы могут вызвать вялую реакцию манометров, но могут продлить срок службы за счет гашения быстрых колебаний давления. Чтобы защитить манометр от внешнего физического удара, можно использовать защитные кожухи, которые заключают манометр в резину.

Производители предлагают широкий спектр других полезных опций, таких как встроенное регулируемое реле давления, чтобы сделать манометры еще более универсальными.


Рис. 6. Расходомеры, в отличие от манометров, обычно не устанавливаются постоянно в гидравлическое или пневматическое оборудование и должны быть временно подключены последовательно к контуру перед использованием.

В отличие от манометров, которые были постоянно установлены на подавляющем большинстве гидравлических и пневматических систем на протяжении десятилетий, расходомеры по-прежнему используются в основном для испытаний с целью оценки производительности системы, рисунок 6.В системах, требующих постоянного контроля расхода, обычно используются электронные датчики расхода, а не расходомеры, которые не требуют питания.

В электронных датчиках потока используются различные чувствительные элементы (турбины, камеры прямого вытеснения, измерение перепада давления и т. Д.) Для генерации электронного сигнала, пропорционального или иным образом представляющего поток. Затем этот сигнал направляется на электронную панель дисплея или схему управления. Однако датчики потока сами по себе не производят визуальной индикации потока, и им нужен некоторый источник внешнего питания для передачи сигнала на аналоговый или цифровой дисплей.


Рис. 7. На виде в разрезе показаны внутренние компоненты расходомера, обеспечивающие визуальную индикацию расхода. Жидкость, поступающая с левой стороны расходомера, проходит через регулируемое отверстие, образованное между внешним диаметром конического вала и внутренним диаметром подпружиненного поршня. Динамический поток толкает поршень вправо, пока отверстие не станет достаточно большим, чтобы принять поток.

С другой стороны, автономные расходомеры полагаются на динамику потока, чтобы обеспечить визуальную индикацию потока. Хотя детали конструкции отличаются от одного производителя к другому, расходомеры работают по принципу динамического давления.Основными компонентами являются конический вал и подпружиненный поршень, рис. 7.

При отсутствии потока жидкости приводная пружина толкает поршень в крайнее левое положение. Когда жидкость входит с левой стороны, давление действует на пружину и создает отверстие, образованное между внутренним диаметром поршня и внешним диаметром конического вала, толкая поршень вправо. По мере того, как поршень перемещается дальше вправо, площадь отверстия увеличивается, поскольку эффективная площадь конического вала уменьшается.В конце концов, площадь отверстия будет достаточно большой, чтобы динамическое давление потока равнялось силе противодействующей пружины. Таким образом, положение поршня в равновесии указывает на расход.

В некоторых случаях расход можно измерить напрямую, сравнив положение поршня с калиброванной шкалой, нанесенной на прозрачный внешний корпус расходомера. Однако для большинства гидравлических систем в поршень обычно встроен магнит, который перемещает следящее кольцо. Затем положение воротника можно сравнить с калиброванной шкалой.

Поскольку индикация расхода зависит от динамики жидкости, изменения физических свойств жидкости могут повлиять на показания. Это связано с тем, что расходомер откалиброван для жидкости, имеющей определенный удельный вес в диапазоне вязкостей. Большое отклонение температуры может изменить удельный вес и вязкость гидравлической жидкости, поэтому, если расходомер используется, когда жидкость очень горячая или очень холодная, показания расхода могут не соответствовать спецификациям производителя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *