Деформационные приборы
Принцип действия пружинных приборов основан на уравновешивании измеряемой величины усилиями деформации различного вида упругих элементов. Величина деформации упругого элемента с помощью различных устройств преобразуется в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора. Достоинствами пружинных приборов являются простота устройства и эксплуатации, универсальность, портативность и большой диапазон измеряемых величин.
Пружины приборы можно разделить на следующие группы.
1. Приборы с трубчатой пружиной (рисунок 6.2, а и б). Приборы этого типа часто называются пружинными в отличие от мембранных и сильфонных приборов.
2. Мембранные приборы, в которых преобразование давления в перемещение осуществляется упругой мембраной (рисунок 6.6, в), анероидной или мембранной коробкой (рисунок 6.2, г, д), блоком анероидных или мембранных коробок (рисунок 6.2, е, ж).
3. Приборы, в которых измеряемое давление предварительно преобразуется в усилие, действующее на пружину. К этой группе приборов относятся:
а) пружинно-мембранные с гибкой мембраной (рисунок 6.2, з);
б) пружинно-сильфонные (рисунок 6.2, и).
4. Приборы, у которых преобразование осуществляется гармониковой мембраной (сильфоном) (рисунок 6.2, к).
Рисунок 6.2 – Типы пружинных приборов
Приборы с трубчатыми пружинами. Наибольшее применение имеют приборы с одновитковой трубчатой пружиной. Такие пружины применяются в манометрах, вакуумметрах, мановакуумметрах и дифманометрах.
Основная деталь прибора с одновитковой трубчатой пружиной – согнутая по дуге окружности трубка 1 эллиптического или плоскоовального сечения (рисунок 6.3). Одним концом трубка заделана в держатель 2, оканчивающийся ниппелем с резьбой для присоединения к источнику давления. Внутри держателя проходит канал, который соединяется с внутренней полостью трубки 1.
а – схема трубчатой пружины: 1 – трубка; 2 – держатель; б – эллиптическое поперечное сечение трубки; в – плоско-овальное поперечное сечение трубки
Рисунок 6.3 – Приборы с одновитковой трубчатой пружиной
Принцип действия приборов с трубчатой пружиной основан на свойстве трубчатой криволинейной пружины с некруглым поперечным сечением изменять свою кривизну при изменении избыточного давления или разрежения внутри трубки. Если в трубку подать избыточное давление, то кривизна трубки уменьшится и она распрямится; при создании разрежения внутри трубки кривизна ее возрастает, и она скручивается.
Перемещение свободного конца трубки посредством передаточного механизма преобразуется в поворот стрелки показывающего прибора или во входное перемещение электрического или пневматического вторичного преобразователя. Кроме преобразовательной функции трубка выполняет функцию демпфера (устройства для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в машинах, приборах, системах при их работе).
Мембранные приборы. При измерении малых значений давления роль чувствительного элемента манометра выполняет не трубка, а металлическая мембрана. За счет большей площади мембраны даже малое приложенное давление вызывает значительную деформацию
мембраны. Эта деформация через тягу передается на поворотный механизм стрелки – манометр показывает действующее давление.
Зависимость прогиба от давления в общем случае нелинейна. Величина прогиба мембраны является сложной функцией действующего на нее давления, ее геометрических параметров (диаметра, толщины, числа, формы и размеров гофров), а также модуля упругости материала мембраны. Гофрировка мембраны увеличивает ее жесткость, т. е. уменьшает прогиб при одинаковом давлении, но одновременно она преобразует характеристику мембраны в линейную.
С целью увеличения прогиба в приборах для малых давлений (разрежении) мембраны попарно соединяют (сваркой или спайкой) в мембранные коробки, а коробки – в мембранные блоки. Мембранные коробки могут быть анероидными (рисунок 6.2, г) и манометрические (рисунок 6.2, д). Анероидные коробки, применяющиеся в барометрах и барографах, герметизированы и заполнены воздухом или каким-либо газом при очень малом давлении, обычно около 1,33 н/м 2 (0,01 мм рт. ст.). Деформация анероидной коробки происходит под действием разности давления окружающей ее среды и давления в полости коробки.
Так как давление в полости коробки очень мало, то можно считать, что ее деформация определяется атмосферным давлением. Величина деформации анероидной или манометрической коробки равна сумме деформаций составляющих ее мембран.
Пружинно-мембранные приборыотличаются от описанных выше тем, что в них мембрана, воспринимающая давление, выполнена из гибкого материала (вялая мембрана), и давление уравновешивается вследствие упругости цилиндрической винтовой пружины. Гибкие мембраны обычно изготовляются из резины с тканевой основой, из ткани с газонепроницаемой пропиткой или из гибких пластмасс. Вялые мембраны применяются в тягомерах, напоромерах, тяго-напоромерах и дифманометрах.
К недостаткам мембранных приборов относятся небольшой ход подвижного центра чувствительного элемента, значительные отклонения жесткости мембран от расчетной и трудность регулирования жесткости мембран. Эти недостатки мембранных чувствительных элементов устраняются в приборах, построенных по схеме силовой электрической или пневматической компенсации.
Сильфонные приборы. Чувствительным элементом сильфонных приборов является цилиндрический тонкостенный сосуд с кольцевыми складками (гофрами), называемый сильфоном.
При действии осевой нагрузки (внешнего или внутреннего давления) длина сильфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от направления приложенной силы. В пределах рабочего диапазона давлений деформация сильфона приблизительно пропорциональна действующему усилию, т. е. характеристика сильфона близка к линейной.
Существенные недостатки сильфонов – значительный гистерезис и некоторая нелинейность характеристики. Для увеличения жесткости, уменьшения влияния гистерезиса и нелинейности часто внутрь сильфона помещают винтовую цилиндрическую пружину (рисунок 6.2, и). Жесткость пружины обычно в несколько раз превышает жесткость сильфона, благодаря чему резко уменьшается влияние гистерезиса сильфона и нелинейности его характеристики.
Относительно большая величина рабочего хода сильфона позволяет применять их в регистрирующих приборах.
а – манометр ТМ-110; б – манометр МТИ;
Рисунок 6.4 – Манометры ЗАО «Росма»
Манометры выпускаются многими российскими компаниями. На рисунке 6.4 показаны манометры производства ЗАО «Росма» (г. Санкт-Петербург). Трубчатый манометр ТМ серии 10 стандартного исполнения (рисунок 6.4, а) используется для измерения избыточного, вакууметрического давления неагресcивных к медным сплавам жидких и газообразных, не вязких и не кристаллизующихся сред с температурой до150 °C. Корпус манометров в стандартном исполнении выполнен из стали, механизм – из латунного сплава. Применяется во всех отрасли промышленности, включая системы теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции.
Манометры точных измерений (рисунок 6.4, б) применяются для измерения давления неагресcивных к медным сплавам жидких и газообразных, не вязких и не кристаллизующихся сред с температурой до 100 °C. Манометр МТИ может быть использован в качестве рабочего эталона при поверке и калибровке средств измерения давления с соблюдением требований по соответствию классов точности образцового и поверяемого приборов. Область применения МТИ: метрологический контроль и надзор, теплоснабжение, водоснабжение, энергетика, машиностроение и другие отрасли промышленности.
Манометр коррозионностойкий виброустойчивый (рисунок 6.4, в) выполнен полностью из нержавеющей стали. Применяется для измерения давления агрессивных жидких и газообразных, не вязких и не кристаллизующихся измеряемых сред с температурой до200 °C. Эти промышленные манометры могут использоваться в условиях агрессивной окружающей среды, повышенной вибрации и при измерении переменного давления. Может использоваться в сборе с разделителем сред. При измерении давления с высокими динамическими нагрузками, прибор необходимо заполнить
глицерином или силиконом. Область применения: теплоснабжение, водоснабжение, горнодобывающая промышленность, нефтехимическая промышленность, энергетика, машиностроение.
Манометр с электроконтактной приставкой (ЭКМ) предназначен для управления внешними электрическими цепями в схемах сигнализации, автоматики и блокировки технологических процессов (рисунок 6.4, б). Электроконтактная группа снабжена указателями, с помощью которых осуществляется настройка приставки на пороговое значение (значение уставки). ЭКМ работает следующим образом: электроконтактная группа и стрелка прибора механически связаны и при переходе стрелки за значение уставки происходит замыкание или размыкание электрической цепи.
Дифференциальный манометр (дифманометр) – это показывающий (стрелочный или цифровой) прибор, измеряющий перепад (разность) давления.
Дифференциальные манометры широко применяются в технологических процессах для измерения, контроля, регистрации и регулирования перепада давления, расхода, уровня.
В зависимости от измеряемого параметра различают
дифманометры: перепадомеры, расходомеры и уровнемеры. Помимо простого показывающего исполнения, дифманометры могут быть сигнализирующими и самопищущими.
Дифманометр-расходомер – это прибор, измеряющий расход вещества (жидкость, газ, пар) по принципу перепада давлений на сужающем устройстве (стандартные диафрагмы и сопла) или вводимых в поток гидро- или аэродинамическом сопротивлениях. Дифманометр-расходомер отградуирован в единицах измерения массового или объемного расхода: л/мин, л/с, м3/час, т/час).
Дифманометр-перепадомер – это прибор, измеряющий перепад (разность) давления жидких и газообразных сред в двух точках измерения. Дифманометр-перепадомер градуируется соответственно в единицах измерения давления (Па, кПа, МПа, бар, кгс/м2, кгс/см2).
Дифманометр-уровнемер – это прибор, измеряющий уровень жидких сред по величине гидростатического столба. Дифманометр-уровнемер градуируется в единицах измерения длины (мм, см, м).
По принципу действия и конструкции дифференциальные манометры подразделяются на три основных группы: пружинные, жидкостные и компенсационные.
Пружинный дифманометр – это прибор, в котором перепад давления измеряется по перемещению упругого чувствительного элемента – пружины (трубка бурдона, мембрана, сильфон).
Жидкостной дифманометр – это прибор, в котором перепад давления измеряется величиной гидростатического столба жидкости, уравновешивающего перепад. К жидкостным относятся трубные (U-образные), поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры.
Компенсационный дифманометр – это прибор, принцип действия основного блока (пневмо- или электросилового преобразователя), которого основан на силовой компенсации усилия, развиваемого упругими чувствительными элементами (сильфон или мембрана) измерительного блока.
Компенсационные дифманометры удобны для непрерывного преобразования перепада давления в пропорциональный пневматический или электрический сигнал дистанционной передачи, что позволяет использовать их в комплекте с вторичными приборами (измерителями-регуляторами).
а – дифманометр ДСП-160М1; б – дифференциальный цифровой манометр с обработкой данных ДМЦ-01М; в – дифманометр самопишущий ДСС-711М1
Рисунок 6.5 – Дифманометры ГК ПРОМПРИБОР, Россия
Дифманометр ДСП-160М1 (рисунок 6.5, а) предназначен для измерения разности давлений жидких и газообразных сред, уровня жидкостей, находящихся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением. Широкое применение дифференциальные манометры ДСП-160-М1 нашли в теплоэнергетике, химической и нефтехимической промышленности.
В состав дифманометра ДСП-160-М1 входит сильфонный блок, который имеет специальный вывод на стрелочный указатель. Выпускается в трех вариантах – для местного рынка, на экспорт и для использования в условиях тропиков.
Дифференциальный цифровой манометр с обработкой данных ДМЦ-01М (рисунок 6.5, б) – профессиональный прибор для измерения давления, разрежения и разности давлений газов, а также для определения скорости и расхода газопылевых и воздушных потоков с помощью напорных трубок «НИИОГАЗ» или «ПИТО» (по ГОСТ 17.2.4.06-90 и ГОСТ 8.361-79).
Применяется при технологическом и экологическом контроле выбросов различных производств, контроле вентиляции
производственных помещений, аэродинамических исследованиях. Имеет встроенный микропроцессор, который обеспечивает
автоматическую установку нуля, измерение и накопление данных по сечению газохода (профиль скоростей в N 2 ; измеряемый перепад от 0,063 до 6,3 кгс/см 2 . Запись ведется на круглую диаграмму (диаметр 250 мм), время одного оборота диаграммы – 24 часа.
Дата добавления: 2015-05-08 ; просмотров: 85 ; Нарушение авторских прав
Источник
2.4.2. Манометры на основе мембран, мембранных коробок, сильфонов
В механических манометрических приборах, предназначенных для измерения малых значений давления, в большинстве случаев используют мембраны, мембранные коробки или сильфоны. Некоторые конструкции манометрических приборов предусматривают применение мембран и мембранных коробок для измерения и контроля средних давлений (до 4 МПа). Соответственно, такие приборы могут называться мембранными или сильфонными манометрами.
Согласно /2-22/ мембранный манометр – это деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является мембрана или мембранная коробка.
Соответственно сильфонный манометр – это также деформационный манометр, но в котором чувствительным элементом является сильфон.
Представляют интерес непосредственно конструкции мембран и мембранных блоков. На рис.2.60 представлена схема (а) и вид (б) гофрированной металлической мембраны на жесткой платформе.
Рис.2. 60 . Схема (а) и вид (б) мембраны, спаянной на жесткой платформе: 1 – жесткая платформа; 2 – мембрана;
3 – присоединительный штуцер.
На жесткой платформе 1, которая изготавливается, как правило, из металлического листа определенной толщины крепится, в зависимости от сопрягаемых материалов, пайкой или сваркой мембрана 2. В результате, жесткая платформа 1 и мембрана 2 образуют между собой герметичную емкость. Подвод измеряемой среды производится через присоединительный штуцер 3.
Разновидностью конструкции мембраны на жесткой платформе является мембрана, закрепленная между двумя фланцами (рис.2.61а). Мембрана 1 неподвижно фиксируется между фланцами 2 и 3. Воздействие измеряемой среды на одну или на обе стороны, но с разным давлением, приводит к перемещению центра этой мембраны. Конструкции приборов, функционирующих на таких мембранах, приведены ниже.
В некоторых конструкциях измерителей перемещения центра одной мембраны, установленной на жесткой платформе, недостаточно для обеспечения его работоспособности. Здесь могут иметь место два фактора: дальнейшее перемещение центра мембраны не имеет линейной зависимости или дальнейшее перемещение может привести к необратимым пластическим деформациям.
Для конструкций приборов, для которых необходим более значительный ход (перемещение) центра мембраны могут применяться мембранные коробки (Рис.2.61б) или блоки мембранных коробок (рис.2.61в), у которых прямолинейный участок перемещения центра крайней мембраны в зависимости от измеряемого давления пропорционален количеству мембран в устройстве.
Рис.2.6 1 . Схема плоской мембраны, закрепленной между фланцами(а), мембранной коробки (б) и блока мембранных коробок (в): 1 – мембрана; 2,3 – фланцы; 4 – мембрана;
5 – присоединительный штуцер; 6 – соединитель.
Мембранные коробки применяются в ряде конструкций промышленных приборов с повышенной точностью. Для эталонных систем применимы блоки мембранных коробок.
Мембраны, функционирующие на малых давлениях, очень чувствительны к перегрузкам и наиболее часто даже после незначительных превышений предельного допустимого давления могут изменять свою геометрию и, соответственно, характеристики. Поэтому разрабатываются различные устройства, предотвращающие необратимую деформацию мембран, наиболее часто ассоциируемую с перегрузками измеряемым давлением.
Необратимая упругая деформация измерительных мембран может быть исключена путем изготовления соответствующих этим мембранам профилированных поверхностей ограничивающих фланцев (рис.2.62) . В таком устройстве нижний (2) и верхний (3) фланцы, которые крепят мембрану, изготавливаются с поверхностью, соответствующей профилю измерительной мембраны.
Рис.2.6 2 . Схема устройства с согласованными поверхностями фланцев: 1 – мембрана; 2 и 3 – нижний и верхний фланцы, соответственно; 4 – присоединительный штуцер.
Зазор между фланцами 2 и 3 обеспечивает перемещение центра мембраны в пределах, задаваемых измеряемым давлением. Таким образом, при превышении предельно допустимого давления мембрана своей профилированной поверхностью опирается на соответствующую поверхность верхнего фланца 3 и не допускает необратимую упругую деформацию измерительного элемента.
Нижний фланец 2 изготавливается с прилегающей поверхностью, соответствующей профилю мембраны, в случаях, когда мембрана может быть подвержена вакуумметрическому давлению, которое по абсолютной величине превышает допустимые пределы.
Известны конструкции мембранных коробок, в которых с целью обеспечения их работоспособности после вышепредельных перегрузок в подводящем штуцере монтируются предохранительные клапаны (рис.2.63).
Рис.2.6 3 . Схема устройства с перекрытием подводимого давления: 1 — мембрана; 2 – подводящий штуцер; 3 – площадка; 4 – шток; 5,6 – упоры; 7,8 – уплотнительные кольца; 9 – проходная перегородка.
В такой конструкции на внутренней поверхности внешней мембраны (1) мембранной коробки, противоположной подводящему штуцеру (2) монтируется площадка (3) для крепления штока (4), на котором крепятся упоры (5 и 6) с уплотнительными кольцами (7 и 8) и располагаемыми по обе стороны проходных перегородок (9) подводящего штуцера (2). При превышении давления выше предельно допустимого происходит перемещение верхней мембраны 1 с закрепленным на нем штоком 4. Соответственно перемещается упор 5 с уплотнительным кольцом 7, обеспечивает перекрытие канала подводимого измеряемого давления.
Мембраны изготовляются из различных бронз, нержавеющих сталей.
Приборы, функционирующие на основе мембран и мембранных коробок, описаны ниже.
В напоромерах, тягомерах, тягонапоромерах НМП-100, ТмМП -100, ТНМП-100 (рис. 2.64) в качестве чувствительного элемента используется мембранная коробка 1, закрепленная на основании 2 каркаса 3. Измеряемое давление ризм подается через подводящий штуцер 4 внутрь мембранной коробки, что вызывает перемещение её не закрепленного жесткого центра, которое передается на тягу 5 и приводит в действие коромысло 6. Длиной тяги также регулируется нулевое показание прибора. От коромысла через плечо 7 перемещение поступает на шибер 8, посредством которого линейное движение преобразуется в угловой сдвиг оси 9, на которой закреплена стрелка 10. Таким способом величина измеряемого давления отслеживается перемещением конца стрелки на шкале прибора 11.
Рис. 2.6 4 . Мембранный манометрический прибор типа НМП:
а – вид измерительной части; б – схема; 1 – мембранная коробка; 2 – основание; 3 – каркас; 4 – подводящий штуцер; 5 – тяга; 6 – коромысло; 7- плечо; – шибер; 9 – ось; 10 – стрелка; 11 – шкала; 12 – корпус; 13 – стекло; 14 – стопорное кольцо; 15 – упор
Прибор монтируется в прочном литом из алюминиевого сплава корпусе 12. Каркас крепится в корпусе с помощью подводящего штуцера. Стекло 13 фиксируется стопорным кольцом 14.
Упор 15 предназначен для исключения необратимой деформации мембранной коробки при воздействии давления, выше предельно допустимого.
Обращает на себя внимание тот факт, что смещенно-осевой передаточный механизм, состоящий из тяги, коромысла, плеча и шибера, не совершенен для сегодняшнего уровня технологий с большим запасом люфтов и настроечных винтов. Поэтому класс точности мембранных манометров типа НМП не выше чем 1,5, а угол поворота указательной стрелки – угол размаха шкалы – не превышает 90 о .
Разновидностью конструкции напоромера НМП является модель с корпусом прямоугольной формы (72 ´ 144мм), в котором (рис. 2.65) угол поворота указательной стрелки менее 90 ° , но из-за фронтального размещения шкалы ее информативность значительно возрастает. Мембранная коробка 1 закреплена на основании 2. Центр верхней образующей мембранной коробки и коромысло 3 связаны тягой 4. Плечо коромысла соединено тягой 5 с плечом 6 оси 7, которая также служит осью вращения стрелки 8. Для обеспечения устойчивости стрелки она оснащена противовесом 9. Отсчет показаний прибора производится по шкале 10.
Рис. 2.6 5 . Мембранный напоромер типа НМП в корпусе
прямоугольной формы:
1 – мембранная коробка; 2 – основание; 3 – коромысло; 4, 5 – тяга;
6 – плечо; 7 – ось; 8 – стрелка; 9 – противовес; 10 – шкала; 11 – подводя щая линия
Измеряемая среда давлением ризм через подводящую линию 11 поступает во внутреннюю полость мембранной коробки. Под его воздействием перемещается центр коробки и через систему рычагов и тяг 4, 3, 5 и 6 это перемещение преобразуется в поворот оси, на которой установлена стрелка.
В большинстве случаев нелинейность статических характеристик мембранных коробок не превышает 10-15 % и устраняется изменением длин тяг, а также углов их зацеплений.
В настоящее время заслужили более активное использование мембранные манометрические приборы с компактным центрально-осевым передаточным механизмом (рис. 2.66), производимые в корпусах малых (63 мм), средних и больших диаметров (100 и 160 мм соответственно).
а)
Рис. 2.6 6 . Схема (а) и виды общетехнических показывающих манометрических приборов на основе мембраны с компактным центрально-секторным механизмом: б – тягонапоромер ТНП63; в — напоромер НП100; г –тягомер ТП100; д – манометр МП100; е — напоромер торцевой НП63; 1 – мембрана; 2 – площадка; 3 – передаточный механизм; 4 – держатель; 5 – стрелка
Мембрана 1 герметично припаяна к площадке 2, с которой образует рабочую полость чувствительного элемента (рис.2.66). Центр мембраны имеет снаружи полированную площадку, с которой соприкасается шаровая опора передаточного механизма 3, представляющего собой компактное устройство с миниатюрным рычажно-секторным механизмом, более детальная схема которого представлена на рис. 2.67.
Рис. 2.6 7 . Схема ( а ) и вид ( б ) центрально-осевого передаточного механизма: 1 – основание; 2 – поворотная ось; 3 – шаровая опора; 4 – упор;5 – зубчатый сектор; 6 – трибка; 7 – спиральная пружина; 8 – плата верхняя; 9 – стойка
На основании 1 подвижно установлена поворотная ось 2 с закрепленной на ней шаровой опорой 3. На оси 2 также смонтирован упор 4, образующий с шаровой опорой 3 угловой рычаг. Таким образом, линейное перемещение шаровой опоры 3 преобразуется в перемещение конца упора 4, воздействующего на зубчатый сектор 5, который, в свою очередь, через зубчатое зацепление с трибкой 6 придает ей угловое перемещение. Соответственно, устанавливаемая на трибке 6 стрелка может отображать на шкале измеряемое давление.
Современные технологии механообработки позволяют изготавливать такие центрально-осевые механизмы с высокой точностью, что обеспечивает их работоспособность при измерении давлений с высокой точностью (до 0,25%).
Таким образом, показывающий манометрический прибор на основе мембраны с компактным трибко-секторным механизмом функционирует следующим образом. Измеряемое давление (рис.2.66а) через подводящий штуцер держателя 4 поступает в рабочую полость чувствительного элемента, перемещая центр мембраны 1. Этот сдвиг передается через шаровую опору центрально-осевому передаточному механизму и, соответственно, показывающей стрелке.
Центрально-осевой трибко-секторный передаточный механизм (рис. 2.67) используется в ряде типов мембранных манометрических приборов. На основании 1 (рис. 2.67а) установлена поворотная ось 2 с закрепленными на ней под углом примерно 90 ° шаровой опорой 3 и упором 4. Конец упора соприкасается с нижней частью зубчатого сектора 5, установленного в паре с трибкой 6. На оси трибки закреплена спиральная пружина 7, устраняющая вибрации при прямом и обратном ходе.
Верхняя плата 8 со стойками 9 обеспечивает дополнительную опору трибке и оси зубчатого сектора.
Механизм работает следующим образом. Воздействие на шаровую опору приводит посредством осевого смещения поворотной оси к повороту упора. Последний перемещает сектор, который зубчатым зацеплением передает трибке круговое вращательное перемещение.
Центрально-осевой передаточный механизм конструктивно несложен, но при изготовлении требует достаточно высоких прецизионных технологий обработки металла.
Мембранные блоки в комплекте с передаточным механизмом являются основой манометрического прибора для малых давлений. На рис.2.68а показана схема соединения первичного преобразователя – коробчатой мембраны 1 с передаточным механизмом 2. Крепление механизма 2 на платформе мембраны 1 производится винтами 3. Винт 4 имеет двойную функцию: он закрепляет свободную сторону мембраны с механизмом, но имеет возможность регулировки по высоте. Путем вворачивания винта 4 или его отворачивания благодаря пружине 5 варьируется расстояние между мембраной и передаточным механизмом. Паз винта через отверстие в циферблате прибора доступен для его поворота в одну или другую сторону и обозначается на шкале прибора, как корректор нуля.
Мембраны нашли применение в качестве чувствительных элементов при измерении малого и среднего давления особенно вязких и загрязненных сред. Такие приборы менее чувствительны к вибрациям и пульсациям измеряемой среды, применимы при соответствующей защите мембраны для работы с агрессивными средами. Малый ход мембраны (1,5…2 мм) у таких приборов предопределяет повышенные требования к передаточному трибко-секторному механизму. Повышенная стоимость манометров с плоской мембраной относительно общепромышленных приборов компенсируется повышенной работоспособностью в различных неординарных условиях.
Диапазон измеряемого давления напоромеров, тягонапоромеров, тягомеров определяется свойствами мембран и ограничивается для таких конструкций, как правило, в пределах от 0 до 1,6…40 кПа. При этом класс точности может составлять 1,5; 1,0; 0,6; 0,4, а в ряде случаев 0,25 при размахе шкалы до 270 о , а в отдельных случаях до 330 о .
Контрольные напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры , не производимые ранее отечественной промышленностью, изготавливаются (рис.2.69) в корпусах 100 и 160 мм. Необходимо также обратить внимание на контрольные напоромеры НП100Н с классом точности 0,6, как пример один из которых показан на рис.2.69в и которые не наблюдались автором у других производителей.
Рис.2.69. Вид контрольных напоромеров с классом точности: а – НП00Н -1,0; б – НП160Н -0,6; в – НП100 – 0,6.
в)
Коррозионностойкие напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры (рис.2.70) имеют агрессивноустойчивые материалы на держателе, мембранной коробке, корпусе и изготавливаются в корпусах 63, 100, 160 мм. Вид мембранной коробки, изготовленной из коррозионностойкой стали, представлена на рис. 2.68а.
Рис.2.70. Вид коррозионностойких напоромеров: а – НП63НН; б – НП100НН.
Мембраны могут также использоваться в качестве УЧЭ в конструкциях некоторых моделей манометров, мановакуумметров, вакуумметров. Такие конструкции приборов более устойчивы к вибрационным, пульсационным и ударным нагрузкам.
На рис. 2.71 показана схема манометра, в котором мембрана 1 герметично приварена к фланцу 2. В центре мембраны закреплен толкатель 3, соединенный с рычагом зубчатого сектора 4. В контакте с зубьями сектора находится трибка 5, на оси которой установлена стрелка 6. Толкатель на мембране неподвижно фиксируется в посадочном гнезде.
Измеряемое давление ризм воздействует на мембрану, в результате чего перемещается ее центр. Линейное перемещение центра мембраны через толкатель передается на рычаг зубчатого сектора и затем преобразовывается в угловое перемещение указательной стрелки.
Крепежные отверстия 7 предназначены для монтажа прибора к соответствующему фланцу, приваренному к технологическому трубопроводу.
Рис. 2.71. Мембранный манометр для измерения давления вязких и загрязненных сред, а также виды присоединительных фланцев:
а – с открытой мембраной; б – с подводящим штуцером, закрытая: в – с дополнительным фланцем; 1 – мембрана; 2 – фланец; 3 – толкатель; 4 – зубчатый сектор; 5 – трибка; 6 – стрелка; 7 – крепежные отверстия
Применение мембран из нержавеющей стали обеспечивает устройству дополнительную функцию разделителя, обеспечивающего работоспособность прибора при измерении давления агрессивных сред.
Мембранные манометры могут выполняться как с открытой мембраной (рис. 2.71а), так и с подводящим штуцером (рис. 2.71б), а также с дополнительным фланцем (рис. 2.71в). Вид таких манометров показан на рис.2.72.
в)
Рис.2.72. Вид манометров и напоромера с плоской мембраной; (а) и (б) — МП100/100Н и НП100/100Н с закрытой мембраной; (в) – МП160/160Н с открытой мембраной
Основное применение мембранные манометры с открытой мембраной, как отмечалось выше, нашли при измерении жидких сред с повышенной вязкостью или различными вкраплениями, в технологических линиях, где периодически требуется гигиеническая обработка оборудования и исключается наличие «застойных» зон рабочего вещества.
Мембранные манометры используются для измерения как малых (от 0 до 1…40 кПа), так и средних давлений (от 0 до 0,06…4,0 МПа). Требуемые высокие тяговые усилия в таких приборах обуславливают большие площади непосредственно мембран, что приводит к ограничению измеряемых давлений (не более 4 М п а). Изготовление внутреннего профиля присоединительного фланца, повторяющего геометрию мембраны, обеспечивает работоспособность таких приборов даже при существенных перегрузках (до 50, а в некоторых моделях до 200%).
Мембранные манометрические приборы устойчиво работают на пульсирующих средах, когда амплитуда размаха и частота таких размахов измеряемого давления превышает допустимые значения для приборов с трубчатыми чувствительными элементами. Такая устойчивость во многом объясняется демпфирующим эффектом, достигаемый сужающим устройством, роль которого выполняет присоединительный штуцер, и ресивером, в качестве которого можно рассматривать объем между присоединительным штуцером и рабочей мембраной.
© 2002 — 2022. НПО ЮМАС
Разработка и производство приборов измерения давления и температуры: манометров, термометров,
напоромеров и клапанов в Москве, Екатеринбурге, Самаре, Санкт-Петербурге, Уфе, Омске, Тюмени и Нижнем Новгороде.
Все права защищены.
Уважаемый пользователь. Уведомляем Вас о том, что персональные данные, которые Вы можете оставить на сайте, обрабатываются в целях его функционирования. Если Вы с этим не согласны, то пожалуйста покиньте сайт. В противном случае это будет считаться согласием на обработку Ваших персональных данных.
Политика конфиденциальности
Источник
