Меню

Мембранные манометры разности давления

2.3.1. Манометры на основе мембран, мембранных коробок, сильфонов

В манометрических приборах, предназначенных для измерения малых значений давления, в большинстве случаев используют мембраны, мембранные коробки или сильфоны. Соответственно эти приборы могут называться мембранными или сильфонными манометрами.

Согласно /16/ 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.

В серии приборов напоромеров, тягомеров, тягонапоромеров НМП-100, ТмМП-100, ТНМП-100 (рис. 2.18) 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 ее незакрепленного 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 образом величина измеряемого давления отображается перемещением стрелки на шкале прибора 11.

Рис. 2.18. 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;
8 – 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 МП не выше чем 1,5, а угол поворота указательной стрелки – угол размаха шкалы – не превышает 90 о .

Разновидностью конструкции напоромера МП является модель с корпусом прямоугольной формы (72х144мм), в котором (рис. 2.19) 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. 2.19. Мембранный напоромер типа МП 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 – подводящая 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.

Читайте также:  Повышенное давление внутри глаза

В большинстве случаев нелинейность статических характеристик мембранных коробок не превышает 10-15 % и устраняется изменением длин тяг, а также углов их зацеплений.

Многие зарубежные, а также некоторые отечественные фирмы производят мембранные манометрические приборы с компактным центрально-осевым передаточным механизмом (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Показывающий манометрический прибор на основе мембраны:

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. Центр мембраны имеет снаружи полированную площадку, с которой соприкасается шарик передаточного механизма 3, представляющего собой компактное устройство с миниатюрным рычажно-секторным механизмом, более детальная схема которого представлена на рис. 2.21

Рис. 2.21. 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

Измеряемое давление через подводящий штуцер держателя 4 поступает в рабочую полость чувствительного элемента, перемещая центр мембраны 1. Этот сдвиг передается центрально-осевым передаточным механизмом на стрелку 5 (см. рис.2.20).

Диапазон измеряемого давления определяется свойствами мембран и ограничивается для таких конструкций, как правило, в пределах от 0 до 2,5…100 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 .

Встречаются конструкции со сдвоенными мембранами, как это имеет место у дифманометров с мембранными коробками, показанными на рис. 2.23. В таких случаях обеспечивается более высокий класс точности измерения.

Мембраны изготовляются из различных бронз, нержавеющей стали.

Приборы выпускаются в корпусах малых (63 мм), средних и больших диаметров (100 и 160 мм).

Центрально-осевой передаточный механизм (см. рис. 2.21) используется в ряде типов мембранных манометрических приборов. На основании 1 (рис. 2.21, а ) 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 поворачивает трибку.

Центрально-осевой передаточный механизм конструктивно несложен, но при изготовлении требует достаточно высоких технологий обработки металла.

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. Главным недостатком является малый ход мембраны (1,5…2 мм), что предопределяет повышенные требования к передаточному трибко-секторному механизму.

На рис. 2.22 показана схема манометра, в котором мембрана 1 герметично приварена к фланцу 2. В центре мембраны закреплен шток 3, соединенный с рычагом зубчатого сектора 4. В контакте с зубьями сектора находится трибка 5, на оси которой установлена стрелка 6. Шток состоит из двух частей и крепежного винта, обеспечивающего фиксацию оптимальной его длины при настройке прибора.

Читайте также:  Скутер хонда такт давление в шинах

Рис. 2.22. Мембранный манометр для измерения давления вязких и загрязненных сред, а также виды присоединительных фланцев:

а – с открытой мембраной; б – с подводящим штуцером; в – с дополнительным фланцем; 1 – мембрана; 2 – фланец; 3 – шток; 4 – зубчатый сектор; 5 – трибка; 6 – стрелка; 7 – крепежные отверстия

Измеряемое давление ризм воздействует на мембрану, в результате чего перемещается ее центр, и через шток, зубчатый сектор этот сдвиг преобразовывается в поворот указательной стрелки.

Крепежные отверстия 7 предназначены для монтажа прибора к соответствующему фланцу, приваренному к технологическому трубопроводу.

Мембранные манометры могут выполняться как с открытой мембраной (рис. 2.22, а ), так и с подводящим штуцером (рис. 2.22, б ), а также с дополнительным фланцем (рис. 2.22, в ).

Основное применение мембранные манометры с открытой мембраной нашли при измерении жидких сред с повышенной вязкостью или различными вкраплениями, в технологических линиях, где периодически требуется промывать оборудование и исключаются «застойные» зоны рабочего вещества.

Мембранные манометры используются для измерения как малых (от 0 до 1…25 кПа), среднего давления (от 0 до 0,04…2,5 МПа). Большая площадь мембраны также ограничивает возможность перегрузочных давлений (не более 4 МПа), хотя внутренний профиль присоединительного фланца повторяет профиль мембраны и обеспечивает сохранение его формы при незначительных перегрузках.

Источник

Мембранные манометры

Эти манометры обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра (давления избыточного, абсолютного, разряжения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред) в унифицированный токовый сигнал для дистанционной передачи (0 — 5 мА, 0 — 20 мА и др.).

Упругие элементы – мембрана или мембранная коробка:

ü гофрированная мембрана;

ü мембранная коробка.

Наиболее широкое применение нашли дифманометры, напоромеры и тягонапоромеры, построенные на этом принципе действия.

Пример дифманометра, снабженного дифференциально-трансформаторным преобразователем перемещения в напряжение переменного тока.

Мембранный блок состоит из двух сообщающихся мембранных коробок, заполненных жидкостью. Перепад давлений в камерах дифманометра вызывает деформацию мембранных коробок.

При этом сжатие нижней коробки больше и жидкость вытесняется из нее в верхнюю мембранную коробку, вызывая тем самым ее расширение.

Деформация верхней мембраны передается жестко связанному с ней плунжеру дифференциально-трансформаторного преобразователя.

Дифманометр устанавливают для измерения перепада давлений до 0,63 МПа при статическом давлении до 63 МПа. Выпускаются дифманометры с промежуточными преобразователями, имеющими унифицированный токовый или пневматический сигналы.

Например, для получения токового сигнала применяются тензорезисторные промежуточные преобразователи, в которых сопротивление резистора изменяется при растяжении или сжатии. Это кремневые полупроводниковые резисторы, обладающие повышенной чувствительностью, т.к. перемещение мембраны мало. Т. е. чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира (разновидность корунда — Al2O3) с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС — кремний на сапфире).

Читайте также:  Больные сосуды при давлении

Для манометров тензорезистор устанавливают на жесткой измерительной мембране, для дифманометров тензорезистор крепится к блоку неупругих мембран, соединенных между собой штоком.

Смещение штока 1под действием перепада давлений приводит к изгибу рычага 2 и деформации измерительной мембраны 3.

Для измерения агрессивных сред применяются датчики, снабженные защитной мембраной, изготовленной из коррозийно-стойкого материала. Тогда измеряемое давление передается к измерительной мембране через силиконовое масло, которым заполнена внутренняя полость датчика.

Примеры способов защиты материалов датчика от агрессивных сред.

1. Разделительные сосуды.

Полость сосуда заполнена жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и сосуда. Она не должна взаимодействовать с измеряемой средой и смешиваться с ней. Обычно это – глицерин, эфирные масла.

2. Мембранные разделители.

Измеряемая среда отделена от прибора мембраной с малой жесткостью из нержавеющей стали или фторопласта. Для переджачи давления верхнее полость заполняется жидкостью.

Источник

Мембранные манометры разности давления

В мембранном манометре основным рабочим элементом является плоская или гофрированная мембрана. Мембрана изгибается под действием разности давлений, и ее деформация с помощью передаточного механизма передается стрелке. Недостаток манометра — малый прогиб мембраны (максимум 1,5—2 мм). Однако манометр широко применяют, так как он менее чувствителен к толчкам и тряске и менее подвержен засорению, чем манометр Бурдона.

На рис. 463 показан мембранный манометр с электрическим выносным указателем, позволяющим производить дистанционьый отсчет и запись давлений. Манометр может работать в вакуумных установках с автоматическим управлением. Диапазон измеряемых давлений от 0,1 мм рт. ст. до атмосферного. Прогиб мембраны через систему рычагов передается на катушку, расположенную между полюсами электромагнита, питаемого переменным током. Во время поворота катушки в ней индуцируется э. д. с, которая передаемся на усилитель и затем измеряется стрелочным прибором.

При использовании мембранной коробки вместо одиночной мембраны чувствительность прибора возрастает, так как увеличивается деформация мембраны. Если вместо мембранной коробки применить сильфон, то можно значительно расширить предел измеряемых давлений. Следует отметить, что по сравнению с жидкостными мембранные манометры более чувствительны, удобны для отсчета и надежны в работе. Результаты измерений не зависят от рода остаточных газов. Манометр с двумя жестко связанными мембранами (двухбаллонный) позволяет измерять и регистрировать давления от 0,1 до 400 мм рт. ст. с точностью ±5%. Над одной мембраной поддерживается давление 1O -3 — 1O -8 мм рт. ст. (эталонный вакуум), на другую мембрану действует измеряемое давление.

Перемещение всей системы под действием разности давлений измеряется механотронным микрометром, показания которого отсчитываются по микроамперметру. Максимальное перемещение подвижной системы —0,5 мм.

Мембранные измерительные приборы ГДР (Хохвакуум Дрезден) с прямым или дистанционным измерением работают независимо от атмосферного давления и предназначены для измерения давлений от атмосферного до 1 мм рт. ст.

Диаметр шкалы 76 мм. Мембранные манометры фирмы Лейбольд (ФРГ) измеряют давления от 400 до 1 мм рт. ст., пружинные манометры Бурдона — от 760 до 20 мм рт. ст.Показания мембранных манометров не зависят от атмосферного давления.

Источник

Adblock
detector