Чувствительные элементы деформационных манометров

К упругим чувствительным элементам приборов относятся: трубчатые пружины, сильфоны, плоские и гофрированные, мембраны, мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром (рис, 1.15).

Трубчатая пружина представляет собой согнутую по дуге окружности трубку, имеющую в сечении овальную форму (рис.1.15а), причем большая ось овала нормальна плоскости оси трубки. Один из концов трубки запаян, а измеряемое давление передается внутрь трубки через второй открытый ее конец. Под действием давления овальное сечение трубки деформируется: большая ось овала умень­шается, а малая увеличивается. При такой деформации каждого се­чения длина внешних волокон АВ материала трубки увеличивается, а внутренних СD- уменьшается: возникают напряжения (на волок­нахAB- растягивающие, на СD- сжимающие), которые приводят к появлению момента М , разгибающего трубку.

Сильфон - это тонкостенная трубка с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке, (рис,1.156). Его жесткость зависит от материала, наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки . заготовки, радиуса закругления гофр r, угла их уплотнения, числа гофр.

Мембраны (см.рис. 1.15 в, г, д, е) бывают плоскими и гофриро­ванными. Под действием разности давлений центр мембраны (рабочая точка) перемещается. Рабочая точка чувствительного элемента связана со стрелкой прибора при помощи передаточного механизма. Точка перемещается пропорционально измеряемому давлению р.

У плоской мембраны рабочая течка перемещается не пропорционально измеряемому давлению. В этом случае говорят, что мембрана имеет нелинейную характеристику. Такую мембрану из-за малых перемещений рабочей точки применяют для преобразования давления в силу или поверхностные деформации (тензопреобразователи).

Для улучшения статической характеристики используют гофри­рованные мембраны и мембранные коробки. Профили мембран могут быть пильчатыми, трапецеидальными и синусоидальными.

Жесткость коробки вдвое ниже жесткости каждой из мембран. В гифманометрах используются мембранные блоки, включающие две короб­ки и более.

В напорометрах и тягомерах применяются так называемые вялые мембраны, изготовленные из бензомаслостойких прорезиненных тканей. В центре мембраны крепятся металлические пластины, в одну из которых упирается винтовая пружина. Таким образом жесткость мембраны, а значит ее чувствительность, можно изменять. Чем меньше жесткость, тем больше чувствительность элемента.

Упругие свойства материалов чувствительных элементов зави­сят от температуры. Это определяет необходимость защиты прибо­ров от воздействия высоких температур измеряемой среды, С тече­нием времени у упругих чувствительных элементов накапливаются пластические деформации и уменьшаются упругие. Все это приводит к снижению крутизны статической характеристики прибора и ее сме­щению, а следовательно, к увеличению погрешности измерения.

Трубчато-пружинные показывающие манометры, вакуумметры и мановакуумметры

Прибор предназначен для измерения избыточного (манометричес­кого) давления в жидких и газовых средах, а также вакуума в га­зовых средах. Применяются такие приборы при испытаниях на прочность и плотность трубопроводов и теплосетей, при эксплуатации насосных установок, в элеваторных узлах жилых, административ­ных и промышленных зданий, при эксплуатации компрессор­ных установок и на теплоэлектростанциях, при эксплуатации емкостей с газом , в гидро­приводе машин и механизмов и т.д.

Штуцер с резьбой 8 для присоединения прибора к мес­ту измерения выполнен как одно целое с держателем 2. Внутри штуцера и держателя имеется канал, который сообщается с внутренней полостью трубки 1. Под действием избыточного давления или вакуума конец пружину Iперемещается. Поводок 4, при­крепленный к пружине, тянет (или толкает) зубчатый сектор 5. Сектор поворачивается и перемещает шестерню 6 со стрелкой 7 на угол φ. Трубчато-пружинные показывающие манометры выпускают­ся с верхним пределом измерения от 0,1 МПа до 10³МПа.

Пружинные вакуумметры имеют диапазон измерения 0,1 – 0 МПа, а мановакуумметры при нижнем пределе измерения 0,1 МПа имеют верхний предел измерения по избыточному давлению от 0,1 до 2,4 МПа. Образцовые доказывающие пружинные манометры имеют класс точ­ности 1,5; 2,5 и 4, а рабочие манометры повышенной точности -0,6 и 1. Эти приборы обладают портативностью, универсальностью, простотой устройства и применения. Основной их недостаток - не­стабильность показаний из-за постепенного изменения упругих свойств пружины, возникновения остаточной деформации в ней и износа пере­даточного механизма. Эти приборы необходимо периодически прове­рять, чтобы подтвердить класс точности или определить поправки, компенсирующие систематические погрешности приборов.