Манометр с многовитковой (геликоидальной) пружиной

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

Самопишущие манометры с винтовой трубчатой пружиной предназначены для измерения и записи давления жидкости, пара и газов и относятся к группе технических манометров. Устройство самопишущего манометра с геликоидальной пружиной показано на рис. 7.2. Измеряемое давление подводится к штуцеру 2, закрепленному в нижней части корпуса прибора (не показанного на рисунке), и через капиллярную трубку 1 воздействует на геликоидальную пружину 5.

Один конец пружины припаян к угольнику, который крепится к корпусу, другой — соединен с осью 6. При повышении давления свободный конец пружины перемещается в направлении, показанном стрелкой, и вращает ось 6. Вращение оси через закрепленный на ней рычаг 7 и тягу 10 передается рычагу 4, жестко сидящему на одной оси со стрелкой 3. Таким образом, изменение давления перемещает на пропорциональный угол стрелку 3, на конце которой закреплено перо 11. Перо записывает изменения давления на диаграммном бланке 12, перемещаемом часовым механизмом или синхронным электродвигателем СД-60. На рычаге 7 имеется ползун 8 с винтом 9. Вращением винта 9 при регулировке прибора можно изменять размах стрелки 3 при одном и том же значении измеряемого параметра.

Мембранные манометры

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

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

Рис. 7.3. Мембранный манометр

Рис. 7.4. Дифманометр с вялой мембраной

Величина прогиба мембраны может быть определена по формуле

(7.6)

где — диаметр мембраны; — толщина мембраны; Е — модуль упругости.

Выразив постоянные для данной мембраны величины через постоянный коэффициент, получим

(7.7)

т.е. между прогибом мембраны и измеряемым давлением существует функциональная зависимость.

Из принципа действия мембранного манометра видно, что ним прибором можно измерять как давление, так и разрежение. Это свойство используют при изготовлении мембранных вакуумметров и мановакуумметров.

В отличие от упругих мембран в некоторых приборах применяются так называемые вялые мембраны. Вялые мембраны обычно изготовляются из резины с тканевой основой, из ткани с газонепроницаемой пропиткой или из синтетических материалов. Давление, воспринимаемое вялой мембраной, уравновешивается пружиной. Вялые мембраны применяются в тягомерах, напоромерах; дифманометрах. На рис. 7.4 показана схема дифманометра с вялой мембраной. Чувствительный элемент — вялая мембрана 5, зажатая между крышками 6 и 8 корпуса, образует две полости дифференциального манометра. Измеряемые давления подводятся по трубкам 7 и 1. Разность давлений, воспринимаемая вялой мембраной, вызывает прогиб ее, вследствие чего соединенный с ней сердечник 3 перемещается в катушках 4 дифференциально-трансформаторного датчика. Разность давлений уравновешивается пружиной 2.

На рис. 7.5 показана схема мембранного дифманометра с пневматической силовой компенсацией (ДМПК-4). Под действием разности давлений, действующих на вялую мембрану 1, на подвижном жестком центре 2 мембраны возникает усилие, которое через стержень 3 и рычаг 4 вызывает изменение положения заслонки 5 относительно сопла 6. Изменение зазора между соплом и заслонкой приводит к изменению давления воздуха, поступающего к соплу через дроссель 7 постоянного сечения. Одновременно изменяется давление в камере г усилительного пневмореле. При этом мембраны 8 и 9 прогибаются и изменяется положение впускного 10 (в камере а) и выпускного 11 клапанов. Это вызывает изменение давления в камерах бив, которое будет продолжаться до тех пор, пока заслонка 5 под действием сильфона обратной связи 12 не займет такого положения относительно сопла, при котором усилие на сильфоне обратной связи не станет равным усилию на мембране 1. Величина перемещения заслонки при изменении измеряемого перепада в пределах диапазона не превышает 0,01— 0,03 мм, поэтому деформации мембраны и сильфона обратной связи также незначительны. Вследствие незначительных деформаций мембраны и сильфона усилия на них, пропорциональные действующим избыточным давлениям, практически не зависят от небольших изменений их жесткости и вида статических характеристик. Пределы измерения изменяются перемещением сильфона 12 вдоль рычага 13. Рычаг 4 выводится из измерительной полости, находящейся под избыточным давлением, через уплотняющий сильфон 14. Пружина 15 предусмотрена для корректировки начального давления воздуха после механизма пневматической дистанционной передачи. Пульсация прибора устраняется гидравлическим демпфером 16.Давления питания и выходное контролируются манометрами М. Дифманометры ДМПК-4 имеют диапазоны измерений разности давлений от 0 до 245 Па и от 0 до 3924 Па (0—25 и 0—400 мм вод. ст.) и работают при избыточном давлении до 0,392 МПа. Основная допустимая погрешность, определяемая по выходному давлению сжатого воздуха, не превышает ш 1 %. Максимальная длина пневмолинии — 300 м.

На рис. 7.6 приведена схема мембранного электрического дифманометра электрической аналоговой ветви ГСП. Принцип действия его основан на электрической силовой компенсации. Давления р₁ и р₂ подводятся к корпусу, между крышками которого зажата вялая мембрана. Усилие, развиваемое на мембране, с помощью рычага 11, уплотненного мембраной 10, передается с помощью рычагов 1, 2 и 8 пластине 5 индикатора рассогласования 6. Возникающий в индикаторе электрический сигнал рассогласования подается на вход усилителя 7 и после усиления поступает в силовое устройство обратной связи 9 и одновременно в линию дистанционной передачи. Таким образом, выходной сигнал преобразователя пропорционален значению измеряемой разности давлений. Регулировка прибора осуществляется перемещением сухаря (9 вдоль рычагов 1 и 2, чем изменяется передаточное отношение рычажного механизма. Корректировка нулевого значения выполняется пружиной 4. Приборы выпускаются на пределы разности давлений от 100 Па до 6,3 кПа. Предельное избыточное давление— до 1 МПа. Класс точности 1.