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. 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 измерительных преобразователей давления, разрежения и перепада давлений используют одновитковую трубчатую пружину (рис. 6а), сильфон (рис. 6б), мембранную коробку (рис. 6в), многовитковую трубчатую пружину (рис. 6г), вялую мембрану (рис. 6д), жесткую мембрану (рис. 6е).

Рис. 6. Измерительные элементы деформационных манометров

В трубчато-пружинном манометре с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 7), получившем наибольшее распространение, чувствительным элементом является трубчатая пружина 2, представляющая собой полую трубку овального или эллиптического сечения, согнутую по дуге окружности на 180–270°. Маленькая ось эллипса трубки расположена 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 прибора 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.

Рис. 7. Трубчато-пружинный манометр

Для устранения мертвого хода стрелки, вызванного люфтами в соединениях, передаточный 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.

На рис. 8 представлена схема мембранного дифманометра типа ДМ. Чувствительным элементом служат мембранный блок 7, 9. Мембрана 7 находится в минусовой камере, в которую подается меньшее из сравниваемых давлений. Внутри мембрана заполнена вязкой жидкостью. При подаче разности давлений на мембрану в результате деформации жидкость, заполняющая мембраны, перетекает в зону меньшего давления, вызывая перемещение сердечника 6 в катушке 4. Катушка и сердечник образуют дифференциально-трансформаторный преобразователь преобразующий смещение сердечника в электрический сигнал.

Рис. 8. Мембранный дифманометр:

1, 2 – корпус плюсовой и минусовой камер мембранного блока; 3, 8 - трубопроводы высокого и низкого давлений; 4 – катушка; 5 – корпус прибора; 6 – сердечник; 6 – катушка; 7, 9 – мембранный блок