Классификация манометров

Манометры принято разделять по следующим признакам:

– по виду измеряемого давления;

– принципу действия;

– классу точности;

– назначению.

По виду измеряемого давления манометры делятся на две группы. В первую группу входят:

а) манометры для измерения избыточного давления, с верхним пределом измерения от 0,6 до 10000 кгс/см2;

б) вакуумметры для измерения разрежений:

– вакуумметры для измерения разрежений (до – 1,0 кгс/см2);

– мановакуумметры, которые являются манометрами как избыточного (от 0,6 до 24 кгс/см2), так и вакуумметрического (до - 1,0 кгс/см2) давления;

– напорометры – манометры избыточных малых давлений до 0,4 кгс/см2;

– тягометры – вакуумметры с верхним пределом измерения, не превышающем 0,4 кгс/см2;

– тягонапорометры – мановакуумметры с крайними пределами до 0,2 кгс/см2.

Вторую группу манометров составляют манометры абсолютного давления, приспо- собленные для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля. В их число входят:

– укороченные жидкостные манометры (измеряют абсолютные давления);

– барометры – манометры абсолютного давления, приспособленные для измерения давления атмосферы;

– укороченные барометры – ртутные вакуумметры для измерения абсолютных давле- ний менее 0,2 кгс/см2;

– вакуумметры остаточного давления для измерения глубокого вакуума менее 0,002 кгс/см2.

Особняком стоит третья группа манометров:

– дифманометры для измерения разности двух давлений, из которых ни одно не явля- ется давлением окружающей среды;

– микроманометры для измерения давлений или разности давлений газовых сред с верхним пределом измерения менее 0,04 кгс/см2.

По принципу действия манометры делятся на четыре основные группы:

– жидкостные, основанные на гидростатическом принципе, когда измеряемое давле- ние уравновешивается давлением столба манометрической жидкости;

– грузопоршневые, в которых измеряемое давление или разность давлений уравнове- шивается давлением, создаваемым весом неуплотненного поршня и грузов;

– деформационные (пружинные) манометры, в которых измеряемое давление или раз- ность давлений определяется по деформации упругого элемента;

– манометры, основанные на других физических принципах.

Под классом точности прибора понимают предельное значение допустимых основных и дополнительных погрешностей его, выраженное в процентах от диапазона измерений дан- ного прибора. Установлен следующий ряд классов манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,15; 0,25;

0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0.

По признаку метрологического назначения манометры можно разделить на три груп- пы: технические (рабочие); лабораторные (контрольные); образцовые, служащие для поверки других манометров.

В жидкостных манометрах или дифманометрах (рис. 2.4) измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. Мерой измеряемого дав- ления в этих приборах является высота столба манометрической жидкости, в качестве кото- рой чаще применяются: этиловый спирт, дистиллированная вода и ртуть. Таким образом, из- мерение давления практически сводится к измерению линейной величины, которое может быть выполнено более просто с достаточно высокой степенью точности.

Рассмотрим основные типы жидкостных манометров.

Двухтрубный (U-образный) манометр. Этот манометр (рис. 2.4, а) представляет собой U-образную трубку, или две трубки, сообщающиеся нижними частями. Давления р1 и р2 под- водятся к обоим открытым концам. Разность этих давлений преобразуется в разность уров- ней жидкости в трубках. Функция преобразования имеет вид

Dh =

Dp

,

g ´ (ρ - ρc)

(2.30)

где Δр – разность подводимых давлений, Па; Δh – разность уровней жидкости в трубках, м; g

–

c

ускорение свободного падения, м/с2; r и ρ и среды над рабочей жидкостью, кг/м3.

– плотность соответственно рабочей жидкости

Если ρ >> ρc

что имеет место при измерениях газов, формула (2.30) принимает вид

Dh =

Δp g ´ ρ

. . (2.31)

Разность давлений может выражаться непосредственно через разность уровней в еди-

ницах длины, например в мм рт. ст., мм вод. ст. С помощью двухтрубного манометра можно измерить как разность давлений, так и избыточное, и вакуумметрическое давления. Для этого одна из трубок сообщается с атмосферой.

Р1

Р2

Р2

dT

2

Р1

dP

Чашечный (одно- трубный) манометр. В от- личие от двухтрубных ча- шечные манометры имеют резервуар 1, сообщенный с измерительной трубкой (рис. 2.4, б). Из-за значи- тельной разницы сечений

резервуара и трубки имеют 1

место незначительные из- менения уровня жидкости

в резервуаре. Отсчет раз- а б

ности уровней при измере- 5 4

нии давлений производит- ся только по трубке. Перед

измерениями устанавли-

Р1 Р2

l

вают нуль отсчета при рав- 0 α 0

ных давлениях: р1 = р2.

Фактическая высота 3

столба жидкости

Δh = hТ - hР ,

1

2 в

Р2

Р1

Р2

dT

P1

dP

(2.32)

где hT

– высота столба в

трубке, отсчитываемая от нулевой отметки;

hP – снижение уровня

жидкости в резервуаре:

h ´ d 2

h = T T , (2.33)

d

P 2

P

здесь dT

и dP

– диаметры

трубки и резервуара. г

Подставляя (2.33) в

формулу (2.32), получаем

d2

д

Рис. 2.4. Жидкостные манометры

Т

Dh = hT´(1 + d2 ),

(2.34)

P

Разновидность чашечного манометра с наклонной измерительной трубкой приведена на рис. 2.4, в. Манометр состоит из резервуара 1, гибкой соединительной трубки 2, измери- тельной трубки 3, установочной дуги 4 со шкалой углов наклона и вытеснителя 5 для уста- новки нуля отсчета при различных объемах жидкости.

Понижение уровня в резервуаре вычисляется по формуле

d2

h = l ´ T,

d

P 2

P

где l – длина столба жидкости в трубке.

Высота гидростатического столба в трубке:

hТ = l ´ sinα , где α – угол наклона измерительной трубки.

После подстановки hP

и hT

в (1.17) получаем

Δ h = l ´ (sin α +

d2

d

T).

P

Величину в скобке называют постоянной манометра. На базе такого манометра устро- ен микроманометр, в котором в качестве рабочей жидкости чаще всего используют спирт.

Чашечный манометр абсолютного давления.Верхний конец измерительной трубки чашечного манометра абсолютного давления (рис. 2.4, г) запаян. При соответствующем за- полнении рабочей жидкостью (обычно ртутью) в полости трубки над жидкостью устанавли- вается давление, близкое к абсолютному нулю (p2 = 0). В связи с этим высота столба в изме- рительной трубке пропорциональна абсолютному давлению p1. Высота подъема столба жид- кости подсчитывается по формуле (2.32).

Поплавковый манометр. В отличие от других видов чашечных манометров в по- плавковом (рис. 2.4, д) измерительным элементом является не трубка 2, а резервуар 1 .

Трубка выполняет функцию уравновешивающего элемента. Выходная величина – пе- ремещение поплавка 3, находящегося в резервуаре. Функция преобразования может быть найде- на из уравнения:

hP=

Dp .

d 2

d

)

g ´ (ρ - ρc ) ´ (1 + Т

P