Манометр — из чего состоит? Виды и типы
Что такое манометр
Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).
Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе. |
Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.
Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв.
м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.
Для чего нужен манометр
В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:
при накачивании автомобильных шин;
в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
в нефтяной и газодобывающей промышленности;
для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.
Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды.
В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Жидкостный манометр
Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.
Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.
Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли.
Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.
Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление Δp = p1 − p2.
Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:
1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.
Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:
Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.
Ускорение свободного падения (g) равно 9,8 H/кг.
Интересный факт!
Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.
Другие виды манометров
Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.Деформационные манометры
Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.
Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.
Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.
Интересный факт!
Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.
Поршневые манометры
Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.
На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.
Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.
Давление под поршнем рассчитывается по формуле:
, где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.
Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:
P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.
С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.
Бесплатные занятия по английскому с носителем
Занимайтесь по 15 минут в день. Осваивайте английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью жизни.
Задачи
Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!
Задача 1
Решение:
Нам известно:
h = 0,6 м;
ρ = 710 кг/м2.
Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:
Р = ρgh;
P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.
Ответ: 4,7 кПа.
Задача 2
На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?
Решение:
Итак, у нас дано:
G1= 3 кг;
G2= 300 гр = 0,3 кг;
F = 2 см2 = 0,0002 м2;
Ускорение g равно 9,8 H/кг.
Ответ: 161,7 кПа.
как обнаружить и предупредить неисправность манометра
Дэйв Росс (Dave Ross), старший инженер отдела сервисного обслуживания
Манометры — совсем небольшие приборы. Однако они являются важной составляющей систем в различных отраслях. Обеспечиваемая ими визуальная индикация давления в системе позволяет понять, все ли работает в требуемом диапазоне или надвигается проблема.
Неточная работа манометра может привести к снижению качества продукта на выходе системы в связи с нарушением достоверности данных и последующим чрезмерным повышением или снижением давления в системе. В случае неисправности манометра возможен выброс технологической среды из системы, а значит, травмы сотрудников, повреждения системы (на устранение которых потребуется время и деньги), а также потеря выходного продукта и прибыли.
Знание признаков и причин приближающейся неисправности манометра поможет быстро понять, что показания давления перестали быть точными, и избежать нежелательных последствий.
Если вы считаете, что в вашей системе присутствует манометр, работающий не самым лучшим образом, продолжайте читать эту статью, чтобы узнать о настораживающих признаках неисправности.
Узнайте о сервисах Swagelok по обследованию
Каковы признаки неисправности манометра?
Ниже описаны пять основных причин неисправности манометра, ее признаки и действия, которые можно предпринять для решения проблемы.
Избыточное давление
Если стрелка манометра прижата к упору-ограничителю, значит, давление в манометре приближается к максимальному значению или превышает его. Это указывает на то, что установленный манометр имеет неподходящий для системы диапазон давления и не способен правильно показывать давление в ней. В результате может разорваться трубка Бурдона, что приведет к полному отказу манометра.
Трубка Бурдона — это изогнутая полая трубка, обычно изготовленная из металла, которая находится внутри манометра. Эта трубка реагирует на давление в системе и перемещает соединенную с ней стрелку для отображения соответствующего значения давления на циферблате манометра.
Необходимо выбрать манометр, рассчитанный на диапазон давления, в два раза превышающий предполагаемое рабочее давление в системе, чтобы расширить диапазон измеряемого давления, или добавить в систему предохранительное устройство (т. е. перепускной клапан) перед манометром. При экстремальных условиях в системе следует использовать манометр с ограниченным условным проходом (0,3 мм), чтобы ограничить расход, или рассмотреть вариант с уплотнением мембраны вместо конструкции с трубкой Бурдона, чтобы получить более надежное решение.
Скачки давления
Если вы обнаружили, что стрелка манометра изогнута, сломана или имеет зазубрины, то вероятно, что манометр подвергнулся внезапному скачку давления в системе, вызванному включением/выключением насоса или открыванием/закрыванием клапана в линии перед манометром. Стрелка могла получить повреждение от удара об упор-ограничитель. Такое внезапное изменение давления может привести к разрушению трубки Бурдона и отказу манометра.
Проанализируйте конструкцию системы, чтобы исключить непредвиденные скачки давления, вызывающие чрезмерную нагрузку на ее компоненты, включая манометр. Альтернативным решением является выбор манометра с более широким диапазоном давления, охватывающим любые предполагаемые скачки давления.
Механическая вибрация
Плохо настроенный насос, поршневой компрессор или неверно смонтированный манометр могут привести к потере стрелки, защитного стекла, кольца защитного стекла или задней крышки. При этом на циферблате также можно заметить черную пыль или царапины, оставленные ослабленной стрелкой.
Колебания манометра передаются трубке Бурдона, и вибрация может разрушить движущийся компонент, а значит, на циферблате больше не будет отображаться реальное давление в системе.
Жидкостное наполнение корпуса манометра позволяет погасить колебания и исключить или уменьшить ненужные вибрации в системе. При экстремальных условиях в системе следует использовать амортизатор или манометр с мембранным уплотнением.
Пульсация
Частое циклическое движение технологической среды в системе с быстрой сменой направления приводит к износу движущихся компонентов манометра. Такое состояние, определяемое по колеблющейся стрелке прибора, может ухудшить его способность измерять давление, а также привести к разрушению трубки Бурдона и полному отказу манометра.
В этом случае следует изменить конструкцию системы, переместив манометр в такое место, где влияние на него скорости циклического движения среды будет меньше и при этом не пострадает требуемая точность измерений. Если изменить конструкцию системы невозможно, то уменьшить воздействие пульсации позволит использование манометра с жидкостным наполнением, ограниченным условным проходом или амортизатором.
Узнайте подробнее, как выбрать наиболее подходящий манометр с учетом ваших потребностей
Чрезмерно высокая температура и перегрев
У манометра, который смонтирован ненадлежащим образом либо расположен слишком близко к чрезмерно горячей технологической среде или компонентам системы, может быть обесцвечен циферблат или наполнен жидкостью корпус в результате поломки компонентов манометра. Повышенная температура подвергает работающую под давлением систему дополнительному воздействию и снижает точность измерений, вызывая механическое напряжение в металлической трубке Бурдона и других компонентах манометра. Манометр с другим номинальным значением температуры будет работать стабильнее в предполагаемом диапазоне температур, которым будет подвергаться система. Для областей применения с экстремальными значениями температур следует выбрать манометр с мембранным уплотнением или мембранное уплотнение с охлаждающим элементом.
Любой манометр может выйти из строя — такова реальность.
Если знать, как выявить надвигающуюся неисправность, вы сможете избежать наихудших возможных последствий. Но еще более важно уметь подобрать подходящий манометр с учетом именно ваших потребностей. Зачастую выбор оптимального манометра для конкретной системы представляет собой непростую задачу. Но если потратить время на анализ потребностей системы и заблаговременно принять обдуманное решение, это снизит вероятность преждевременного отказа и окупится в виде безопасной работы на предприятии, точных измерений давления в системе и уменьшенных потерь технологической среды в результате установки неподходящего манометра.
Хотите обследовать свои манометры и конструкцию системы в целом?
Узнайте о сервисах Swagelok по обследованию
Манометры и вакуумметры — Grainger Industrial Supply
Манометры и вакуумметры
2 893 продуктов
Циферблатные и цифровые манометры и вакуумметры контролируют давление жидкостей и газов, от питьевой воды и сжатого воздуха до нефтехимической обработки и сложных жидкостей в промышленности и применения сточных вод.
Промышленные манометры со шкалой измеряют низкое и высокое давление, а также диапазоны вакуума и соединений. Цифровые промышленные и технологические манометры имеют цифровой ЖК-дисплей, на котором отображаются числовые показания в нескольких выбираемых единицах технического давления. Бессвинцовые манометры сертифицированы и безопасны для использования в системах, контактирующих с питьевой водой. Манометры пожарных устройств измеряют давление в пожарных машинах, а манометры пожарных спринклеров измеряют воздух, воду или спринклерные системы. Датчики HVAC и котлов измеряют как температуру, так и давление воды в котлах. Манометры низкого давления имеют сильфонный или мембранный датчик для точных показаний низкого давления. Испытательные манометры отличаются высокой точностью и используются в лабораториях и инспекциях.
Циферблатные и цифровые манометры и вакуумметры контролируют давление жидкостей и газов, начиная от питьевой воды и сжатого воздуха и заканчивая нефтехимической обработкой и сложными жидкостями в промышленности и водоотведении.
Промышленные манометры со шкалой измеряют низкое и высокое давление, а также диапазоны вакуума и соединений. Цифровые промышленные и технологические манометры имеют цифровой ЖК-дисплей, на котором отображаются числовые показания в нескольких выбираемых единицах технического давления. Бессвинцовые манометры сертифицированы и безопасны для использования в системах, контактирующих с питьевой водой. Манометры пожарных устройств измеряют давление в пожарных машинах, а манометры пожарных спринклеров измеряют воздух, воду или спринклерные системы. Датчики HVAC и котлов измеряют как температуру, так и давление воды в котлах. Манометры низкого давления имеют сильфонный или мембранный датчик для точных показаний низкого давления. Испытательные манометры отличаются высокой точностью и используются в лабораториях и инспекциях.
Промышленные датчики и давления в процессе
Светопроводные давления
Без свинца датчики давления
Haugers 9000
HALE SAIL SYSTER.
Манометры низкого давления
Испытательные манометры
Газовые и водные давления датчики и комплекты
Датчики давления сжатого газа
Гидравлический давление давления в давление
.
Сельскохозяйственные манометры для измерения давления аммиака
Манометры для пожарной техники и дыхательных аппаратов
Сменные манометры OEM
Манометры с мембранным разделителем для агрессивных сред
117 продуктов
Эти манометры снабжены парным внешним мембранным разделителем, который создает непроницаемый барьер между технологической средой и смачиваемыми частями самого манометра. Мембранное уплотнение, или изолятор, устойчиво к агрессивным и коррозионно-активным химическим веществам, предотвращает засорение из-за сложных или загруженных сред, таких как древесная масса или сточные воды, и защищает манометр от замерзания в средах с низкими температурами.
Некоторые модели имеют различные мембранные разделители и наполнительные материалы, обеспечивающие соответствующую стойкость, чтобы увеличить срок службы манометра для обычных промышленных применений.
Эти манометры оснащены парным внешним мембранным разделителем, который создает непроницаемый барьер между технологической средой и смачиваемыми частями самого манометра. Мембранное уплотнение, или изолятор, устойчиво к агрессивным и коррозионно-активным химическим веществам, предотвращает засорение из-за сложных или загруженных сред, таких как древесная масса или сточные воды, и защищает манометр от замерзания в средах с низкими температурами. Некоторые модели имеют различные мембранные разделители и наполнительные материалы, обеспечивающие соответствующую стойкость, чтобы увеличить срок службы манометра для обычных промышленных применений.
Калибр с замораживанием и стойким сборочным устойчивом к внутреннему уплотнению
с 316 SS Mini-Created Mini-Created
с 316 SS-нагрузкой с низовым уплотнением
110666 666 с 316 666 с 316 6-й голени.
Mini SealМанометр с уплотнением из термопласта
Манометр с уплотнением Mini Seal из нерж.0139 Наружная резьба NPT 1/4 дюйма – нижнее соединение
6 . Загрузка … Загрузка … Загрузка … Загрузка … . Загрузка … Загрузка . ..Загрузка … Нагрузка … Нагрузка … … … … … … … … … Загрузка… Загрузка… Внутренняя резьба NPT 1/4 дюйма – Нижнее заднее соединение Соединение нижней части спины, отсортированное по номинальным размерам циферблата, восходящая
Загрузка . ..… … … … … … .0157 Загрузка … Загрузка … Загрузка … Загрузка … 158
158
. 316 SS Female-Threaded Mini Seal 1/4 in NPT Male – Bottom Connection, sorted by Nominal Dial Size, ascending Loading. ..Loading… . Загрузка … Загрузка … Загрузка … Загрузка … Нагрузка … 777. . Загрузка… Загрузка … Загрузка … Загрузка … 1/4 В NPT BEARNEN. Уплотнение 1/4 в N N N N N. — Нижнее соединение, отсортированное по номинальным размерам циферблата, восходящая
Загрузка … . 0157 Загрузка …Загрузка … Загрузка … Нагрузка … . … Загрузка … Загрузка … Нагрузка … Нагрузка . Загрузка… Loading… Loading… Loading… 1/4 in NPT Male – Bottom Connection
Загрузка … Загрузка … Нагрузка … . … Загрузка … Загрузка … Загрузка … . Loading… Loading… Loading… Loading… Loading. ..Loading… Внутренняя резьба 1/4 дюйма NPT – нижнее соединение
Loading… Loading… Loading… Loading… Loading… Loading… 1/4 дюйма NPT, наружная резьба – нижнее соединение
Loading. ..Loading… Loading… Loading… Loading… 1/4 дюйма NPT с внутренней резьбой — нижнее соединение
6 Loading… Loading… Loading… Loading… Loading. ..Loading… Loading… Loading… Loading… 1/2 in NPT Female – Bottom Connection
. — Нижнее соединение, отсортированное по номинальным размерам циферблата, восходящая Загрузка . ..… … … … … … …0158 Loading… Loading… Loading… 1/2 in NPT Male – Bottom Connection
Loading.
Mini Seal
..
..
..
0157 Загрузка …
0157 Загрузка …
..
..
..
..
