Что такое дифманометр и где его используют?

Дифманометром называется прибор, который нужен для измерения разности давлений. С его помощью измеряют перепады давления разных жидкостей и газов на струевыпрямителях, фильтрах и прочих приборах. Измерения выполняют с целью оценки технического состояния и степени загрязнения.

Дифманометр используют в тех местах, где есть необходимость в измерении уровня жидкости, а также расхода жидкости, газа или пара за счет перепада давления. Такими местами являются фабрики, заводы, промышленные зоны без систем контроля авторегулирования. Этот прибор важен для людей, которые страдают от перепадов давления.

По принципу действия дифманометров можно разделить на две категории:

• механические;
• жидкостные.

В последних измеряемое давление выравнивается за счет столба жидкости. К этой категории можно отнести такие типы дифманометров, как поплавковые, трубные, колокольные и кольцевые.

Что касается механических устройств для измерения давления, в них давление компенсируется силой упругости особых чувствительных элементов. Это может быть упругая металлическая или неметаллическая мембрана, сильфон и пружина.

Существуют конструкции, давление в которых рассчитывается с учетом степени прогиба мембраны. Что касается других видов конструкций дифманометров, мембраны в них нужны исключительно для разделения соседних камер. При деформации создается противодействующая сила за счет тарированной спиральной цилиндрической пружины, отвечающей за разгрузку мембраны.

Жидкостные и механические виды дифманометров могут быть показывающими и самопишущими. Также существуют бесшкальные приборы. Последние предполагают пневматическую или электрическую дистанционную передачу определяемых значений. Некоторые дифманометры оснащаются дополнительным электрическим контактным устройством. Прибор для измерения расхода рабочей среды за счет переменного перепада имеет дополнительные суммирующие и интегрирующие устройства.

На сегодняшний день и в будущем развитие конструирования дифманометров идет и будет идти по пути модернизации механических приборов. Если вам для тех или иных целей требуется качественный и точный дифманометр, купить устройство вы можете в специализированном магазине в интернете или у себя в городе.

 

 

Дифманометры (дифференциальные манометры) — НПО «ЮМАС»

Малые величины дифференциального давления могут измеряться приборами на основе упругих и вялых мембран, сильфонов, а также комбинированных с другими упругими элементами конструкциями. Конструкций достаточное количество, однако они имеют свои особенности.

Одной из наиболее простых, универсальных и получивших широкое применение являются дифнапоромеры (дифманометры) с конструкциями на основе мембран и мембранных коробок/2-18/. В одном из вариантов (рис. 2.73) мембранная коробка 1, внутрь которой через подводящий штуцер держателя 2 поступает «плюсовое» давление, является чувствительным элементом дифманометра. Под воздействием этого давления смещается подвижный центр мембранной коробки.

Рис. 2.73. Показывающий дифференциальный манометр на основе мембранной коробки: 1 – мембранная коробка; 2 – держатель «плюсового» давления; 3 – держатель «минусового» давления; 4 – корпус;      5 – передаточный    механизм; 6 – стрелка; 7 – циферблат

«Минусовое» давление через подводящий штуцер держателя 3 подается внутрь герметичного корпуса 4 прибора и воздействует на мембранную коробку снаружи, создавая противодействие перемещению ее подвижного центра. Таким образом «плюсовое» и «минусовое» давления уравновешивают друг друга, а перемещение подвижного центра мембранной коробки свидетельствует о величине разностного – дифференциального давления. Этот сдвиг через передаточный механизм передается на указательную стрелку

6, которая на шкале циферблата 7 показывает измеряемое дифференциальное давление.

Диапазон измеряемого давления определяется свойствами мембран и ограничивается, как правило, в пределах от 0 до 0,4…40 кПа. При этом класс точности составляет, как правило, 2,5 или 1,5.

Обязательная конструктивная герметичность корпуса определяет высокую защищенность от внешних воздействий и определяется в основном уровнем IP66.

В качестве материала для чувствительных элементов приборов используется бериллиевая и другие бронзы, а также нержавеющая сталь; для штуцеров, передаточных механизмов – медные сплавы, коррозионно-стойкие сплавы, включая нержавеющую сталь различных марок.

Приборы могут изготавливаться в корпусах малых (63 мм), средних (100мм), и больших (160 мм) диа-

метров.

К недостаткам дифманометров (дифнапоромеров) на основе мембранной коробки следует отнести высокие требования к герметичности корпуса и небольшие рабочие избыточные давления, ограниченные прочностью корпуса.

Дифманометр с вертикальной мембраной (рис. 2.74) состоит из «плюсовой»

1 и «минусовой» 2 рабочих камер, разделенных чувствительной гофрированной мембраной 3. Под воздействием давления мембрана деформируется, в результате чего перемещается ее центр вместе с закрепленным на нем передающим штоком 4. Линейное смещение штока в передаточном механизме 5 преобразуется в осевое вращение трибки, и соответственно указательной стрелки, отсчитывающей на шкале прибора измеряемое давление. 

Рис. 2.74. Мембранные показывающие дифференциальные манометры с вертикальной мембраной: 1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – чувствительная гофрированная мембрана; 4 – передающий шток; 5 – передаточный механизм; 6 – предохранительный клапан

Для сохранения работоспособности чувствительной гофрированной мембраны при превышении максимального допустимого статического давления предусмотрен открывающийся предохранительный клапан 6. Причем конструкции этих клапанов могут быть различны. Соответственно такие приборы не могут использоваться, когда не допускается контакт сред из «плюсовой» и «минусовой» камер.

 Высокая стоимость защитных фланцев мембраны, а также сложность вывода за пределы зоны давления механического перемещения центра этой мембраны приводят к относительно высокой стоимости изделия и, соответственно, не широкому его использованию.

В конструкции  показывающего дифференциального манометра с горизонтальной мембраной (рис. 2.75) линейное перемещение центра мембраны вынесено за пределы измерительной области с помощью металлических сильфонов. 

Рис.2.75. Мембранный показывающий дифференциальный манометр с горизонтальной мембраной: 1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – входной блок; 4 — чувствительная гофрированная мембрана; 5 – толкатель;  6 – сектор;  7 – трибка;   8 – стрелка;   9 – циферблат; 10 – разделительный сильфон

 Традиционные плюсовая 1 и минусовая 2 камеры, соответственно, помещены в единый защитный блок

3, состоящий из двух частей, между которыми установлена гофрированная мембрана 4. В центре этой мембраны закреплен толкатель 5, передающий перемещение от мембраны, через сектор 6, трибку 7 к стрелке 8. В этом передаточном звене линейное перемещение толкателя преобразуется в осевое вращение стрелки 8, отслеживающей на шкале циферблата 9 измеряемое давление. В этой конструкции применена сильфонная система вывода толкателя из зоны рабочего давления. Разделительный сильфон 10 своим основанием герметично закрепляется на центре чувствительной мембраны, а верхней частью также герметично прикрепляется к входному блоку. Такая конструкция исключает контакт измеряемой и окружающей сред.

Конструкция входного блока предусматривает возможность промывки или продувки «плюсовой» и «минусовой» камер и обеспечивает применение таких приборов для работы даже в условиях загрязненных рабочих сред.

В конструкции дифманометра с горизонтальной мембраной дополнительная установка двух металлических сильфонов повышает надежность конструкции, но существенно снижает ее метрологические характеристики.

Разновидностью дифманометра с горизонтальной мембраной и двумя металлическими сильфонами является конструкция, представленная на рис.2.76.  Мембрана 1 закреплена между двумя фланцами 2 и 3. На центре мембраны 1 установлен толкатель 4, конец которого подвижно соединен с коромыслом 5. Смещение центра мембраны 1 через толкатель 4 передается на коромысло 5, перемещение конца которого является индикатором величины измеряемого перепада. Отделение зоны измеряемого давление от внешней среды осуществляется с помощью эластичного уплотнителя 6.

 В последующем перемещение конца коромысла 5 на указательную стрелку передается с помощью трибко-секторного механизма.

Плюсовое давление подается на вход 7, минусовое – на вход 8. 

Рис. 2.76. Схема мембранного дифманометра с эластичным уплотнением выхода: 1 – мембрана; 2 – фланец нижний; 3 – фланец верхний; 4 – толкатель; 5 – коромысло; 6 – эластичный уплотнитель; 7 – плюсовой вход; 8 – минусовой вход.

 

В конструкции мембранного дифманометра с эластичным уплотнением выхода максимальное рабочее избыточное давление определяется свойствами уплотнения коромысла.  Чем выше механические свойства такого уплотнения, тем больше величина рабочего избыточного давления, но хуже метрологические характеристики.

Двухкамерная система измерения дифференциального давления применена в конструкции прибора, показанного на рис. 2.77. Измеряемые потоки среды направляются в «плюсовую» 1 и «минусовую» 2 рабочие камеры, основными функциональными элементами которых являются автономные чувствительные мембраны. Преобладание одного давления над другим приводит к линейному перемещению передающего штока 3, которое через коромысло 6 передается соответственно на сектор 4, трибку 5 и систему стрелочной индикации измеряемого параметра.

Дифманометры с двухкамерной системой измерения используются для измерения малых дифференциальных давлений при не очень высоких статических нагрузках, вязких сред и сред с твердыми вкраплениями.

Магнитомеханический принцип преобразования дифференциального давления в систему отсчета показаний по круговой шкале и организации системы контроля из-за удобства и простоты конструкции, относительно низкой стоимости и высокой надежности получил активное применение в современных измерительных приборах.

 

Рис.2.77. Мембранный двухкамерный показывающий дифманометр: 1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – передающий шток; 4  – сектор;  5 – трибка;  6 – коромысло

 Принцип работы дифманометра с магнитомеханической системой преобразования сигнала/2-28/ представлен на рис. 2.78. Поворотный магнит 1, на торце которого установлена стрелка 2, размещен в корпусе 3, выполненном из немагнитного металла. Механический поршень 4 с закрепленным на нем магнитом, уплотненный фторопластовым сальником 5, может передвигаться в рабочем канале 6. Механический поршень 4 со стороны «минусового» давления подпирает пробка 7, в свою очередь, поджимаемая диапазонной пружиной 8.

 

Рис. 2.78. Схема дифманометра с магнитомеханическим преобразователем: 1 – поворотный магнит; 2 – стрелка; 3 – корпус; 4 – механический поршень с закрепленным на нем магнитом; 5 – фторопластовый сальник; 6 – рабочий канал;  7 – пробка;  8 – диапазонная пружина; 9 – блок электрических контактов.

 

Среда «плюсового» давления через соответствующий подводящий штуцер воздействует на механический поршень и перемещает его вместе с пробкой 7 по каналу 6 до уравновешивания такого смещения противодействующими силами – «минусовым» давлением и диапазонной пружиной. Перемещение механического поршня 4 с закрепленным на нем магнитом приводит к связанному с ним магнитным взаимодействием угловому перемещению поворотного магнита 1 и, соответственно, указательной стрелки 2. Таким образом  измеряемая разность давлений преобразовывается в угловое перемещение указательной стрелки.

Согласование диапазона шкалы с угловым перемещением указательной стрелки достигается подбором упругих характеристик диапазонной пружины 8.

В ряде конструкций фторопластовый сальник 5 заменяется на эластичную мембрану, что повышает надежностные характеристики прибора.

В дифманометре с магнитомеханическим преобразователем предусмотрен блок 9, замыкающий или размыкающий соответствующие электрические контакты при прохождении вблизи его механического поршня с магнитом. Принцип работы таких контактов более подробно описан в разделе 3.1.

Одной из основных конструктивных проблем дифманометров, работающих при больших избыточных давлениях, является возможность передачи линейного перемещения чувствительного элемента или его части через защитную оболочку прибора. При измерении малых перепадов давления чувствительные элементы – это, как правило, мембраны, развивают очень малые переустановочные усилия, что конструктивно затрудняет передачу их линейных перемещений через защитную оболочку прибора. 

Приборы с магнитомеханической системой преобразования линейного перемещения поршня в осевое вращение трибки и установленной на ней показывающей стрелки обеспечивают передачу линейного перемещения поршня через защитную оболочку прибора путем взаимодействия магнитных полей и последующего преобразования в механическое перемещение вне этой оболочки.  

Повышение чувствительности приборов с магнитомеханической системой преобразования достигается увеличением площади элемента, разделяющего «плюсовое« и «минусовое» давления. Таким элементом, являющимся разделителем разных давлений и одновременно первичным преобразователем, может служить мембрана, как в конструкции, представленной на рис.2.79. Основные элементы системы идентичны представленным на рис.2.78. Отличие состоит в мембране 10, которая разделяет «плюсовое» и «минусовое» давления. Перемещение центра этой мембраны через толкатель 11 передается на поршень с закрепленным на нем магнитом. 

 

    Рис.2.79. Схема дифманометра с магнитомеханическим преобразователем для измерения малых перепадов давления:

10 – мембрана; 11 – толкатель; 12 – пробка. 

Пробка 12 служит для сервисного обслуживания прибора, монтажа или смены диапазонной пружины.

Приборы с магнитомеханическими преобразователями отличаются устойчивостью к воздействию высокого статического давления — до 40 МПа. При этом обеспечивают измерение и контроль дифференциального давления от 0 до 0,25 кПа…7 МПа с относительно небольшой погрешностью (около 2 %).

Корпус прибора изготавливается из металлических немагнитных металлов таких как нержавеющая сталь, сплав Монел, алюминий, медные сплавы, синтетические массы. Материал выбирается исходя из условий эксплуатации, свойств измеряемой среды. Также определяется материал уплотнения магнитного поршня, мембраны. Здесь применяется нержавеющая сталь (SS316,SS302)  для пробки и диапазонной пружины, нитрилкаучук (Buna-N), фторированный каучук (Viton) этилен-пропиленовые (EPDM) каучук.

Варьированием используемых в конструкции приборов материалов обеспечивает применяемость таких приборов для различных газов, включая горючие типа пропан-бутан, разных по агрессивности сред.

 Модели приборов с магнитомеханической системой в корпусах 63, 80, 100, 150 мм  обеспечивают функционирование индикации (отображение на цифровой шкале с определенной погрешностью) измеряемого перепада давления, а также могут дополняться блоками электрических контактов в различных исполнениях. Более детально конструкции  сигнализирующих групп приборов с магнитомеханическими системами описаны в разделе 3.1.

Как пример на рис.2.80 показан вид дифференциального  манометра ДП в корпусе 63 мм (ДП63). 

                        

        Рис.2.80. Вид дифференциального показывающего манометра с магнитомеханическим

преобразователем

Активно дифференциальные манометры с магнитомеханическим преобразователем применяются для контроля засорения фильтров на проточных линиях, появления дополнительных гидро- и аэродинамических сопротивлений на работающем оборудовании, включая расходомеры, запорные устройства и др.

Жидкостные дифманометры. Устройство. Принцип действия.

50. Деформационные дифманометры. Устройство. Принцип действия.

51. Вторичный прибор ТРМ.

52. Датчик измерения давления Метран-100.

53. Калибратор давления Метран-501.

54. Измерение расхода (газ, пар, жидкость). Установка датчиков.

Среди большого разнообразия методов измерения расхода наибольшее распространение в энергетике получил метод переменного перепада давления.

Чтобы измерить расход методом переменного перепада давления, необходимо к неподвижному сужающему устройству, установленному в трубопроводе, подсоединить вторичный прибор (дифференциальный нанометр) измеряющий перепад давления на этом сужающем устройстве.

В качестве сужающих устройств в системах измерения расхода используются диафрагмы, сопла и сопла Вентури. С точки зрения гидродинамики эти три типа сужающих устройств отличаются между собой величиной безвозвратной потери напора Δp_п при прочих равных условиях.

Необходимо обратить внимание на измерение расхода жидкостей и газов при помощи напорных трубок, на их конструкцию и способ выбора точек, в которых измеряется динамический напор.

Необходимо знать схемы соединения сужающего устройства с дифференциальным манометром, при измерении расхода жидкости и газа с установкой дифманометра ниже и выше сужающего устройства, назначение газосборников и конденсатосборников, обратив особое внимание на измерение расхода пара и место установки уравнительных конденсационных сосудов.

55. Классификация методов и средств измерения расхода.

1. пневмометрический метод. Расход измеряется по скорости потока в одной или нескольких точках поперечного сечения канала или трубопровода.

2. Метод переменного перепада давления. Опр-ие расхода по перепаду давления на местных сужающих устройствах (диафрагмы, соплы, сопло-Винтури). Диаметр труб не более 50 мм.

3. Метод постоянного перепада давления. Расход опр-ют по скорости перемещения потока подвижного сопротивления.

4. Электромагнитные (индукционные) устройства по трмо-ЭДС.

5. Тахометрический метод. Исп-ся струевыпрямители

6. Ультрозвуковой метод. Изм-ие расхода по смещению звуковых колебаний движущейся средой.

56. Стандартные сужающие устройства.

При измерении расхода методом переменного перепада давления используются правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД50-213-80.

Стандартные (нормализованные) сужающие устройства должны отвечать требованиям этих правил и применяться для измерения расхода вещества без их индивидуальной градуировки.

Диафрагмы. При измерении расхода жидкости широкое распространение получили диафрагмы, благодаря простоте конструкции, удобству монтажа и демонтажа. Стан­дартные диафрагмы (рис. 3.7), представляющие собой диск с отверстием, могут быть с угловым или фланцевым способом отбора перепада давления. 

 

Рис. 3.7. Схемы стандартных диафрагм: а – с угловым способом отбора перепада давления; б – с фланцевым способом отбора перепада давления l = 25,4  А, мм, где А зависит отD и модуля сужающего устройства m = (d : D)²

Конструктивно диафрагмы выполняются камерными или бескамерными. В бескамерных диафрагмах отбор перепада давления осуществляется через отверстия в трубопроводе или фланцах.

Кольцевые камеры предназначаются для осреднения и выравнивания давления по периметру сечения. В результате этого повышается точность измерения. Камеры выполняют в ободах или обоймах диафрагмы. Для труб диаметром более 400 мм камеры выполняются в виде кольцевой трубки, охватывающей трубопровод.

Точность измерений расхода с помощью диафрагм существенно зависит от качества их установки и наличия перед ними участков труб расчетного диаметра без дополнительных источников возмущений (заусенцы, сварные швы, колена, тройники, запорная арматура). 

Основным недостатком диафрагмы является то, что она обладает большим гидравлическим сопротивлением и вызывает значительные потери напора.

Расходомерные сопла. Основное уравнение расхода (3.3) справедливо и для сопел. Расходомерное сопло (рис. 3.8) представляет собой устройство с круглым отверстием, имеющим плавно сужающуюся часть на входе и цилиндрическую часть на выходе.

Точность измерения расхода соплами несколько выше точности измерения диафрагмами благодаря отсутствию дополнительной погрешности на недостаточную остроту входной кромки. Сопла в качестве сужающих устройств для расходомеров распространения не получили, так как потери напора в них немногим меньше, чем в диафрагмах, а изготовление их значительно сложнее.

Сужающим устройством, обладающим высокой точностью измерения расхода и не создающим больших потерь напора, является сопло Вентури.

Соплом Вентури называется сужающее устройство, входная часть которого выполнена по форме стандартного сопла, а в устье имеется конус, служащий для уменьшения потерь напора.

В зависимости от длины и центрального угла конуса различают длинные и укороченные сопла Вентури. В системах водоснабжения и водоотведения чаще используются укороченные сопла Вентури. Сопла Вентури изготавливают двух типов (рис. 3.9). 

Рис. 3.9. Схема сопел Вентури: а – первого типа; б – второго типа

 

Первый тип предназначен для труб с условным проходом от 50 до 200 мм, выполняется с соплом из цветных металлов и чугунным корпусом. Второй тип предназначен для труб условным проходом от 250 до 1400 мм.

При установке сопла Вентури необходимо соблюдать соосность трубы и сопла. Вблизи сопла Вентури должны отсутствовать источники, приводящие к искажению потока.

Трубы Вентури. Трубы Вентури были предложены ранее других сужающих устройств. В зависимости от размеров диффузора трубы Вентури^[1] бывают короткими и длинными. Различают три конструктивных исполнения труб Вентури:

А – стальные сварные из листового материала на D_у = 2001400 мм, Р_у до 16 МПа;

Б – с литыми необработанными входными частями, обработанной горловиной на D_у = 100800 мм, Р_у до 25 МПа;

В – с обработанными входным патрубком, конусом и горловиной на D_у = 50250 мм,  Р_у до 4 МПа.

Наиболее простыми и удобными в изготовлении являются сварные трубы Вентури.

Стандартные трубы Вентури (рис. 3.10) состоят из следующих основных частей: входного цилиндра, сужающего конуса, горловины, расширяющегося ко­нуса и выходного цилиндра. Все части собираются путем сварки. Отбор давления осуществляется из усредняющих кольцевых камер. В нижней части кольцевых камер устанавливаются пробковые краны для спуска жидкости.

Трубы Вентури присоединяют к стальным трубопроводам сваркой. В некоторых случаях допускается присоединение на фланцах.

Особенностью стандартных труб Вентури является их малая металлоемкость. Необходимые длины прямых участков перед трубами Вентури существенно меньше, чем перед диафрагмами и соплами. Преимуществом труб являются малые потери напора, возможность измерения расхода загрязненной жидкости, долговечность. Единственным существенным недостатком является громоздкость.

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, применение

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности. Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

Виды и типы приборов

Для лабораторных измерений или промышленного применения используются различные варианты манометров с трубной конструкцией. Наиболее востребованы такие виды приборов:

• U-образные. Основа конструкции – сообщающиеся сосуды, в которых определение давления осуществляется по одному или сразу нескольким уровням жидкости. Одна часть трубки соединяется с трубопроводной системой для проведения измерения. В то же время другой конец может быть герметически запаян или иметь свободное сообщение с атмосферой.
• Чашечные. Однотрубный жидкостный манометр во многом напоминает конструкцию классических U-образных приборов, но вместо второй трубки здесь применяется широкий резервуар, площадь которого в 500-700 раз больше площади сечения основной трубки.
• Кольцевые. В устройствах данного типа столб жидкости заключен в кольцевом канале. При изменении давления происходит перемещение центра тяжести, что в свою очередь приводит к перемещению стрелки указателя. Таким образом, прибор для измерения давления фиксирует угол наклона оси кольцевого канала. Эти манометры привлекают высокой точностью результатов, которые не зависят от плотности жидкости и газовой среды на ней. В то же время сфера применения таких изделий ограничивается их высокой стоимостью и сложностью обслуживания.
• Жидкостно-поршневые. Измеряемое давление вытесняет сторонний шток и уравновешивает его положение калиброванными грузами. Подобрав оптимальные параметры массы штока с грузами, удается обеспечить его выталкивание на величину, пропорциональную к измеряемому давлению, а, следовательно, удобную для контроля.

Применение жидкостного манометра

Простота и надежность измерений на основе гидростатического метода объясняют широкое применение прибора с жидкостным наполнителем. Такие манометры незаменимы при проведении лабораторных исследований или решении различных технических задач. В частности, приборы используются для таких типов измерений:

• Небольшие избыточные давления.
• Разность давлений.
• Атмосферное давление.
• Разрежение.

Важное направление применения трубных манометров с жидким наполнителем – поверка контрольно-измерительных приборов: тягомеров, напоромеров, вакуумметров барометров, дифманометров и некоторых типов манометров.

Манометр жидкостный: принцип действия

Самый распространенный вариант конструкции приборов – U-образная трубка. Принцип действия манометра показан на рисунке:

Схема U-образного жидкостного манометра

Один конец трубки имеет сообщение с атмосферой – на него воздействует атмосферное давление Pатм. Другой конец трубки с помощью подводящих устройств подключается к целевому трубопроводу – на него воздействует давление измеряемой среды Рабс. Если показатель Рабс выше Pатм, то жидкость вытесняется в трубку, сообщающуюся с атмосферой.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g)
где:
Рабс – абсолютное измеряемое давление.
Ратм – атмосферное давление.
rж – плотность рабочей жидкости.
rатм – плотность окружающей атмосферы.
g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2)
Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих:
1. h2 – понижение столба по сравнению с исходным значением.
2. h3 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем.
Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм. Таким образом, зависимость можно представить как:
h = Ризб/(rж g)
где:
Ризб – избыточное давление измеряемой среды.
На основе приведенной формулы, Ризб = hrж g.

Если необходимо измерить давление разряженных газов, применяются измерительные приборы, в которых один из концов герметически запаян, а к другому с помощью подводящих устройств подключают вакуумметрическое давление. Конструкция показана на схеме:

Схема жидкостного вакуумметра абсолютного давления

Для таких приборов применяется формула:
h = (Ратм – Рабс)/(rж g).

Давление в запаянном торце трубки равно нулю. При наличии в нем воздуха расчеты вакуумметрического избыточного давления выполняются как:
Ратм – Рабс = Ризб – hrж g.

Если воздух в запаянном конце откачан, и давление противодействия Ратм = 0, то:
Рабс= hrж g.

Конструкции, в которых воздух в запаянном конце откачивается и перед заполнением вакууммируется, подходят для применения в качестве барометров. Фиксация разницы высоты столба в запаянной части позволяет произвести точные расчеты барометрического давления.

Преимущества и недостатки

Жидкостные манометры имеют как сильные, так и слабые стороны. При их использовании удается оптимизировать капитальные и эксплуатационные издержки на контрольно-измерительные мероприятия. В то же время следует помнить о возможных рисках и уязвимых местах таких конструкций.

Среди ключевых преимуществ измерительных приборов с жидкостным наполнением следует отметить:

• Высокая точность измерений. Приборы с низким уровнем погрешности могут использоваться в качестве образцовых для поверки различного контрольно-измерительного оборудования.
• Простота использования. Инструкция по использованию прибора является предельно простой и не содержит каких-либо сложных или специфических действий.
• Невысокая стоимость. Цена жидкостных манометров значительно ниже по сравнению с другими типами оборудования.
• Быстрый монтаж. Подключение к целевым трубопроводам производится с помощью подводящих устройств. Осуществление монтажа/демонтажа не требует специального оборудования.

При использовании манометрических устройств с жидкостным наполнением следует учитывать и некоторые слабые стороны таких конструкций:

• Резкий скачок давления может привести к выбросу рабочей жидкости.
• Возможность автоматической фиксации и передачи результатов измерений не предусмотрена.
• Внутреннее устройство жидкостных манометров определяет их повышенную хрупкость
• Приборы характеризуются достаточно узким диапазоном измерений.
• Корректность измерений может быть нарушена некачественной очисткой внутренних поверхностей трубок.

Инструкция для жидкостного манометра

Для гидростатических измерений в манометрах могут использоваться различные рабочие жидкости: дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, жидкость Туле и другие наполнители. При их использовании важно помнить о возможных рисках. В частности, вода приводит к коррозии железосодержащих сплавов, ртуть несет угрозу здоровью человека, а ацетилен и некоторые другие виды наполнителей являются психотропными веществами.

Деформационные манометры и дифманометры. Устройство, принцип действия, типы и виды деформационных механических манометров.

В деформационных манометрах используется зависимость деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная давлению деформация или сила преобразуются в показания или соответствующие изменения выходного сигнала. Большинство деформационных манометров и дифманометров содержат упругие чувствительные элементы, осуществляющие преобразование давления в пропорциональное перемещение рабочей точки.

Наиболее распространенные упругие чувствительные элементы представлены на рис. 1. К их числу относятся трубчатые пружины, сильфоны, плоские и гофрированные мембраны, мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром.

Рис. 1. Упругие чувствительные элементы деформационных манометров

 а — трубчатые пружины; б — сильфоны; в, г — плоские и гофрированные мембраны; д — мембранные коробки; е — вялые мембраны с жестким центром

Статической (упругой) характеристике чувствительного элемента, связывающей перемещение рабочей точки с давлением, присуще наличие начальной зоны пропорциональных перемещений, в которой имеют место упругие деформации, и нелинейной области, в которой возникают пластические деформации. Несовершенство упругих свойств материалов чувствительных элементов обусловливает наличие гистерезиса статической характеристики и упругое последействие. Последнее проявляется в запаздывании перемещения рабочей точки по отношению к приложенному давлению и медленном возвращении ее в начальное положение после снятия давления.

Форма и крутизна статической характеристики зависят от конструкции чувствительного элемента, материала, температуры. Рабочий диапазон выбирается в области упругих деформаций с обеспечением запаса на случай перегрузки чувствительного элемента давлением.

Полые одновитковые трубчатые пружины (см. рис. 1, а), имеют эллиптическое или плоскоовальное сечение. Один конец пружины, в который поступает измеряемое давление, закреплен неподвижно в держателе, второй (закрытый) — может перемещаться. Под действием разности измеряемого внутреннего давления и внешнего атмосферного трубчатая пружина деформируется: малая ось сечения трубки увеличивается, большая уменьшается, при этом пружина раскручивается и ее свободный конец совершает перемещение в 1 …3 мм. Для давлений до 5 МПа трубчатые пружины изготовляют из латуни, бронзы, а для более высоких давлений — из легированных сталей и сплавов никеля.

Сильфонные и мембранные чувствительные элементы имеют более широкие возможности для увеличения эффективной площади с целью получения требуемого перестановочного усилия, что позволяет использовать их для измерения малых избыточных давлений и разрежения. Сильфон (см. рис. 1, б) — это тонкостенная трубка с поперечными кольцевыми гофрами на боковой стенке. Жесткость сильфона зависит от материала, наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки заготовки, радиуса закругления гофр r и угла их уплотнения a, числа гофр. Сильфоны бывают цельнотянутыми и сварными. Благодаря значительному прогрессу в технологии изготовления сильфонов, они получили широкое распространение в манометрах и дифманометрах с силовой компенсацией.

Наиболее разнообразными по конструкции являются мембранные чувствительные элементы. Представленная на рис. 1 в, плоская или пластинчатая мембрана представляет собой гибкую тонкую пластину, закрепленную по окружности. Под влиянием разности давлений, действующих с обеих сторон на мембрану, ее центр перемещается. Плоская мембрана имеет нелинейную упругую характеристику и малые перемещения рабочей точки, в связи с чем ее в основном применяют для преобразования давления в силу (пьезоэлектрические преобразователи), поверхностные деформации (тензопреобразователи) и малые перемещения (емкостные и резонансные преобразователи). Преобразователи с такими чувствительными элементами рассмотрены в разделе электрических манометров.

Для улучшения статической характеристики используют гофрированные мембраны и мембранные коробки (см. рис. 1, г, д). Профили мембран могут быть пильчатыми, трапецеидальными, синусоидальными. Гофрирование мембраны приводит к увеличению ее жесткости, спрямлению статической характеристики и увеличению зоны пропорциональных перемещений рабочей точки. Более широко используются мембранные коробки, которые представляют собой сваренные или спаянные по внешней кромке мембраны. Жесткость коробки вдвое ниже жесткости каждой из мембран. В дифманометрах, чувствительных элементах регуляторов прямого действия используются мембранные блоки, включающие две коробки и более.

Для измерения малых давлений применяются вялые мембраны (см. рис. 1, е), изготовленные из бензомаслостойкой прорезиненной ткани. В центре мембраны крепятся металлические пластины, в одну из которых упирается винтовая пружина, выполняющая функции упругого элемента.

Упругие свойства материалов чувствительных элементов зависят от температуры. Так, у трубчатых пружин температурный коэффициент снижения жесткости при росте температуры достигает 3 * 10 ^-4°С. Это определяет необходимость защиты приборов от воздействия высоких температур измеряемой среды. С течением времени у упругих чувствительных элементов накапливаются пластические деформации и уменьшаются упругие, это приводит к снижению крутизны статической характеристики прибора и ее смещению. Процесс изменения статической характеристики ускоряется при повышенной температуре и пульсации измеряемого давления. Конструкция деформационных манометров и дифманометров обычно предусматривает возможность коррекции отклонений показаний или выходного сигнала, вызванных старением упругого чувствительного элемента.

В соответствии с используемым в приборах типом рассмотренных чувствительных элементов деформационные манометры подразделяются на пружинные, сильфонные и мембранные, разновидности этих групп приборов показывающих и с дистанционной передачей показаний рассмотрены ниже.

Показывающие манометры (механические)

Большинство показывающих, самопишущих и сигнализирующих манометров с трубчатой пружиной являются устройствами прямого преобразования, в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего, регистрирующего или контактного устройства.

Рис. 2. Пружинный показывающий механический манометр

1 — одновитковая трубчатая пружина; 2 — держатель; 3 — пробка; 4 — поводок; 5 — зубчатый сектор; 6 — шестерня; 7 — стрелка

Схема показывающего пружинного манометра представлена на рис. 2. Одновитковая трубчатая пружина 1 с одного конца приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя заканчивается шестигранной головкой и штуцером, с помощью которого к манометру подсоединяется трубка, подводящая давление. Свободный конец пружины 1 припаян к пробке 3, шарнир- но соединенной с поводком 4.

При перемещении свободного конца пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 5 относительно оси О, вызывая поворот шестерни (трибки) 6 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 7. Пружина, не приведенная на рисунке, обеспечивает поджатое зубцов трибки к зубцам сектора, убирая люфт. Статическая характеристика манометра может подстраиваться за счет изменения точки закрепления поводка 4 в прорези сектора 5 и смещения положения стрелки, устраняя мультипликативную и аддитивную погрешности. На рис. 2 показано радиальное размещение штуцера. Манометры также изготавливаются с его осевым размещением.

Пружинные показывающие манометры выпускаются с верхним пределом измерения от 0,1 МПа (1 кгс/см2) до 103 МПа (104 кгс/см2) в соответствии со стандартным рядом. 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 показывающие пружинные манометры имеют класс точности 0,15; 0,25 и 0,4; рабочие 1,5; 2,5; 4, рабочие повышенной точности 0,6 и 1.

Для сигнализации предельных отклонений давления в цепях защиты и позиционного регулирования широко применяются электроконтактные манометры. Схема манометра типа ЭКМ представлена на рис. 3. В показывающий манометр дополнительно введены две стрелки 2, 3, к которым упругими токоподводами поджаты электрические контакты 4.

Рис. 3. Электроконтактный манометр:

1 — показывающая стрелка; 2, 3 — стрелки; 4 — электрические контакты; 5 — поводок; 6 — электрический контакт

Стрелки 2,3 с помощью торцевого ключа и поводка 5 устанавливаются против значений сигнализируемого давления. Показывающая стрелка 1 также снабжена электрическим контактом 6. Если давление находится в пределах рабочего диапазона, то электрические цепи сигнализации разомкнуты. При достижении показывающей стрелкой любой из контактных замыкается электрическая цепь, вызывая срабатывание сигнализации. Электрические контакты остаются замкнутыми при нахождении показывающей стрелки за пределами рабочего диапазона давления, поскольку стрелки 2, 3 ограничивают смещение контактов внутрь рабочего диапазона, а вне его контакты увлекаются показывающей стрелкой 1. Класс манометров и вакуумметров 1, 5; пределы измерения соответствуют стандартному ряду.

Для целей сигнализации и позиционного регулирования используются реле давления типа РД, которые не имеют показывающей шкалы и имеют верхние пределы измерения в диапазоне 12— 1600 кПа. Их настройка на верхний или нижний предел срабатывания производится по показаниям контрольного манометра. Разрывная мощность контактов при активной нагрузке составляет 10 Вт (ф. «Метран»).

Промышленностью выпускаются механические показывающие и самопишущие манометры (МТП, МТС), вакуумметры (ВТП, ВТС) и мановакуумметры (МВТП, МВТС) с одновитковой трубчатой пружиной. Самопишущие приборы имеют дисковую диаграмму, совершающую один оборот за 8, 12 или 24 ч, ее вращение осуществляется электрическим двигателем или часовым механизмом, имеющим 8-суточный завод. Класс точности манометров 1; 1,5; 2,5.

Сильфонные чувствительные элементы используются в механических показывающих и самопишущих дифманометрах типа ДСП и ДСС. Схема их чувствительного элемента, представляющего сильфонный блок, дана на рис. 4, а, на рис. 4, б приведен внешний вид дифманометра с вентильным блоком. Под действием разности давлений рабочий сильфон 1, расположенный в плюсовой камере дифманометра, сжимается и кремнийорганическая жидкость 2, заполняющая внутреннюю полость сильфона 1, частично вытесняется во внутреннюю полость сильфона 3, находящегося в минусовой камере дифманометра. При этом перемещается шток 4, жестко соединенный с дном сильфона 3. Работающие на растяжение пружины 5 одним концом прикреплены к неподвижному стакану 6, а другим — к концу штока 4. Со штоком 4 соединен конец рычага 7, который с помощью торсиона 8, отделяющего внутреннюю полость дифманометра от атмосферы, поворачивает ось 9, связанную с записывающим или показывающим устройством. Резиновые кольца 10 служат для ограничения хода штока 4 при односторонних перегрузках.

Рис. 4. Сильфонный дифманометр типа ДС:

а — схема сильфонного блока; б — внешний вид; 1 — рабочий сильфон; 2 — кремний органическая жидкость; 3 — внутренняя полость сильфона; 4 — шток; 5 — пружины; 6 — неподвижный стакан; 7 — рычаг; 8 — тореной; 9 — ось; 10 — резиновые кольца; 11 — гофры; 12, 13 — вентили запорные и уравнительный

Первые три гофра 11 представляют собой термокомпенсатор, воспринимающий изменение внутреннего объема жидкости 2 при изменении температуры прибора. Дифманометры снабжаются вентильным блоком, включающим запорные вентили 12 и уравнительный 13. Подключение к объекту измерения дифманометра с открытым уравнительным вентилем позволяет исключить воздействие одностороннего рабочего давления на чувствительный элемент. При закрытых вентилях 12 и открытом 13 указатель дифманометра дол-жен находиться на начальной отметке, что используется при проверке его работоспособности и настройке.

Дифманометры ДС могут иметь сигнализирующее устройство и пневматические преобразователи. Привод диаграммной бумаги при регистрации показаний, как и в манометрах МТС, производится синхронным двигателем или часовым механизмом. Дифманометры имеют верхний предел измерения от 6,3 кПа до 0,16 МПа при рабочем давлении 16 и 32 МПа, класс точности 1; 1,5. Дифманометры- расходомеры, работающие с сужающими устройствами, могут иметь манометрическую часть, производящую регистрацию статического давления до 32 МПа, и интегратор для суммирования расхода.

Мембранные упругие чувствительные элементы, чаще в виде мембранных коробок, используются в приборах для измерения напора и разрежения. Схема профильного напоромера типа НМП и его внешний вид представлены на рис. 5.

Рис. 5. Схема и внешний вид профильного мембранного напоромера НМП:

1 — штуцер; 2 — мембранная коробка; 3 — система рычагов и тяг; 4 — ось; 5 — показывающая стрелка; 6 — профильная шкала; 7 — корректор

Измеряемое давление через штуцер 1 на задней стенке прибора подается во внутреннюю полость мембранной коробки 2. С помощью системы рычагов и тяг 3, изображенных на схеме упрощенно, перемещение центра мембранной коробки преобразуется в пропорциональный угол поворота оси 4, на которую насажена показывающая стрелка 5, перемещающаяся вдоль профильной шкалы б. Для настройки начального положения показывающей стрелки используется корректор 7, находящийся на лицевой панели. Эти приборы выпускаются так же, как тягомеры и тягонапоромеры. Диапазон измерения приборов достигает 25 кПа в соответствии со стандартным рядом при классе точности 1,5; 2,5.

С использованием мембранных чувствительных элементов выпускаются реле (сигнализаторы) напора и тяги типа РД, которые работают в диапазоне от -12 до 12 кПа.

Дифференциальные манометры — книга «МАНОМЕТРЫ» от НПО «ЮМАС»

    Дифференциальные манометры (далее – дифманометры), как отмечалось в п.1.3,  являются названием  отнесенным в нашей стране к показывающим приборам. (Устройства, обеспечивающие электрический выходной сигнал, пропорциональный измеряемому дифференциальному давлению имеют название измерительных преобразователей разности давлений). Хотя отдельные производители, а также некоторые специалисты-эксплуатанционщики измерительные преобразователи разности давлений также называют дифманометрами.

    Дифманометры нашли основное применение в технологических процессах для измерения, контроля, регистрации и регулирования следующих параметров:

· расхода различных жидких, газообразных и парообразных сред по перепаду давления на разного рода сужающих устройствах (стандартных диафрагмах, соплах, включая сопла Вентури) и дополнительно вводимых в поток гидро- и аэродинамических сопротивлениях, например на преобразователях типа Annubar или на нестандартных  гидро- и аэродинамических препятствиях;

· перепада — разности давления, вакуумметрических, избыточных, в двух точках технологического цикла, включая потери на фильтрах систем вентиляции и кондиционирования воздуха;

· уровня жидких сред по величине гидростатического столба.

    Согласно ГОСТ 18140–84/23/, предельные номинальные перепады давления дифманометров-расходомеров, верхние пределы или сумма абсолютных значений верхних пределов измерений дифманометров-перепадомеров  должны приниматься из следующего ряда:

10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630 Па;

1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630 кПа; 

1; 1,6; 2,5; 4; 6,3 МПа.

У дифманометров-расходомеров верхние пределы измерений выбираются из ряда, определяемого выражением:

 

                      А = а × 10ⁿ,                                (2.7)

 

где а – одно из чисел следующего ряда: 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; n – целое (положительное или отрицательное) число или нуль.

Верхние пределы измерений или сумма абсолютных значений верхних пределов измерений дифманометров-уровнемеров следует выбирать и ряда:

0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100 и 160 метров.

Одной из важных характеристик дифманометров является предельно допустимое рабочее избыточное давление, т. е. избыточное давление, которое могут выдержать рабочие каналы без необратимой деформации чувствительных элементов. Такое значение параметра принимается из следующего ряда:

25; 40; 63; 100; 160; 250; 400 и 630 кПа;

1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 32; 40 и 63 МПа.

Нижние пределы измерений дифманометров-расходомеров из-за неустойчивости работы стандартных сужающих устройств при малых Числах Рейнольдса измеряемого потока не должны превышать 30 % шкалы прибора. У преобразователей Annubar этот предел не превышает 10 % при сохранении объявленного класса точности (1,0).

Классы точности дифманометров принимаются из ряда: 0,25; 0,5; 1,0; 1,5.

Дифманометры должны иметь линейную шкалу при измерении уровня или перепада, линейную или квадратичную – при измерении расхода.

     Дифманометры могут иметь условные обозначения, предложенные в методике п.1.4. Указываются модель прибора, причем на первом месте в обозначении фиксируется измеряемый параметр – тип измерителя (дифманометр), затем – принцип измерения и функция, предельный номинальный перепад, избыточное рабочее давление, класс точности. Например, дифманометр сильфонный показывающий в корпусе диаметром 160 мм, на предельный номинальный перепад давления 630 кПа, с рабочим избыточным давлением 32 МПа, класса точности 1,5 обозначается как    

 

ДСП 160 (0…630 кПа)-32 МПа-1,5.

 

После этого допускается указывать дополнительные обозначения, например исполнение по «IP», измеряемой среде, присоединительным линиям и т. д.

Специфика измерения дифференциального давления обусловливает наличие в дифманометрах устройств продувки импульсных линий без необходимости демонтажа прибора или его узлов.

При испытаниях, а также в нормальных условиях отечественные дифманометры, согласно требований производителя, должны обеспечивать заданные метрологические характеристики после выдержки не менее 6-ти часов при температуре окружающей среды:

20 ± 2 или 23 ± 2 ^оС – для приборов классов точности 0,5; 0,6 и 1;

20 ± 5 или 23 ± 5 ^оС – для приборов класса точности 1,5.

Современные конструкции из-за снижения металлоемкости и совершенствования преобразователей позволяют сокращать время температурной адаптации у некоторых моделей до нескольких десятков минут.

Конкретная температура приведена в ТУ на измеритель и должна регистрироваться в техническом описании или паспорте на прибор.

Дифманометры, не защищенные от одностороннего воздействия, должны выдерживать перегрузку со стороны среды «плюсового» давления, превышающую предельные номинальные перепады на 10…50 %. «Плюсовым», в противовес «минусовому», называют большее из двух давлений среды, поступающей на вход дифференциального манометра.

 Конструкции, у которых предусмотрены односторонние перегрузки, должны выдерживать  десятикратные, стократные или двухсот пятидесятикратные односторонние перегрузки/23/.

Показывающие дифференциальные манометры на основе трубчатой пружины находят широкое применение для визуализации расхода различных сред, гидродинамических потерь в системах теплового отопления.

В приборах такого типа (рис. 2.16) на автономных держателях 1 и 2, соединенных вместе, установлены трубчатые пружины. Каждый держатель вместе с трубчатым чувствительным элементом  образовывают автономные измерительные каналы. Среда «плюсового» давления поступает через входной штуцер держателя 2 в трубку 4, деформирует ее овал, в результате чего перемещается наконечник трубки и это перемещение через соответствующий зубчатый сектор  передается на трибку 5. Эта трибка соответственно приводит к отклонению указательной стрелки 6, которая показывает на шкале 7 значение «плюсового» избыточного давления. 

«Минусовое» давление посредством держателя 1, трубчатой пружины 3, трибки 8 приводит к перемещению циферблата 9, объединенного со стрелкой 10, которая на шкале 7 отслеживает значение измеряемого параметра.

 

а                      в		б Рис. 2.16. Схема (а, б) и вид (в) дифференциального показывающего манометра на основе трубчатой пружины: 1 и 2 – держатели; 3 и 4 – трубчатые пружины; 5 и 8 – трибки; 6 – стрелка «плюсового» давления;  7 и 9 – шкалы избыточного  давления;  10 – стрелка  «минусового» давления

Дифференциальное давление, т. е. разность давлений р  отсчитывается стрелкой на шкале циферблата.

Дифманометры такого типа, исходя из особенностей трубчатых пружин, обеспечивают работоспособность в промышленных условиях в диапазоне от 0 до 100 МПа.

книга «МАНОМЕТРЫ» от НПО «ЮМАС»

Малые величины дифференциального давления могут измеряться приборами на основе мембран и сильфонов.

    Манометры дифференциальные сильфонные показывающие (дифманометры) типа ДСП-160 нашли широкое применение на территории СНГ. Принцип их действия основан на деформации двух автономных сильфонных блоков, находящихся под воздействием «плюсового» и «минусового» давления. Эти деформации преобразовываются в перемещение указательной стрелки прибора. Перемещение стрелки осуществляется до установления равновесия между «плюсовым» сильфоном, с одной стороны, и «минусовым» и цилиндрической пружиной — с другой.

    «Плюсовый» 1 и «минусовый» 2 сильфоны (рис. 2.23,б) соединены между собой штоком 3, функционально связанным с рычагом 4, который, в свою очередь, неподвижно закреплен на оси торсионного вывода 5. К концу штока на выходе «минусового» сильфона присоединена цилиндрическая пружина 6, закрепленная нижним основанием на компенсаторе 7 и работающая на растяжение. Каждому номинальному перепаду давления соответствует определенная пружина.

    «Плюсовый» сильфон состоит из двух частей. Его первая часть (компенсатор 7, состоящий из трех дополнительных гофр и плоскостных клапанов 8) предназначена для уменьшения температурной погрешности прибора из-за изменения объема жидкости-наполнителя, обусловленного варьированием температуры окружающего воздуха. При изменении температуры окружающей среды и соответственно рабочей жидкости ее увеличивающийся объем перетекает через плоскостный клапан технического манометра во внутреннюю полость сильфонов. Вторая часть «плюсового» сильфона рабочая и идентична по конструкции «минусовому» сильфону.

    «Плюсовый» и «минусовый» сильфоны присоединены к основанию 9, на котором установлены крышки 10 и 11, образующие вместе с сильфонами «плюсовую» и «минусовую» камеры с соответствующими подводящими штуцерами 12 давления р + и р –.                                             

Рис. 2.23. Дифференциальный сильфонный манометр:

а – схема привода стрелки; б – блок первичного преобразования; 1 – «плюсовый» сильфон; 2 – «минусовый» сильфон; 3 – шток; 4 – рычаг; 5 – торсионный вывод; 6 – цилиндрическая пружина; 7 – компенсатор; 8 – плоскостный клапан; 9 – основание; 10 и 11 – крышки; 12 – подводящий штуцер; 13 – манжета; 14 – дросселирующий канал; 15 – клапан; 16 – рычажная система; 17 – трибко-секторный механизм; 18 – стрелка; 19 – регулировочный винт; 20 – натяжная пружина; 21 – пробка; 22 – уплотнительное резиновое кольцо

 

    Внутренние объемы сильфонов, так же как и внутренняя полость основания 9, заполняются: жидкостью ПМС-5 для обычного и коррозионно-стойкого исполнений; составом ПЭФ-703110 – в кислородном варианте; дистиллированной водой – в варианте для пищевой промышленности и жидкостью ПМС-20 – для газового исполнения.

    В конструкциях дифманометров, предназначенных для измерения давления газа, на шток одета манжета 13, движение среды организовано через дросселирующий канал 14. Регулированием размера проходного канала с помощью клапана 15 обеспечивается степень демпфирования измеряемого параметра.

    Дифманометр работает следующим образом. Среды «плюсового» и «минусового» давления поступают через подводящие штуцеры в «плюсовую» и «минусовую» камеры соответственно. «Плюсовое» давление в большей степени воздействует на сильфон 1, сжимая его. Это приводит к перетоку находящейся внутри жидкости в «минусовый» сильфон, который растягивается и разжимает цилиндрическую пружину. Такая динамика происходит до уравновешивания сил взаимодействия между «плюсовым» сильфоном и парой – «минусовый» сильфон – цилиндрическая пружина. Мерой деформации сильфонов и их упругого взаимодействия служит перемещение штока, которое передается на рычаг и соответственно на ось торсионного вывода. На этой оси (рис. 2.23,а) закреплена рычажная система 16, обеспечивающая передачу вращения оси торсионного вывода к трибко-секторному механизму 17 и стрелке 18. Таким образом, воздействие на один из сильфонов приводит к угловому перемещению оси торсионного вывода и затем к повороту указательной стрелки прибора.

    Регулировочным винтом 19 с помощью натяжной пружины 20 производится корректировка нулевой точки прибора.

    Пробки 21 предназначены для продувки импульсных линий, промывки измерительных полостей сильфонного блока, слива рабочей среды, заполнения измерительных полостей разделительной жидкостью при вводе прибора в работу.

   При односторонней перегрузке одной из камер происходит сжатие сильфона и перемещение штока. Клапан в виде уплотнительного резинового кольца 22 садится в гнездо основания, перекрывает переток жидкости из внутренней полости сильфона, и таким образом предотвращается его необратимая деформация. При непродолжительных перегрузках разность «плюсового» и «минусового» давления на сильфонный блок может достигать 25 МПа, а в отдельных типах приборов не превышать 32 МПа.

   Прибор может выпускаться как в общетехническом, так и в аммиачном (А), кислородном (К), коррозионно-стойком-пищевом (Пп) исполнениях.

    Достаточно широкое распространение получили приборы на основе мембран и мембранных коробок. В одном из вариантов (рис. 2.24) мембранная коробка 1, внутрь которой через подводящий штуцер держателя 2 поступает «плюсовое» давление, является чувствительным элементом дифманометра. Под воздействием этого давления смещается подвижный центр мембранной коробки.

 

Рис. 2.24. Показывающий дифференциальный манометр на основе мембранной коробки:

 1 – мембранная коробка; 2 – держатель «плюсового» давления; 3 – держатель «минусового» давления; 4 – корпус;      5 – передаточный    механизм; 6 – стрелка; 7 – циферблат

     «Минусовое» давление через подводящий штуцер держателя 3 подается внутрь герметичного корпуса 4 прибора и воздействует на мембранную коробку снаружи, создавая противодействие перемещению ее подвижного центра. Таким образом «плюсовое» и «минусовое» давления уравновешивают друг друга, а перемещение подвижного центра мембранной коробки свидетельствует о величине разностного – дифференциального давления. Этот сдвиг через передаточный механизм передается на указательную стрелку 6, которая на шкале циферблата 7 показывает измеряемое дифференциальное давление.

  Диапазон измеряемого давления определяется свойствами мембран и ограничивается, как правило, в пределах от 0 до 0,4…40 кПа. При этом класс точности может составлять 1,5; 1,0; 0,6; 0,4, а в некоторых приборах 0,25.

  Обязательная конструктивная герметичность корпуса определяет высокую защищенность от внешних воздействий и определяется в основном уровнем IP66.

    В качестве материала для чувствительных элементов приборов используется бериллиевая и другие бронзы, а также нержавеющая сталь, для штуцеров, передаточных механизмов – медные сплавы, коррозионно-стойкие сплавы, включая нержавеющую сталь.

    Приборы могут изготавливаться в корпусах малых (63 мм), средних (100мм), и больших (160 мм) диаметров.

    Мембранные показывающие дифференциальные манометры (рис. 2.25-2.27), как и приборы с мембранными коробками, используются для измерения малых значений дифференциального давления. Отличительная особенность – устойчивая работа при высоком статическом давлении.

    Дифманометр с вертикальной мембраной (рис. 2.25) состоит из «плюсовой» 1 и «минусовой» 2 рабочих камер, разделенных чувствительной гофрированной мембраной 3. Под воздействием давления мембрана деформируется, в результате чего перемещается ее центр вместе с закрепленным на нем передающим штоком 4. Линейное смещение штока в передаточном механизме 5 преобразуется в осевое вращение трибки, и соответственно указательной стрелки, отсчитывающей на шкале прибора измеряемое давление.

Рис. 2.25. Мембранные показывающие дифференциальные манометры с вертикальной мембраной: 1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – чувствительная гофрированная мембрана; 4 – передающий шток; 5 – передаточный механизм; 6 – предохранительный клапан

 

    Для сохранения работоспособности чувствительной гофрированной мембраны при превышении максимального допустимого статического давления предусмотрен открывающийся предохранительный клапан 6. Причем конструкции этих клапанов могут быть различны. Соответственно такие приборы не могут использоваться, когда не допускается контакт сред из «плюсовой» и «минусовой» камер.

 Рис.2.26. Мембранный показывающий дифференциальный манометр с горизонтальной мембраной:1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – входной блок; 4 — чувствительная гофрированная мембрана; 5 – толкатель; 6 – сектор; 7 – трибка;   8 – стрелка;   9 – циферблат; 10 – разделительный сильфон

 

    Дифманометр с горизонтальной чувствительной мембраной показан на рис. 2.26. Входной блок 3 состоит из двух частей, между которыми устанавливается гофрированная мембрана 4. В ее центре закреплен толкатель 5, передающий перемещение от мембраны, через сектор 6, трибку 7 к стрелке 8. В этом передаточном звене линейное перемещение толкателя преобразуется в осевое вращение стрелки 8, отслеживающей на шкале циферблата 9 измеряемое давление. В этой конструкции применена сильфонная система вывода толкателя из зоны рабочего давления. Разделительный сильфон 10 своим основанием герметично закрепляется на центре чувствительной мембраны, а верхней частью также герметично прикрепляется к входному блоку. Такая конструкция исключает контакт измеряемой и окружающей сред.

Конструкция входного блока предусматривает возможность промывки или продувки «плюсовой» и «минусовой» камер и обеспечивает применение таких приборов для работы даже в условиях загрязненных рабочих сред.

    Двухкамерная система измерения дифференциального давления применена в конструкции прибора, показанного на рис. 2.27. Измеряемые потоки среды направляются в «плюсовую» 1

 

Рис.2.27. Мембранный двухкамерный показывающий дифманометр:

1 – «плюсовая» камера; 2 – «минусовая» камера; 3 – передающий шток; 4 – сектор; 5 – трибка; 6 – коромысло

 

и «минусовую» 2 рабочие камеры, основными функциональными элементами которых являются автономные чувствительные мембраны. Преобладание одного давления над другим приводит к линейному перемещению передающего штока 3, которое через коромысло 6 передается соответственно на сектор 4, трибку 5 и систему стрелочной индикации измеряемого параметра.

     Дифманометры с двухкамерной системой измерения используются для измерения малых дифференциальных давлений при высоких статических нагрузках, вязких сред и сред с твердыми вкраплениями.

  Принципиально иной показывающий дифманометр изображен на рис. 2.28. Поворотный магнит 1, на торце которого установлена стрелка 2, размещен в корпусе 3, выполненном из немагнитного металла. Магнитный поршень, уплотненный фторопластовым сальником 5, может передвигаться в рабочем канале 6. Магнитный поршень 4 со стороны «минусового» давления подпирает пробка 7, в свою очередь поджимаемая диапазонной пружиной 8.

Рис. 2.28. Дифманометр с магнитным преобразователем:

1 – поворотный магнит; 2 – стрелка; 3 – корпус; 4 – магнитный поршень; 5 – фторопластовый сальник; 6 – рабочий канал; 7 – пробка; 8 – диапазонная пружина; 9 – блок электроконтактов

  Среда «плюсового» давления через соответствующий подводящий штуцер воздействует на магнитный поршень и сдвигает его вместе с пробкой 7 по каналу 6 до уравновешивания такого смещения противодействующими силами – «минусовым» давлением и диапазонной пружиной. Движение магнитного поршня приводит к осевому вращению поворотного магнита и соответственно указательной стрелки. Такой сдвиг пропорционален перемещению стрелки. Полное согласование достигается подбором упругих характеристик диапазонной пружины.

В дифманометре с магнитным преобразователем предусмотрен блок 9, замыкающий и размыкающий соответствующие контакты при прохождении вблизи его магнитного поршня.

    Приборы с магнитным преобразователем устойчивы к воздействию статического давления (до 10 МПа). Они обеспечивают относительно невысокую погрешность (примерно 2 %) в диапазоне функционирования до 0,4 МПа и используются для измерения давления воздуха, газов, различных жидкостей.