10.1 Пружинные манометры

Упругие элементы пружинных приборов

Упругие элементы пружинных приборов показаны на рисунок 10.1. Их изготовляют из материалов: сталь 1Х18Н9Т, сталь 30XFG , сталь 50ХФА, фосфористая бронза, бериллиевая бронза, латунь Л68.

Трубчатая одновитковая пружина (рисунок10.1,а). Изготовляется из трубки овального сечения. Основной характеристикой пружины является ее чувствительность, равная отношению хода свободного конца трубки (или угла раскручивания) к приложенному давле­нию. В пределах упругих деформаций чувствительность постоянна. Величина угла раскручивания трубчатой одновитковой пружины при любых сечениях не превышает 10°.

Трубчатая многовитковая пружина (рисунок10.1,б). Увеличенное число витков трубчатой пружины овального сечений позволяет получать

Рисунок 10.1 а — трубчатая одновитковая пружина; б —трубчатая многовитковая пружина; в —упругая мембрана; г— мембранная коробка; д — гармоникообразная мембрана (сильфон); е - эластичная мембрана с дополнительной пружиной.

большой угол раскручивания. Недостатком пружин этого тили является относительно малая жесткость, из-за которой они склонны к вибрациям. Рабочий угол раскручивания для всех пружин составляет 45±5 °. Пружины изготовляют из фосфористой бронзы. Пределы рабочего давления этих пружин 500 бар (в зависимости от толщины стенок). Упругая мембрана (рисунок 10.1, в, г), представляет собой закрепленную по периметру диска вялую мембрану. В зависимости от измеряемого давления и условий работы применяют упругие мембраны разной формы для значительных быстро изменяющихся давлений, а также давлений вязких и загрязненных жидкостей. Кольцевые гофры, выдавленные на мембране, способствуют снижению ее жесткости. Гофры бывают синусоидальной, круговой, трапециевидной и треугольной формы. Для большего снижения жесткости манометрической системы несколь­ко мембран соединяют в мембранные коробки и блоки.

Гармоникообразная мембрана (сильфон) (рисунок10.1, д). Сильфоны из­готовляют диаметром от 10 до 150 мм. Они обладают определенными свойствами, или характеристикой. Характеристикой сильфона назы­вают зависимость величины перемещения сильфона от давления пода­ваемой внутрь его рабочей среды. Перемещение сильфона в пределах 10 % его высоты всегда линейно, т. е. прямо пропорционально давле­нию.

Для увеличения жесткости и сохранения линейности переме­щения при измерении повышенного давления сильфонные системы снабжают пружинами. Кроме того, для увеличения предельного дав­ления, выдерживаемого сильфоном, находящимся в зажатом состоянии, его армируют кольцами. Сильфоны применяют в приборах давления, расхода, в гидростатических датчиках уровня, гибких металлических соединениях между деталями, вентилях, регуляторах и других меха­низмах.

Выполненные из полутомпака Л80 сильфоны могут работать (в зависимости от размера) при максимально допускаемых давлениях — наружном от 1 до 20 бар, внутреннем от 1 до 10 бар и при температуре от минус 60 до +100 °С (213—373 К).

Эластичная мембрана (рисунок10.1, е). Ее чувствительность и устойчи­вость показаний в значительной степени зависят от эффективной пло­щади (фактической рабочей площади) и жесткости чувствительных элементов. Эластичные мембраны должны иметь минимальную жест­кость, химическую стойкость, прочность и постоянную эффективную площадь при изменении давления и не иметь остаточной деформации. Первым из перечисленных требований в настоящее время удовлетво­ряют мембраны из ткани (шелка, капрона), пропитанной бензо- и маслостойкой резинами.

Применяют также мембраны из резины и пластмасс (фторопласта). Чтобы эффективная площадь мембраны при изменении давления не менялась, ее снабжают жестким центром, а иногда и гофрами. Эффективную площадь эластичных мембран трудно точно рассчитать, обычно ее определяют экспериментально. Сила, противодействующая измеряемому давлению, создается упругой пружиной, что позволяет получить линейную характерис­тику прибора.

Манометры с трубчатой одновитковой пружиной

Рабочие манометры. Эти приборы наиболее распространены. Главной частью манометра является трубка (пружина) 2 (рисунок10.2 ), согнутая по дуге на угол от 180 до 270 °. Один конец трубки закрыт, а другой соединен с основанием 6. Для замера давления ниппель 7 основания 6 соединяют со средой, в которой измеряют давление. К приливу 10 основания прикреплен корпус прибора, а к стойке 11 — его механизм. С помощью поводка (тяги) 9 закрытый конец трубки сое­динен с зубчатым сектором 8. Сектор сцеплен с шестерней (трибкой) 5, укрепленной на оси, несущей стрелку 4 манометра. Стрелка пере­мещается по шкале циферблата 3, закрытого стеклом.

Если подать на манометр давление рабочей среды, то под влиянием этого давления овальное сечение трубки 2 стремится превратиться в круглое, что заставляет трубку разгибаться. Вследствие этого поводок 9 приводит в движение зубчатый сектор 8, поворачивающий сцеп­ленную с ним шестерню 5, а с ней и стрелку 4 .

Рисунок 10.2 - Манометр с трубчатой одновитковой пружиной