17.Деформационные манометры

Принцип действия деформационных манометров основан на зависимости деформации упругого чувствительного элемента от измеряемого давления. Чувствительные элементы имеют специальную конструкцию, реализующую линейную зависимость перемещения рабочей точки от измеряемого давления. --Структура датчика давления

Датчик состоит из двух преобразователей:-чувствительного элемента (механического преобразователя), преобразующего измеряемую величину (∆Р) в линейное перемещение штока чувствительного элемента (∆l);-индукционной катушки (электрического преобразователя), преобразующей линейное перемещение штока чувствительного элемента (∆l) в напряжение переменного тока (∆U).Наиболее распространенные упругие элементы: мембраны (плоские и выпуклые), мембранные коробки, вялые мембраны с жестким центром, сильфоны, трубчатые пружины.

18.Манометры промышленные трубчато-пружинные

Трубчатые пружины изготовляются в виде одновитковых, согнутых по дуге круга трубок эллиптического или плоскоовального сечения

Трубчатые пружины:

а - трубчатая пружина Бурдона; б - пружина эллиптического сечения;

в, г - пружины плоскоовального сечения

Один конец пружины Бурдона закрепляется неподвижно, другой - свободный, закрытый пробкой и запаянный - соединяют с механизмом прибора, преобразователем или другим устройством. Под действием давления, подаваемого во внутреннюю полость трубки, пружины Бурдона деформируются в поперечном сечении (рис, б - показано пунктиром). При этом пружина будет разгибаться и ее свободный конец совершит линейное перемещение λ. При этом кривизна трубки уменьшится на угол

Статическая характеристика пружин Бурдона линейна. Диапазон измерения с помощью пружин Бурдона ограничивается пределом их прочности. Тонкостенные пружины Бурдона (рис. 2.11, в) применяются в приборах для измерения вакуумметрического давления до 1 кгс/см² (0,1 МПа). Для измерения избыточного давления до 200…1600 кгс/см² (20…160 МПа) применяются толстостенные пружины овального сечения (рис. 2.11, г).

Для измерения сверхвысокого давления до 10 000 кгс/см² (1000 МПа) и выше применяют одновитковые трубчатые пружины с эксцентричным каналом, предложенные В.Г. Нагаткиным и представленные на рис. 2.12 Нейтральная ось этой пружины, проходящая через центр тяжести С поперечного сечения, смещена на некоторый размер l относительно оси канала, проведенной через его центр С₀.

Перемещение λ свободного конца рассматриваемой пружины происходит не из-за деформации поперечного сечения, а потому, что под действием внутреннего избыточного давления Р в поперечном сечении возникает изгибающий момент. Равнодействующая Р сил давления р, приложенных в полости канала пружины, равна и проходит через ось канала.Приводя ее к центру тяжести С поперечного сечения, получаем изгибающий момент и нормальную силу q = Р.Под действием этого момента пружина изгибается в сторону более толстой стенки и ее свободный конец перемещается на размер λ. При этом перемещение свободного конца и изменение кривизны оси пружины будут пропорциональны изгибающему моменту М, а вместе с тем и давлению р.Поперечное сечение пружины Нагаткина деформируется под действием внутреннего избыточного давления незначительно и напряжения распределяются более равномерно, чем в толстостенной пружине Бурдона плоскоовального сечения (см. рис., г). Поэтому пружины с эксцентричным каналом обладают значительно большей прочностью, чем толстостенные пружины Бурдона.

-Одновитковая трубчатая пружина с эксцентричным каналом.

Для измерения сверхвысокого давления применяют также прямолинейные трубчатые пружины с эксцентричным каналом (рис.).

-Прямолинейная трубчатая пружина с эксцентричным каналом

Под действием внутреннего избыточного давления в поперечном сечении этой трубки, так же как и в пружине Нагаткина, возникает изгибающий момент, который изгибает трубку в сторону более толстой стенки.Пружины этого типа применяются только в компенсационных манометрах с пневматическим и электрическим токовым выходными сигналами. Верхние пределы измерения этих манометров такие же, как и манометров с пружиной Нагаткина.Одновитковые и прямолинейные трубчатые пружины с эксцентричным каналом на давление от 1000 до 10 000 кгс/см² (100…1000 МПа) изготовляют из стали 50ХФА.