4.3. Деформационные манометры

Деформационные манометры составляют обширную группу приборов для технических измерений. Действие их ос­новано на измерении величины деформации различных видов упругих элементов: пружин, сильфонов, мембран и др. Дефор­мация упругого элемента преобразуется передаточными меха­низмами в угловое или линейное перемещение преобразователей давления в унифицированные сиг­налы передачи информации: с силовой и магнитной компенсацией, с дифференциальными трансформаторами, ферродинамические и др.

4.3.1. Мембранные манометры

В качестве чувствительных элементов в этих манометрах используются жесткие или вялые (мягкие) мембраны. Жесткие мембраны представляют собой упругие чувствительные элементы в виде эластичных­ пластин, изго-товляе­мых из специальных сортов стали или бронзы, воспринимающих измеряемое давление и преобразующих его в пропорциональное перемеще-ние или усилие. Вялые мембраны изготовляются из "мягких материалов — прорезиненной ткани, специальной резины и т. п.. При этом сила, возникающая на мембране, уравновешивается дополнительным упругим эле­ментом (чаще всего пружиной) или устройством обратной связи.

Рис. 4.7. Формы профилей гофрированных мембран

а- синусоидальные: б – трапециидальная;

в - пильчатая

Жесткие мембраны применяются в виде плоских или гофрированных дисков, а также в виде мембранных коробок, образованных двумя соединенными между собой гофрированными мембранами (рис.4.7). Мембранный показывающий манометр (рис. 4.8) состоит из мембранного измерительного блока 3, состоящего из двух мем­бранных коробок, соединенных между собой, и передающего меха­низма 1, с помощью которого перемещение центра верхней мембран­ной коробки передается стрелке показывающего устройства (на рис. 4.8 не показана). Пружина 2 служит для выбора люфтов в механизме.

В мембранном дифманометре с дистанционной передачей пока­заний на расстояние (рис. 4.9) давление измеряемой среды под­водится к прибору по импульсным трубкам. В плюсовой и минусо­вой камерах дифманометра помещены две одинаковые мембранные коробки 1 и 2, образованные из сваренных между собой гофриро­ванных мембран. Коробки укреплены в разделительной диафрагме, которая зажата между крышками корпуса 5.

В нутренние полости мембранных коробок заполнены дистиллированной водой и сооб­щаются через отверстие в диафрагме. С центром верхней мембраны связан сердечник 3 индукционного преобразователя 4, преобразую­щего перемещение в электрический сигнал, подаваемый на вторич­ный прибор.

Рис. 4.8. Манометр мембранный Рис. 4.9. Структурная схема мембран-показывающий ного дифманометра с дистанционной передачей

П ри изменении перепада давления мембранные ко­робки деформируются, подвижные центры их перемещаются и вода перетекает из одной коробки в другую. Величина перемещения подвижного центра верхней коробки и соединенного с ним сердеч­ника зависит от параметров коробки и разности давлений снаружи и внутри коробки. Деформация мембран продолжается до тех пор, пока силы, вызванные перепадом давления, не уравновесятся упру­гими силами мембранных коробок. В случае превышения расчетной разности давлений коробка, находящаяся в зоне более высокого давления, сжимается до соприкосновения мембран и вся жидкость перетекает из нее во вторую коробку. Объемы коробок рассчиты­ваются так, что каждая из них может вместить весь объем жидкости без перенапряжении и без возникновения остаточных деформаций.

Рис. 4.10. Структурная схема мем- Рис. 4.11. Мембранный манометр бранного дифманометра с дистан- типа ММЭ

ционной передачей

Для снижения влияния расширения жидкости в коробках вслед­ствие изменения температуры нижняя коробка имеет несколько меньшую жесткость, чем верхняя. Следовательно, при изменении температуры окружающей среды изменяется в основном объем нижней коробки, что практически не отражается на показаниях прибора. Подобные мембранные дифманометры изготовляются на перепады давлении от 1,6 до 630 кПа и на рабочее давление среды до 25 МПа. Класс точности приборов 1; 1,5.

Дифманометр с вялой мембраной (рис. 4.10) предназначен для непрерывного преобразования разности давлений газа или жидкости в электрический сигнал дистанционной передачи электри­ческой аналоговой ветви ГСП. Измеряемая разность давлений под­водится к плюсовой и минусовой камерам измерительного блока 2 с мембраной 1, с помощью которой преобразуется в пропорциональ­ное ей усилие. Мембрана представляет собой резинотканевый одногофровый диск с жестким центром. Усилие, развиваемое на мем­бране, с помощью рычага 3 с одногофровой мембраной вывода 4 передается на рычажный передаточный механизм электросилового преобразователя 5. Подобные дифманометры выпускаются на пере­пады давлений от 0,16 до 6,3 кПа и на предельное рабочее давле­ние 0,25 и 1 МПа. Класс точности приборов 1 и 1,5.

Конструкция манометра с жесткой мембраной типа ММЭ приведена на рис. 4.11. Манометр с дистанционной электрической системой передачи сигнала состоит из двух частей — измерительной и преобразовательно-усилительной. Измерительная часть имеет чувст­вительный элемент в виде упругой мембранной коробки 1, изготовленной из сплава марки 36НХТЮ. Коробка рас­положена в стальном корпусе 2 и закреплена верхним не­подвижным центром в крышке 3. Нижний подвижный центр коробки связан штоком 4 с магнитным плунжером 5, помещенным в разделительную трубку 6 из немагнитного материала. Для подвода к манометру измеряемого давле­ния служит штуцер 7, соединяемый накидной гайкой 8 и ниппелем 9 с подводящей линией. На мембранную коробку измеряемое давление действует снаружи, а атмосферное — изнутри. С увеличением измеряемого давления коробка сжимается и плунжер перемещается вверх.

Преобразовательно-усилительная часть манометра, закреплена на крышке корпуса и защищенная кожухом 10, состоит из магнитомодуляционного преобразователя и уси­лительного устройства. Преобразователь имеет два основ­ных (левый и правый) магнитопровода 11 и 12 и два скрепленных между собой вспомогательных магнитопровода 13 и 14. На основных магнитопроводах сидят по две катушки — 15, 16 и 17, 18 с обмотками возбуждения и обратной связи. Для защиты от влияния внеш-них магнитных полей преобразователь закрыт экраном 21. Усилительное устройство, выполнен­ное в виде отдельного блока с защитным экраном 22, собрано на кольцевой плате 23 с помощью печатного мон­тажа.

Манометр типа ММЭ виброустойчив и имеет пылебрызгозащищенное исполнение. Габариты прибора 210 X 225 X 240 мм и масса 11 кг.