4.3.3. Трубчато-пружинные манометры

Широкое применение в лабораторной и в производственной практике пищевых производств для измерения давления жидкости, газа и пара получи-ли деформационные трубчато-пружинные манометры, обладающие простой и надежной конструкцией, наглядностью показаний и небольшими размерами. Существенными достоинствами этих прибором являются также большой диа-пазон измерений, возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.

Рис. 4.17. Схема работы маномет- Рис.4.18. Кинематическая схема

рической трубчатой пружины трубчато-пружинного манометра

некруглого сечения

Принцип действия деформационного манометра осно­ван на использовании деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под влиянием измеряемого давления. Значение этой деформации передается отсчетному устройству прибора, градуированному в единицах давления.

Трубчатая криволинейная одновитковая пружина эллиптического или плоскоовального сечения (рис.4.17) изменяет свою кривизну при изменении избыточного давления или разрежения внутри трубки. (VII.30)

При увеличении избыточного давления внутри трубки эллиптическое или плоскоовальное сечение деформируется, приближается к круглому, т. е. малая ось эллипса или овала увеличивается, а большая уменьшается, что ведет к раскручиванию трубки. При создании в трубке разрежения трубка скручивается. Механические характеристики трубок и величина перемещения свободного конца зависят от ряда факторов, из которых наиболее важными являются отношение полуосей трубки, толщина стенок, модуль упругости материала и радиус изгиба дуги трубки. В манометрах высокого давления, до 1 ГПа и выше, применяются стальные трубки круглого сечения с каналом, ось которого смещена, благодаря чему создается перемещение концов трубок при подаче в них давления. Перемещение свободного конца трубки обычно невелико, поэтому часто применяются многовитковые трубчатые пружины, у которых это перемещение значительно больше, чем у одновитковых.

В общепромышленном манометре с одновитковой пружиной (рис.4.18) при изменении давления перемещение конца пружины 4 через тягу 5 передается сектору 1, который вращается на оси 6. Угловое перемещение сектора с помощью зубчатого зацепления вызывает вращение зубчатого колеса (трубки) 2, на оси котором укреплена стрелка отсчетного устройства 3.

Манометры с одновитковой трубчатой пружиной подразде­ляются на технические показывающие (общего и специального назначения); лабораторные; образцовые (показывающие сигна­лизирующие, самопишущие, показывающие с пневматическим выходным сигналом, показывающие с электрическим выходным сигналом).

Технические показывающие манометры общего назначения имеют классы точности 1; 1,5; 2,5.

В зависимости от условий монтажа технические манометры изготовляют с радиальным или осевым штуцером, а также с передним или задним фланцем на корпусе. Эти приборы ши­роко применяются в пищевых производствах для измерения дав­ления в различных аппаратах, машинах, установках, трубопро­водах (парогенераторах, автоклавах, колоннах, насосных уста­новках, паропроводах, водопроводах и др.).

Манометрами специального назначения измеряют давление различных газов (аммиака, ацетилена, водорода, кислорода). Для каждого газа выпускается специальный манометр, на шкале которого указано название газа и корпус которого окра­шен в определенный цвет: для аммиака —в желтый, для аце­тилена — в белый, для водорода — в темно-зеленый, для дру­гих горючих газов — в красный, для кислорода — в голубой, для негорючих газов — в черный. В условном обозначении прибора указывается соответствующей буквой его назначение: аммиачный — А, ацетиленовый — А_ц, водородный — В, кисло­родный— К. Классы точности, пределы измерения такие же, как у манометров общего назначения.

Лабораторные или контрольные манометры предназначены для поверки технических манометров на месте их установки. В отличие от обычных манометров они имеют две трубчатые пружины, рычажные передаточные механизмы и две стрелки, показания которых должны совпадать. Контрольные манометры выпускают для верхнего предела измерений 156,8 МПа с клас­сами точности 0,4; 0,6; 1.

Образцовые манометры типа МО по конструкции не отли­чаются от технических и служат для поверки манометров в ла­бораторных условиях. Шкала их имеет условные единицы, уг­ловые градусы. По окружности циферблата нанесено 100 ус­ловных делений с числовой отметкой через каждые 5 делений. Для перевода условных делений в единицы давления пользу­ются специальной таблицей свидетельства на образцовый ма­нометр. Образцовые манометры этого типа имеют верхний пре­дел измерения до 58,5 МПа и классы точности 0,16; 0,25 и 0,4. Пользование образцовыми манометрами допускается при тем­пературе воздуха 20±5 °С.

Показывающие сигнализирующие манометры имеют элек­трическое сигнальное устройство, срабатывающее при достиже­нии заданного давления. Манометр снабжен двумя контроль­ными стрелками с контактами, которые устанавливают на максимум и минимум давления. Стрелка прибора, несущая контакты, замыкает электрическую цепь, если давление до­стигло значений, установленных контрольными стрелками. При­боростроительными заводами выпускаются сигнализирующие манометры типов МП4-1П, МП4-1У с пределами измерения от 0,0588 до 156,8 МПа. Они имеют классы точности 1 и 1,5 и широко применяются для контроля давления в автоклавах, дистилляционных аппаратах, воздушных компрессорах, водо­проводах и паропроводах.

Манометры показывающие с пневматическим выходным сиг­налом (типа МП4-У) одновременно с измерением давления вы­дают сигнал в виде давления воздуха, величина которого пропорциональна значению измеряемого параметра. Пневматиче­ский сигнал, отрабаты-ваемый на выходе манометра, может быть передан на приборы универ-сальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) или другие уст­ройства автоматической системы регулирования.

Манометры показывающие с электрическими выходными сигналами (типа МП4-У1) предназначены для измерения дав­ления, отсчета показаний и выдачи унифицированного токового выходного сигнала, пропорционального измеряемому давлению. Эти приборы могут быть использованы для работы с автома­тическими регуляторами и электронными вычислительными ма­шинами.

Манометры с многовитковой трубчатой пру­жиной отли-чаются от одновитковых формой упругого эле­мента, имеющего вид цилиндрической (винтовой) спирали (рис. 4.19) с 6—9 витками, изготовленной из плоской трубки. Такую конструкцию упругого чувствительного элемента можно рассматривать как ряд одновитковых пружин, соединенных по­следовательно, что позволяет получить значительное перемеще­ние свободного конца трубки (15 мм) и перестановочное усилие, улучшающие условия автоматической записи и дистанционной передачи. Поэтому манометры с многовитковой трубчатой пру­жиной выпускаются в основном как самопишущие для пере­дачи показаний на расстояние. Максимальное давление до 15,6 МПа.

Н а рис. 4.20 показана кинематическая схема упругого чув­ствительного элемента прибора. Пружина 3 припаяна одним концом к неподвижной скобе и соединена с капилляром; сво­бодным концом она связана с осью 5. На оси пружины жестко закреплен рычаг 4, по которому может перемещаться регули­ровочная каретка 6, соединенная тягой 2 с поводком и мостиком пера 1. При перемещении свободного конца пружины под действием измеряемого давления ось 5 поворачивается и посредством рычагов и тяг перемещает мостик пера. Запись показаний производится на дисковой диаграмме, приводимой в движение от часового механизма или синхронного двигателя.

Рис. 4.19. Многовитковая трубчатая Рис. 4.20. Кинематическая схема

пружина чувствительного элемента

Для дистанционной передачи показаний при измерении давления в пищевых производствах с применением трубчато-пружинных манометров при­меняются бесшкальные деформационные электрические манометры с дифференциально-трансформаторным, магнитомодуляционным и тензометрическим преобразовате­лями, работающие в комплекте с соответствующими вто­ричными приборами.

Устройство манометра типа МЭД с дифференциально-тран­сформатор-ным преобразователем (дифтрансформатором) пока­зано на рис. 4.21. Прибор содержит трубчатую пру­жину 1, закрепленную в держателе 2 с присоединитель­ным штуцером 3. Держатель, соединенный с корпусом 4 манометра, несет на себе катушку 5 дифтрансформатора, в которую помещен стальной сердечник 6, скрепленный при помощи штока 7 и рычага 8 со свободным концом трубчатой пружины. Сое­динительные провода выводятся из прибора через разъем­ное контактное соединение 11, установленное на задней стояке корпуса.

При измерении давления трубча-тая пружина мано­метра, изменяя свою кривизну, перемещает сердечник в ка-тушке дифтрансформатора, что приводит к изменению взаимной индуктивности между ее цепями, т. е. выход­ного пара-метра манометра.

Манометр типа МЭД работает в комплекте с одним из вторичных автома-тических дифференциально-трансформа­торных приборов типа КСД.

Рис. 4.21. Трубчато-пружинный

манометр типа МЭД