33. Средства измерения давления. Принципы действия, конструкции, характеристики.
Под давлением понимают действие силы, равномерно распределённой по площади и направленной по нормали к ней. Общий принцип действия манометров основан на уравновешивании измеряемого давления некоторой известной силой. По принципу действия средства измерений давления подразделяют на жидкостные, поршневые, деформационные (пружинные) и др.Жидкостные манометры, принцип действия, преимущества,
пр-п дейст.осн. на уравновешивании измеряемого Р или разности давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устройство и высокую точность измерения, широко применяются как лабораторные и поверочные приборы. Жидкостные манометры подразделяются на: U-образные, колокольные и кольцевые.U-образные. Принцип действия основан на законе сообщающихся сосудов. Они бывают двухтрубные (1) и чашечные однотрубные(2).
1) 2)
1) представляют собой стеклянную трубку 1, укрепленную на плате 3 со шкалой и залитую запорной жидкостью 2. Разность уровней в коленах пропорциональна измеряемому перепаду давления. «-»1.ряд погрешностей: вследствие неточности отсчета положения мениска, изменения Т окруж. среды, явлений капиллярности (устраняется введением поправок). 2. необходимость двух отсчетов, что приводит к увеличению погрешности.
2) предст. собой модификацию двухтрубных, но одно колено заменено на широкий сосуд (чашечку). Под действием избыточного давления уровень жидкости в сосуде снижается, а в трубке повышается. Поплавковые U-образные дифманометры по принципу действия подобны чашечным, но для измерения давления в них используют перемещение поплавка, помещенного в чашку, при изменении уровня жидкости. По средством передаточного устройства перемещение поплавка преобразуется в перемещение показывающей стрелки. «+» широкий предел измерения. Принцип действия жидкостных манометров основан на законе Паскаля – измеряемое давление уравновешивается весом столба рабочей жидкости: P = ρgh. Состоят из резервуара и капилляра. В качестве рабочих жидкостей используются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт. Применяются для измерений малых избыточных давлений и вакуума, барометрического давления. Они просты по конструкции, но отсутствует дистанционная передача данных.
Иногда для увеличения чувствительности капилляр располагают под некоторым углом к горизонту. Тогда: P = ρgL Sinα. В деформационных манометрах используется противодействие упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ) или развиваемой им силы. Различают три основные формы ЧЭ, получивших распространение в практике измерения: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.
Трубчатая пружина (манометрическая пружина, трубка Бурдона) – упругая металлич.трубка, один из концов кот. запаян иперемещаться, а другой – жестко закреплен. Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорциональное перемещение ее свободного конца.
распростр. одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой изогнутую на 270° трубку с овальным или эллиптическим поперечным сечением. Под влиянием поданного избыточного Р трубка раскручивается, а под действием разрежения скручивается. Такое направление перемещения трубки объясняется тем, что под влиянием внутреннего избыточного давления малая ось эллипса увеличивается, в то время как длина трубки остается постоянной.Основной (-) рассмотренных пружин – малый угол поворота, что требует применения передаточных механизмов.(+)близкая к линейной статическая характеристика. Исв.в осн.как показывающие приборы.
Сильфоны. Сильфон – тонкостенный металлический стакан с поперечными гофрами. Дно стакана перемещается под действием давления или силы. (рисунок как вантуз)
В пределах линейности статической хар-ки сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоянным и называется жесткостью сильфона. Мембраны. Различают упругие и эластичные мембраны. Упругая мембрана – гибкая круглая плоская или гофрированная пластина, способная получить прогиб под действием давления.
Статическая хар-ка плоских мембран изменяется нелинейно с увелич. Р, поэтому в кач-ве рабоч. участка исп. небольш. часть возможного хода. Гофрир. мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские,т.к. имеют значительно меньшую нелинейность характеристики. Мембраны изготовляют из различных марок стали: бронзы, латуни и т. д.