Глава 8. Контроль давления и разрежения

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ

Для нормальной работы топливных термических и пла­вильных печей необходимо контролировать давление топлива и воз­духа как после регулирующих органов, так и перед горелками. Кроме того, необходимо поддерживать постоянное давление в ра­бочем пространстве печи и обеспечивать определенную тягу, создаваемую дымовой трубой или дымососом. При работе вакуум­ных печей контроль разрежения обеспечивает качество и ста­бильность процесса.

Согласно молекулярно-кинетической теории под давлением понимается сила, с которой молекулы вещества в термодинамиче­ской системе воздействуют на единицу ограничивающей ее поверх­ности. При определении давления принято различать атмосфер­ное, избыточное, абсолютное и вакуумметрическое давление.

Атмосферное давление Р_атм — давление, оказываемое атмос­ферой на все предметы, находящиеся в ней. Так как атмосферное давление измеряется барометрами, то его принято называть ба­рометрическим.

Избыточное давление Р_наб — давление в каком-либо замкну­том объеме сверх атмосферного. Избыточное давление измеряют в основном манометрами, поэтому чаще его называют маноме­трическим.

Абсолютное давление Я_аСс — сумма атмосферного и избыточ­ного давления, т. е. Я_абс = Я_атм + Р_аяб.

Под вакуумом (разрежением) понимают состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Вакуумметрическое давление Я_вак — это разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри' вакуумметрической системы.

В Международной системе единиц СИ за единицу давления принят один паскаль — действие силы в один ньютон (1 Н) на площадь в один квадратный метр (м^а). Но эта единица очень мала, поэтому для измерения средних и высоких давлений целесообразно применять кратные единицы: килопаскаль (кПа) и мегацаскаль (МПа). Наряду с паскалем при контроле давления в металлурги­ческой промышленности пока еще используется ряд внесистемных единиц давления. Например, техническая атмосфера — 1 кгс/см^а = = 9,8.10⁴ Па. Атмосфера — величина довольно большая, поэтому на практике для измерения малых давлений применяют милли­метр ртутного столба (мм рт. ст.) и миллиметр водяного столба (мм вод. ст.). Техническая атмосфера равна давлению ртути высо­той 735,56 мм или столба воды высотой 10 м.

При измерении давления в движущейся среде различают ста­тическое и динамическое давление. Статическое давление Р_ст за­висит от запаса потенциальной энергии движущейся среды и опре­деляется статическим напором. Динамическое давление Р_дин опре­деляется скоростью движения среды. Полное давление Р_п дви­жущейся среды слагается из статического и динамического давле­ний.В дальнейшем под термином давление будет подразумеваться статическое давление.

Приборы для измерения давления и разрежения классифици­руют по принципу действия и по характеру измеряемой величины. Согласно первой классификации все приборы для измерения давле­ния подразделяют на четыре группы: жидкостные, деформацион­ные, грузопоршневые и электрические.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновеши­вается давлением столба жидкости, высота которого определяет значение давления.

Деформационные приборы — это Такие приборы, в которых измеряемое давление определяется значением деформации упру­гих элементов различной конструкции или значением развиваемой ими силы.

В грузопоршневых приборах измеряемое давление уравнове­шивается давлением, создаваемым массой поршня или дополни­тельного груза.

Работа электрических приборов основана на изменении элек­трических свойств определенных материалов при воздействии на них внешнего давления.

По характеру измеряемой величины приборы для контроля давления или разрежения подразделяют на следующие виды: ба­рометры (для измерения атмосферного давления), манометры (для измерения избыточного давления), дифференциальные манометры (для измерения разности давления); вакуумметры (для измерения разрежения); моновакуумметры (измеряющие небольшое избы­точное давление или вакуум).

Манометры, вакуумметры и дифференциальные манометры, предназначенные для измерения небольшого давления, разреже­ния и разности давления газовых сред (до 40 кПа), называют на- поромерами, тягомерами и тягонапоромерами (соответственно).

2. МАНОМЕТРЫ

Жидкостные манометры отличаются простотой устрой­ства при относительно высокой точности измерения. Их действие основано на уравновешивании внешнего давления столбом за­творной (рабочей) жидкости, в качестве которой используют ртуть, воду, трансформаторное масло иди спирт.

и-образный манометр (рис. 64, а) представляет собой стеклян­ную трубку, изогнутую в виде буквы и и заполненную затвор­ной жидкостью так, чтобы уровень жидкости в обоих коленах находился Против нулевых отметок. Один конец трубки подсое­диняется к объему, в котором необходимо измерить давление Р, а второй сообщается с атмосферой. Отсчет производится по шкале. Разность уровней Н определяет избыточное давление Р и плотность жидкости “у.

Верхний предел измерения И-образного манометра составляет 10 кПа. При этом погрешность не превышает 2 %.

и-образные манометры используют для измерения разреже­ния или разности давлений. Основным недостатком и-образных манометров является необходимость снятия при каждом замере двух отсчетов. Этот недостаток частично устранен в чашечном ма­нометре (рис. 64, б), состоящем из сосудов разного диаметра. Под действием измеряемого давления Р уровень жидкости в чашке

Рис. 64, Жидкостные манометры:

а — и-обраэный; б — чашечный однотрубный; в — чашечный с наклонной трубкой

Рис. 65. Чувствительные элементы деформационных манометров:

а — одновитковвя пружнна; б — многовитковвя пружина; в — упругая мембрана; г — мягкая мембрана (пружинно-мембранный элемент); д — одинарная мембранная коробка; е — двойная мембранная коробка; ж — сильфон; а — пружинио-сильфонный элемент

снижается на высоту /г₂, значительно меньшую высоты (диа­метр чашки в несколько раз больше диаметра трубки). Разность уровней Н в чашечном манометре в основном определяется пере­мещением мениска в тонкой трубке, так как > /г₂.

Чашечные манометры имеют верхний предел измерения ЮкПа, а погрешность измерения составляет 0,4 ... 0,25 %.

При точных измерениях небольших избыточных давлений и разрежений применяют специальные чашечные манометры с на­клонной трубкой (рис. 64, в). Изменение угла наклона а трубки позволяет при малой высоте получить более точное измерение.

Жидкостные стеклянные манометры не приспособлены для за­писи показаний и их дистанционной передачи. Поэтому их ис­пользуют, в основном, для местного контроля, а также для по­верки и градуировки манометров других систем.

Работа деформационных манометров основана на уравновеши­вании давления среды силами, возникающими при упругой дефор­мации специальных элементов. Деформация в виде линейных или угловых перемещений передается показывающему или регистри­рующему узлу прибора. Одновременно она может быть преобразо­вана в электрический или пневматический сигнал для дистанцион­ной его передачи.

В качестве чувствительного элемента в этих манометрах (рис. 65) используют одно- и многовитковые пружины, упругие мембраны и сильфоны.

В одно- и многовитковых пружинных манометрах (рис. 65, а, б) измеряемое давление подается во внутреннюю полость через за­крепленный неподвижный конец. Второй конец пружины запаи­вается и соединяется с показывающей системой. Пружины изго­товляют из латуни и других медных сплавов, а дл'я высоких давлений — из хромоникелевых сталей. Поперечное сечение пру­жины представляет собой эллипс, большая ось которого перпен­дикулярна к плоскости витка пружины.

При повышении давления поперечное сечение пружины «округ­ляется», т. е. увеличивается малая ось эллипса, а угол закручи­вания пружины уменьшается. Шкала пружинного манометра рав­номерная, так как пружина работает в зоне пропорциональности между деформацией и напряжением. Перемещение свободного кон­ца одновитковой пружины не превышает 5 ... 8 мм. Поэтому для увеличения угла поворота стрелки в манометрах применяют пе­редаточный механизм: рычажный или зубчатый.

Манометры с одновитковой пружиной изготовляют образцо­выми, контрольными и техническими: классы точности — от 0,2 до 4,0; пределы измерений 100 кПа ... 1000 МПа.

Многовитковая трубчатая пружина представляет собой после­довательное соединение нескольких одновитковых пружин, бла­годаря чему она имеет сравнительно большое перемещение свобод­ного конца и развивает значительные усилия. Поэтому многовит- ковыепружины широко применяют в регистрирующих манометрах. Последние выпускают с верхним пределом измерения до 160 МПа.

В мембранных манометрах чувствительным элементом явля­ются упругая мембрана (рис. 65, в), мягкая мембрана, например резиновая с дополнительной пружиной (рис. 65, г), мембранные

коробки: одинарные (рис. 65, д) и двойные (рис. 65, е).

Мембранный манометр типа ММ (рис. 66) предназначен для измерения давления до 2,5 МПа.

В манометре под действием изме­ряемого давления мембрана 2, на­ходящаяся в коробке 1, прогибается, перемещая шток 3, соединенный через рычаг 4 с зубчатым сектором 6. Зубча­тый сектор находится в зацеплении с зубчатым колесом 8, которое через пружину, 9 соединено со стрелкой 7, перемещающейся по шкале 5. Снизу у манометра предусмотрен резьбовой штуцер для установки манометра на объект измерения.

Мембранные манометры применяют, как правило, для измерения неболь­ших давлений. Недостатками мембран­ных манометров являются малая чув- _{Рис 66 Ме}мб_Ранный мано- ствительность системы, трудность регу- метр

лировки и изменение характеристик во времени вследствие «усталости мембраны».

Манометры с упругими мембранными коробками применяют для измерения атмосферного давления и называются барометрами- анероидами. Атмосферное давление воздействует на герметически закрытую мембранную коробку, во внутренней полости которой создан вакуум.

Для изготовления мембран используют бронзу, латунь и хромоникелевые сплавы.

Принцип действия сильфонных манометров основан на урав­новешивании измеряемого давления силами упругой деформации чувствительного элемента, выполненного в виде сильфона (см. рис. 65, ж, з). Последний представляет собой тонкостенную ци­линдрическую емкость с поперечной гофрировкой. Сильфоны из­готовляют из фосфористой бронзы или коррозионно-стойкой стали. Толщина стенки сильфона колеблется в пределах 0,1 ... 0,3 мм, а диаметр изменяется от 8 до 150 мм. Упругая характеристика сильфонов практически линейна. Для увеличения жесткости вну­три сильфона размещают винтовую пружину (см. рис. 65, з).

Манометры с сильфоном выпускают для измерения давления и перепада давлений в пределах 25 ... 400 кПа и разрежения — 0 ... 98 кПа.

Принцип действия грузопоршневых манометров основан на уравновешивании давления калиброванным грузом. Их применяют для измерения высоких давлений (до 1000 МПа) и используют в качестве образцовых и контрольных приборов (классы точности приборов 0,02; 0,05; 0,2). Применение поршневых манометров для технических измерений крайне ограничено.

Рассмотрим устройство грузопоршневого манометра, предна­значенного для поверки рабочих манометров и контрольных из­мерений (рис. 67). Стальной сосуд 14 через воронку 10 и иголь­чатый клапан 9 заполняют трансформаторным маслом. В верти­кальном цилиндре 7 выполнен канал, в который вставлен шлифо­ванный поршень б с тарелкой для груза 5. Штуцеры Л я 3 пред­назначены для ввертывания поверяемых манометров 4. Игольча­тые вентили 1, 2, 12 служат для перекрытия каналов, а вентиль 8 для спуска масла. Рабочее давление в сосуде определяется массой груза 5. Перемещение поршня 13 вызывает подъем поршня 6 с грузом.

Электрические манометры используют главным образом для измерения сверхвысоких и пульсирующих с высокой частотой давлений. Работа электрических манометров основана на зависи­мости электрических характеристик чувствительных элементов от давления. К числу таких приборов можно отнести пьезоэлек­трические, индукционные и тензометрические манометры.

В пьезоэлектрических манометрах используется пьезоэлектри­ческий эффект, под которым понимают появление электрических зарядов на поверхности ряда кристаллических диэлектриков при

Рис. 67. Схема грузопоршнеї

нбго

манометра

Рис. 68. Схема индуктив­ного (индукционного) мано-

метоа

их деформации. К числу таких диэлектриков принадлежат кварц, сегнетова соль, турмалин, титанат бария и керамика ЦТС (цир- конат-титанат свинца). Достоинством пьезоэлектрических мано­метров является малая инерционность, поэтому их применяют для измерения давлений, пульсирующих с высокой частотой.

У манометров с электрическим индуктивным выходом давление, измеряемое упругим чувствительным элементом, преобразуется в электрический сигнал, передаваемый индуктивным преобразо­вателем на вторичный прибор.

Наиболее распространенным манометром этого типа является электрический дистанционный манометр МЭД. В корпусе диа­метром 160 мм помещены держатель с трубчатой одновитковой пружиной, передаточный механизм и индукционная катушка. Давление Р контролируемой системы (рис. 68) подводится к труб­чатой пружине I через радиальный штуцер и, вызывая ее дефор­мацию, перемещает магнитопровод 3 индукционной катушки. Каждому значению измеряемого давления соответствует опреде­ленное положение магнитопровода в катушке. Катушка 2 мано­метра и катушка вторичного прибора 4 включены по дифферен­циально-трансформаторной схеме. Выходной параметр прибора — взаимная индуктивность между первичными и вторичными цепями трансформатора. Чем больше погружен магнитопровод, тем боль­шее напряжение подводится во вторичной обмотке и поступает по вторичному прибору.

Индукционные манометры работают в комплекте со вторичными взаимозаменяемыми приборами и системами централизованного контроля и регулирования. Манометры МЭД выпускают с верхним пределом показаний 160 МПа и классами точности 1 и 1,5.

Тензометрические манометры имеют в качестве чувствительного элемента мембрану с наклеенными на нее тензорезисторами. Их принцип действия заключается в непосредственном преобразова-

Технические характеристики показывающих и сигнализирующих манометров

Наименование	Тип	Верхний предел изме­рения, МПа	Класс точ­ ности	Назначение
	МТ	0.16; 0,25; 0.4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,6; 10; 16; 25 и 40	4	Измерение давления жидких и газообраз­ных сред
	АМУ	0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6 и 10	1,5	Измерение давления аммиака
Манометры показывающие	М1Д	0,16; 0,2; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 10; 16 и 25	2,5	Измерение давления воздуха
	ММ	4 и 25	4	Измерение давления кислорода
	МП	0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 160 и др.	1,5	Измерение давления различных газов
Манометры сигнализи­	экм	0,1 и 10,0	1.5	Измерение давления жидкостей, газа и пара
рующие	мэд	0.1 и 1,6	1.5

нии деформации упругой мембраны под воздействием давления в изменение электрического сопрогивления резисторов.

Давление в манометре измеряется с помощью схемы неуравно­вешенного моста, плечами которого являются тензорезисторы. В результате деформации мембраны под воздействием измеряемого давления возникает разбаланс моста в виде напряжения, которое с помощью встроенного в корпус манометра электронного усили­теля преобразуется в электрический выходной сигнал. Верхний предел показаний манометра 40 МПэ, класс точности 0,6; 1,0; 1,5. В табл. 9 приведены технические характеристики манометров, получивших наибольшее распространение.

2. ТЯГОНАПОРОМЕРЫ

Тягонапоромерами называют приборы, предназначен­ные для измерения небольших разрежений и избыточных давлений, тяги дымососов и напоров вентиляционных систем. Они представ­ляют собой разновидность группы приборов для измерения дав­ления, но имеют некоторые специфические особенности, которые и рассматриваются далее.

Рис. 69. Схема кольцевого манометра (тягон апор омер а)

По принципу действия тягонапоромеры подразде­ляют на жидкостные, мем­бранные и сильфонные.

Жидкостные тягонапоромеры выполняют в фор­ме и-образных, чашечных с вертикальной измеритель­ной трубкой, чашечных с на­клонной измерительной труб­кой, кольцевых весов и коло­кольных приборов.Наиболее широко применяют чашеч­ные приборы.

Тягонапоромер ТНВ яв­ляется чашечным микронапо- ромером с вертикальной измерительной трубкой. Затворной рабочей жидкостью служит дистиллированная вода, подкрашен­ная эозином натрия. Пределы измерения'0 ... 1,6 кПа. Основная погрешность прибора ±1,5 %.

Тягонапоромер ТНЖ-Н является чашечным микронапоро- мером с наклонной измерительной трубкой. В качестве затвор­ной жидкости применяемся этиловый спирт. Наклонное располо­жение измерительной трубки позволяет получить растянутую шкалу и благодаря этому измерять малые давления. Особенностью данного прибора является возможность изменения угла наклона измерительной трубки, что позволяет варьировать чувствитель­ность и пределы измерения прибора. Пределы измерения прибора: О ... 0,4 кГ1а; 0 ... 0,63 кПа; 0 ... 1,0 кПа; 0 ... 1,6 кПа. Основная погрешность прибора при нормальной температуре не превы­шает ± 1,5 % от верхнего предела измерений.

Чашечные тягонапоромеры применяют для измерения тяги и напора в топках топливных, плавильных и термических печей и вентиляторов низкого давления.

Кольцевые весы можно использовать в качестве тягонапоро- меров. В отличие от и-образных и чашечных приборов они яв­ляются стрелочными приборами, могут регистрировать значения измеряемых параметров и передавать показания с помощью электрических систем на расстояние.

Чувствительным элементом такого прибора (рис. 69) является плоское металлическое кольцо /, имеющее в верхней части пере­городку 2, которая разделяет внутреннюю полость кольца. С двух сторон перегородки к кольцу подсоединены две резиновые трубки. Одна трубка соединяется с объемом, в котором измеряется давле­ние Р, а другая — с атмосферой. Кольцо с помощью переклади­ны 3 подвешено на Призматической опоре 4. В нижней части кольца закреплен груз 5.

Если давления с двух сторон перегородки кольца равны (Р — Р_атм). то оно находится в равновесии и стрелка 7 занимает нулевое положение (рис. 69, а). Если измеряемое давление больше атмосферного (Р_х > Р_атм), то уровень жидкости с правой стороны повышается, а с левой — понижается. Кольцо 1 поворачивается по часовой стрелке, пока груз не уравновесит кольцо в новом по­ложении (рис. 69, б). Вместе с кольцом поворачивается и стрелка, которая показывает на шкале значение измеряемого напора.

Поскольку измеряемое давление пропорционально синусу угла отклонения кольца, шкала получается неравномерной. Для устранения этого недостатка, т. е. для получения равномерной шкалы, передачу от кольца к стрелке осуществляют с помощью рычага и специального профилированного лекала 6. При измере­нии тяги (разрежения) места подключения трубок меняют между собой.

В качестве затворной рабочей жидкости используют дистил­лированную воду или трансформаторное масло. Плотность жидко­сти ограничивает верхний предел измерения. Для приборов с во­дяным заполнением он составляет 1600 Па, а для приборов с мас­ляным заполнением — 1000 Па.

Колокольные тягонапоромеры являются бесшкальными пер­вичными измерительными приборами, которые предназначены для измерения тяги и напора, а также разности давлений неагрессив­ных газов при весьма низких статических давлениях.

Технические характеристики тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров

Наименование	Тип	Верхний предел измерения, кПа
Гягомер	ТММП-52	0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25 и 40
Напоромер	НМП-52
Т ягойапоромер	Т НМП-52	0,08; 0,125; 0,2; 0,3; 0,5; 0,8; 1,25; 2; 3; 5; 8; 1,25; 2; 3; 5; 8; 12,5 и 20

В этом приборе (рис. 70) чувствительным элементом являются два колокола /, подвешенные на коромысле 2 и погруженные в бак 3 с трансформаторным маслом. Одна из камер 4 под колоко­лом сообщается с атмосферой, а другая — с измеряемым

Рис. 71. Схема сильфон- ного напоромера типа МС

давлением. Уравновешивающий момент создается пружиной 5. При изменении измеряемого давления Р равновесие коромысла нару­шается, и оно поворачивается. Это фиксируется показывающей и записывающей системами прибора 6. Верхний предел показаний при двусторонней шкале 80 Па, класс точности 2,5.

Промышленность выпускает также колокольный тягонапоро- мер типа ДКОФМ с ферродинамическим преобразователем, диапазоном напора 40 ... 400 Па и тяги ±32 ... 200 Па.

Наибольшее распространение получили мембранные тягона- поромеры, принцип действия которых основан на использовании зависимости между упругой деформацией мембраны (чаще мем­бранной коробки) и измеряемым давлением. Преимуществами при- ооров этого типа являются простота устройства, небольшие раз­меры, наглядность показаний и удобство размещения на щитах управления. Промышленность выпускает приборы типа НМП-52; ТММП-52;

ГНМП-52 с пределом измерения до 25 кПа у напоромеров, до 40 кПа у тягомеров и классами точности 1,5 и 2,5 (табл. 10).

Мембранные напоромеры применяют для измерения разрежений воздуховодов .'.ушильных аппаратов, топок топливных печей и напоров вентиляционных систем.

Сильфонные тягонапоромеры предна­значены для измерения и записи давле­ния или разрежения воздуха и неагрес­сивных газов. Принцип их действия основан на уравновешивании измеряемого давления суммой сил деформации сильфо- иа и винтовой цилиндрической пружины рис. 71).

Измеряемое давление через штуцер 1 подводится к корпусу прибора 2, внутри которого установлен сильфон 3. Для уве­личения жесткости сильфон снабжен дополнительной пружиной 4, помещенной внутри него. Под влиянием измеряемого давления сильфон 3 сжимается, преодо­левая усилие пружины 4, и перемещает шток 5. Последний через передаточный механизм воздействует на стрелку 6 с установленным на ней пером для записи.

2. ВАКУУММЕТРЫ

Вакуумметрами называются приборы, предназначенные для измерения давления разреженных газов. Обычно вакуумме­трами считают приборы, измеряющие давление менее 10 Па.

Диапазон давлений, измеряемых в металлургических цехах вакуумметрами, весьма широк (10... 1,33-10^-“ Па) и не может быть измерен одним прибором. Это обстоятельство и разнообразие эксплуатационных требований, предъявляемых к вакуумметр иче- ской аппаратуре, определили необходимость выпуска большого числа типов вакуумметров.

Все выпускаемые вакуумметры состоят из измерительной ус­тановки (блок измерения) и манометрического преобразователя, с помощью которого значение измеряемого разрежения преобра­зуется в электрический сигнал.

Вакуумметры настроены на измерения давления (разрежения) сухого воздуха. Поэтому при измерении разрежения других газов приходится проводить индивидуальную градуировку вакуумметров или использовать переводные коэффициенты.

Требования к точности измерения низких давлений в боль­шинстве случаев невысоки. Поэтому значительная часть выпускае­мых вакуумметров является индикаторными приборами.

Многие вакуумметры могут служить первичными преобразова­телями автоматических систем, которые одновременно с сигнали­зацией о достижении или превышении определенного давления управляют различными исполнительными механизмами. Такие вакуумметры могут иметь аналоговый выход на ЭВМ.

Блокировочные вакуумметры осуществляют управление (бло­кировку) по давлению при разрывной мощности контактов не более 50 Вт для цепей постоянного тока и 500 Вт для цепей переменного тока.

Большинство вакуумметров имеет электрический выходной сигнал, которой может использоваться для записи на электрон­ном потенциометре или в системах автоматики.

В зависимости от принципа действия манометрического пре­образователя вакуумметры делят на тепловые, ионизационные и электрор.азрядные.

Тепловые вакуумметры оснащены манометрическими преобра­зователями, действие которых основано на зависимости тепло­проводности разреженных газов от давления. Устройство такого типа изображено на рис. 72. Стеклянный баллон 1 соединен си­стемой, в которой измеряется вакуум. Внутри баллона имеется

лового вакуум- його вакуумметра го электроразрядного ва-

метра куумметра

нагреватель З, через который пропускается ток (10 ... 100 мА). Температура нагревателя 75 ... 400 °С и зависит от теплопровод­ности окружающего газа. При атмосферном давлении теплопро­водность газа практически не зависит от давления. Однако при давлении ниже 1,3 кПа теплопроводность понижается при сни­жении давления.

Молекулы газа, ударяющиеся о нагреватель, переносят энер­гию от нагревателя к стенкам баллона. Следовательно, устано­вившаяся температура нагревателя будет определяться скоростью молекул газа, сталкивающихся с ним. При понижении давления нагреватель будет терять тепло медленнее, так как в газе с пони­жением давления уменьшается число способных переносить теплоту молекул. Соответственно этому температура нагревателя будет повышаться.

Температуру нагревателя измеряют двумя способами: термо­парой 2, укрепленной на нагревателе, или посредством измере­ния его сопротивления.

Промышленность выпускает приборы типов ВТ-3, ВТ-8, ВСБ-1 и др. Вакуумметр ВТ-3 предназначен для работы в лабора­торных условиях. Он состоит из измерительной установки и од­ного из трех термопарных манометрических преобразователей: ПМТ-2 в стеклянном корпусе; ПМТ-4М в металлическом корпусе или МТ-8, выполненного на фланцевом основании. В режиме по­стоянства тока накала нити (в диапазоне 0,133 ... 1,33 Па) дав­ление определяется по термоЭДС термопары. Определение дав­ления в режиме постоянства термоЭДС (в диапазоне 1,33 ... 6,675 10® Па) ведется по току накала нити.

Вакуумметр ВСБ-1 рассчитан на применение в автоматизи­рованных вакуумных системах. Он работает в паре с манометри-

Технические характеристики промышленных вакуумметров

Тип	Обозна­ чение	Тип мано­метричес­кого пре­образова­теля	Рабочий диапазон измерения, Па
Термопарный	ВТ-3	ПМТ-2	0,133 ...	6,66-102
		ПМТ-4М	0,133 ...	13,3
		МТ-8	0,133 ...	66,6
Ионизационный	ВИ-12	ИМ-112	10“8 .	.. 10“3
		МИ-12-8	10-* .	.. 10“3
Ионизацнонно-термо­	ВИТ-2	ПМТ-2	0,133	... 13,3
парный		ПМТ-4М	0,133	... 13,3
		МТ-8	0,133	... 66,6
		Г1МИ-2	0.133	.. 10“3
		ЛМ-3-2	1,33	... 10“&
Ионизационно-термо­	ВИТ-3	ПМТ-2	0,133 ...	13,3
парный		ПМТ-4М	0,133 ...	13,3
		МТ-8	0,133 ..	66,6
		МИ-10-2	10“® ..	1,33-102
		ПМИ-2	10-6 ..	10“1
		ЛМ-3-2	10-6 ..	1,33
Электроразрядный магнитный блокиро­вочный	БЭМБ-1	ММ-28	1,33-10“® ... 1,33-102 3,99-10~2 ... 1,33-102 (блокирования)

ческим преобразователем МТ-6. Температура рабочей нити пре­образователя поддерживается во всем диапазоне постоянной (220 °С). Величиной, по которой судят о давлении, является на­пряжение, прилагаемое для нагрева нити.

Работа преобразователей ионизационных вакуумметров осно­вана на использовании зависимости интенсивности ионизации газа от давления. Основной частью такого преобразователя (рис. 73) является баллон 2, в котором размещен катод 4, эми­тирующий электроны, сетка 3, окружающая катод, и анод 1, охватывающий сетку. На сетке поддерживается положительный по отношению к катоду потенциал (100 ... 200 В), потенциал анода — отрицательный (2 ... 5 В).

Электроны, эмитируемые катодом, ускоряются сеткой. Со­ударяясь с молекулами газа в баллоне, электроны их ионизи­руют. Образующиеся в пространстве между сеткой и анодом поло­жительные ионы собирает анод, а положительные ионы, обра­зующиеся в пространстве между сеткой и катодом, перемещаются обратно к катоду. Электроны и отрицательные ионы собирает положительно заряженная сетка. Скорость образования ионов

пропорциональна количеству газа в баллоне и числу электро­нов, необходимых для ионизации.

Промышленность выпускает ионизационные вакуумметры ти­пов ВН-12 и ВН-14, а также комбинированные вакуумметры ВИТ-2 и ВИТ-3.

Ионизационный вакуумметр ВИ-12 предназначен для измере­ния давления газов в диапазоне 10^-8 ... 10^-8 Па в лабораторных условиях. Он состоит из переносной измерительной установки и одного из двух манометрических преобразователей: ИМ-112 в стеклянной колбе или МИ-12-8, выполненного на фланце с ме­таллическим уплотнением (табл. 11).

Ионизационный вакуумметр ВИ-14 предназначен для измере­ния давления в диапазоне 13,3 ... 10^-8 Па в металлических ва­куумных системах. Он комплектуется ионизационным преобразо­вателем МИ-27 и имеет поддиапазонное переключение диапазо­нов и две обзорные шкалы с диапазонами 10~⁸ ... 13,3 Па и 10~⁸ ... 10^-8 Па. Для измерения давления в стеклянных систе­мах используется преобразователь ИМ-12.

Ионизационно-термопарные вакуумметры ВИТ-2 и ВИТ-3 предназначены для измерения разрежения газов в промышлен­ных условиях. Они представляют собой комбинированные уста­новки, состоящие из электронной системы измерения и иониза­ционного и термопарного преобразователей.

Вакуумметр ВИТ-2 предназначен для измерения давлений в диапазоне 6,66-10"® ... 2,66 Па, а вакуумметр ВИТ-3 в диапа­зоне 6,66-10-" ... 1,33- 10^а Па.

Вакуумметр ВИТ-2 измеряет давление в диапазоне 1,33х Х10'¹ ... 26,6 Па с помощью термопарных преобразователей типа ПМТ-2; ПМТ-4М или МТ-8, а в диапазоне высокого вакуума — с помощью ионизационных преобразователей типа ПМИ-2 или ЛМ-3-2.

Преобразователи ПМИ-2, МИ-10-2 и ЛМ-3-2 являются иониза­ционными преобразователями триодного типа.

Недостатком, ограничивающим применение ионизационных вакуумметров, является наличие накаленного катода, разрушаю­щегося при повышении давления.

Принцип работы электроразрядных магнитных вакуумметров основан на использовании зависимости тока электрического раз­ряда в магнитном поле от концентрации газа, а следовательно, и его давления. В баллоне 4 (рис. 74), соединенном с системой, в которой измеряется вакуум, помещены катодные пластины 2 и кольцевой анод 1. К электродам прикладывается напряжение 2 ... 3 кВ. Сила тока электрического разряда, возникающего между электродами, зависит от давления в баллоне и измеряется микро­амперметром. Баллон с электродами расположен между полю­сами 3 постоянного магнита.

Совместное действие электрического и магнитного полей на электроны значительно удлиняет их траектории и увеличивает вероятность ионизации газа в баллоне, что способствует возник­новению самостоятельного разряда при низком давлении. Все это повышает чувствительность вакуумметров и увеличивает предел измерения до 10^-12 Па.

Вакуумметры в литейных и термических цехах в основном при­меняют для контроля давления в вакуумных плавильных и на­гревательных печах.

2. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ КОНТРОЛЕ

ДАВЛЕНИЯ

К числу мероприятий по технике безопасности при экс­плуатации устройств и приборов для контроля давления и раз­режения относятся следующие.

Все приборы должны быть установлены в местах, доступных для подхода при эксплуатации, и иметь хорошую освещенность шкал.

Для предохранения окружающего воздуха от загрязнения продуктами продувки импульсных линий необходимо использо­вать дренажные и канализационные трубопроводы.

Электропитание приборов должно осуществляться с централь­ного пульта, помещенного в закрытый шкаф. Линии электропи­тания должны иметь средства защиты от перегрузок и коротких замыканий.

Все приборы, к которым подводится электропитание, долж­ны быть заземлены.

Контрольные вопросы и задания

1. Расскажите о классификации различных видов давления.

2. В каких единицах измеряется давление и вакуум?

3. Как классифицируются приборы для контроля давления и вакуума?

4. Как устроены и работают жидкостные манометры?

5. Как классифицируются деформационные манометры?

6. Расскажите о принципах действия деформационных манометров.

7. Как устроен и работает грузопоршиевой манометр?

8. Как устроен и работает пьезоэлектрический манометр?

9. Как устроен и работает манометр с индуктивным преобразователем? 10 Как классифицируются тягонапоромеры?

11. Как устроен и работает чашечный тягонапоромер?

12. Как устроены и работают кольцевые весы?

13. Как устроен и работает колокольный тягонапоромер?

14. Как устроен и работает деформационный тягонапоромер?

15. Расскажите о классификации вакуумметров.

16. Как устроен и работает тепловой вакуумметр?

17. Как устроен и работает ионизационный вакуумметр?

18. Как устроен и работает газоразрядный вакуумметр?