Изучение технических манометров

1. Цель работы

Целью работы является изучение конструкций, принципов действия и характеристик ряда технических манометров с упругими чувствительными элементами: показывающего (типа ДМ1001-У2); электроконтактного (типа ДМ 2010Сг-У2), цифрового показывающего манометра (типа DPGW-08) и проверка их работоспособности.

2. 2. При выполнении лабораторной работы студент должен:

3. Знать: цель и содержание предстоящей работы, порядок ее выполнения и основные теоретические положения по данной теме.

Уметь: пользоваться измерительными приборами лабораторного стенда.

3. Общие положения

Существует достаточное число единиц измерения, в которых сегодня отградуированы приборы давления: кПа, МПа, кгс/см², кгс/м², бар, psi и др. соотношения между которыми необходимо знать [1].

Большинство технических показывающих манометров являются пружинными и в качестве упругого чувствительного элемента используют трубчатую пружину (трубку Бурдона), показаную на рис.2.8. Эта пружина представляет собой сплюснутую металлическую трубку 1, один (свободный) конец которой заварен, а второй (открытый) неподвижно закреплен в корпусе 2 манометра. Неподвижный конец пружины связан с присоединительным штуцером 3, при помощи которого манометр на резьбе устанавливают в точке измерения, например, в трубопроводе. При подаче давления во внутреннюю полость трубчатой пружины 1 ее свободный конец перемещается и через тягу 4, зубчатый сектор 5 поворачивает трибку (шестеренку) 6, на ось которой насажена указательная стрелка 7.

Конструкция сигнализирующих (электроконтактных) манометров состоит из измерительной части, которая не отличается от рассмотренной, и сигнального устройства (рис.2.9).

Сигнальное устройство обеспечивает сигнализацию (или регулирование)

Рис.2.8. Манометр с одновитковой Рис.2.9. Конструкция электроконтактного

трубчатой пружиной устройства пружинного манометра

типа ДМ1001 типа ДМ2010Сг

верхней и нижней границ измеряемого давления. Задатчик этого устройства – нажимной винт 8 в центре стекла манометра, объединенный с поворотным рычагом 9, предназначен для установки сигнальных стрелок 10, 11 (синего или красного цвета) в любом требуемом месте шкалы прибора.

Задатчик 8 не связан с указательной стрелкой 7, которая обычно окрашена в черный цвет. Нажимая отверткой винт 8 и одновременно зацепляя рычагом 9 за выступ 12 (или 13) с дальнейшим поворотом сигнальной стрелки 10 (или 11) на требуемую отметку шкалы, устанавливают допустимые (верхнее и нижнее) граничные значения измеряемого давления.

Каждая сигнальная стрелка имеет свою контактную группу с подвижным 14, (16) и неподвижным 15 (17) контактами, которые смонтированы на изоляторах (не показанных) на одной оси со стрелками 7, 10 и 11 манометра. Каждый из неподвижных контактов (упоров) закреплен на соответствующей сигнальной стрелке и соединен с общей выходной клеммой “А” прибора. Подвижные кеонтакты прижаты к неподвижным контактам-упорам пружинками 18 и соединены соответственно, с выходными клеммами “Б” и “В”. К этим клеммам подключают внешние электрические цепи сигнализации или регулирования.

В зависимости от вида сигнального устройства подвижные контакты размещены справа или слева от неподвижныхконтактов. В соответствии с этим, различают манометры с двумя нормально закрытыми или открытыми контактами, либо одним открытым и одним закрытым.

В случае двух нормально закрытых контактов, как показано на рис. 9, устройство работает следующим образом.

Повышение измеряемого давления за пределы нормы приводит к перемещению указательной стрелки 7 в сторону конца шкалы. При прохождении под сигнальной стрелкой 11 указательная стрелка 7 своим толкателем 19 из электроизоляционного материала нажимает подвижный контакт 14 сигнальной стрелки. Дальнейший пововорот указательной стрелки 7 приводит к отрыву контакта 14 от упора неподвижного контакта 15 и разрыву электрической цепи между клеммами «А» и «В». Возвращение давления в норму приводит к обратному замыканию контактов 14, 15 и восстановлению электрическогй цепи схемы сигнализации.

Аналогично работает и контактная группа сигнальной стрелки 10, когда при снижении измеряемого давления за нижнюю границу допуска толкатель 19 указательной стрелки 7 разрывает электрическую цепь между контактами 16, 17 и, соответственно, клеммами “А”, “Б”. При позвращении измеряемого давления в норму указанная электрическая цепь восстанавливается.

В последние годы значительное распространение получили полупроводниковые преобразователи давления. Их принцип действия основан на изменении удельного объемного сопротивления полупроводника при деформации давлением. Фирма Dwyer в приборах давления (Рис.2.10) использовала силиконовые сенсоры с защитной мембраной из нержавеющей стали. При этом в пла-

а) б)

Рис.2.10 Манометр типа DPGW-08 фирмы Dwyer

а – внешний вид; б – структурная схема

стиковом корпусе манометра размещены также микроконтроллер, цифровой дисплей с кнопками управления и сменной батарейкой питания =9В.

Измеряемое давление воздействует на мембрану, которая прогибаясь, изменяет сопротивляния чувствительных элементов моста силиконового сенсора, выходной сигнал котрого после усиления и аналого-цифрового преобразования поступает в микропроцессорный контроллер. Здесь информация преобразуется в показания 4-х значного жидкокристаллического (ЖКС) дисплея в требуемых единицах измерения. Данный манометр имеет диапазон измерения 0…600 кПА и класс точности 1,0. Включение манометра осуществляют клавишей On/off, установка нуля – нажатием с удержанием клавиши Zero, выбор единицы измерения – одновременным нажатием с удержанием обоих клавиш. Для экономии энергии батарейки предусмотрено отключение питания через 20 мин после последнего включения.