книги из ГПНТБ / Петунин А.Н. Измерение параметров газового потока. (Приборы для измерения давления, температуры и скорости)

перегрузку выше максимального предела измерения и ниже ми­ нимального для каждого измерительного элемента не более чем на 5% измеряемого диапазона.

8.Питание электрических устройств прибора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24+2,5 В. Среднее значение потребляемого тока 2 . . . 3 А, максимальное (в момент печатания) 12... 15 А.

9.Монтажные размеры 830x605x840 мм, масса 180 кг. Конструкция манометра ГРМ-2 показана на рис. 1.51.

Если измеряется давление, превышающее атмосферное, то оно подается в сильфон 2 (см. рис. 1.50). При этом сильфон 2' соединен с атмосферой или отсутствует вовсе. Давление ниже атмосферного подается в сильфон 2', при этом сильфон 2 соеди­ нен с атмосферой или вовсе отсутствует. Дифференциальный ма­ нометр содержит два сильфона, и большее из давлений подает­ ся в сильфон 2. Сильфоны устанавливаются между измеритель­ ным рычагом 3 и неподвижным основанием 4. Рычаг укреплен на основании при помощи гибкого шарнира 5.

Под действием давления сильфон перемещает рычаг, на кон­ це которого установлены два контакта 6, расположенные между двумя неподвижными контактами 7. Когда рычаг находится в равновесии, контакты разомкнуты. При уменьшении или увели­ чении измеряемого давления рычаг отклоняется от равновесного состояния, замыкается какая-либо пара контактов и включается один из двух электромагнитов 8, управляющих работой ролика 10 фрикционной муфты. Электромагнит притягивает ролик 10, прижимая его к непрерывно вращающемуся фрикционному дис­ ку И группового вала 12. Групповой вал приводится в движе­ ние шунтовым электродвигателем 13 через червячную переда­ чу 14.

Двадцать два фрикционных диска 11, жестко посаженные на вал, вращаются вместе с ним непрерывно в одном и том же направлении, поэтому направление вращения ролика 10 зависит от сцепления его с одним или другим диском, что, в свою оче­ редь, зависит от включения одного из двух электромагнитов 8. Ролик через червячную передачу 15 вращает винт визуального указателя 16 и винт 17, на который навернута гайка 18 измери­ тельной пружины 19. При вращении гайка перемещается по вин­ ту, изменяя натяжение пружины до тех пор, пока рычаг не при­ дет в состояние равновесия. При этом размыкаются контакты и в обмотку электромагнита фрикциона прекращается поступ­ ление тока. Чем больше давление в сильфоне, тем больше долж­ на быть уравновешивающая сила и тем больше оборотов сдела­

83

ет измерительный винт прежде, чем наступит равновесие ры­

чага.

При работе прибора измерительный рычаг все время поддер­ живается в состоянии равновесия, а частота вращения винта 17, пропорциональная давлению в сильфоне, служит мерой давле­ ния. Для увеличения чувствительности измерительный рычаг снабжен компенсатором жесткости. Сила пружины 22 компенса-

Рис. 1.51. Групповой регистрирующий манометр ГРМ-2:

Позиции те же, что и на рис. 1.50

84

тора передается на измерительный рычаг через тягу 21 и упру­ гие шарниры. При равновесном положении рычага эта сила на­ правлена через точку его качания и поэтому не нарушает равновесия. При отклонениях рычага момент силы пружины урав­ новешивает суммарный момент всех других связей. Кроме из­ мерительной пружины к рычагу прикреплена пружина регули­ ровки нуля 23. Эта же пружина служит для предварительной загрузки рычага, необходимой в случае работы прибора в каче­ стве мановакуумметра, у которого смещен «О» шкалы. Показа­ ния прибора регистрируются печатанием участков шкал и ука­ зателей на двух бумажных лентах 39.

Каждая шкала регистрации, устроенная по принципу нониу­ са, имеет всего 1000 делений. Цена деления равна 0,2 условной единицы, т. е. каждая шкала содержит 200 условных единиц. Передача показаний на шкалы регистрации идет от измеритель­ ного винта. На валике измерительного винта свободно сидят ука­ затель 24 и два типовых колеса с рельефными шкалами. Колесо 25 имеет пятьдесят делений, оно удерживается пружиной 27 на упоре измерительного винта 17 и поэтому вращается вместе с ним. Второе типовое колесо 26 имеет двадцать делений; оно свя­ зано с измерительным винтом через редуктор 28 и при каждом обороте винта поворачивается на одно деление. Когда первое типовое колесо сделает полный оборот, второе типовое колесо поворачивается на одно деление. Таким образом, первое типовое колесо является как бы нониусом второго. Указатель удержива­ ется пружиной на неподвижном упоре и поэтому при вращении измерительного винта остается неподвижным. Такое устройство допускает свободный поворот типовых колес и указателя в одну сторону при печатании показаний прибора.

Показание каждого измерительного элемента печатается на бумаге в виде участков двух шкал и общего указателя (рис. 1.52). Одну или две первые цифры числа, являющегося зарегист­ рированным показанием прибора, указывает нижняя шкала, а последние две цифры этого же числа — верхняя шкала с ценой деления 0,2.

Условные единицы, в которых регистрируются давления, пе­

и после него;

k — коэффициент шкалы регистрации, указанный в табл. 1.12.

Кроме шкал на типовых колесах прибор имеет визуальные шкалы 29 с указателями 30 для непрерывного наблюдения за

85

измеряемыми давлениями. Визуальные шкалы дают непосредст­ венные показания давлений в кгс/см2.

Одновременно с измеряемыми величинами на обеих бумаж­ ных лентах печатаются номер прибора и условный номер, кото­ рый может обозначать номер измерения, номер режима или вре­ мя измерения. Регистрация показаний осуществляется кареткой

альный сериесный привод 34 (см. рис. 1.51). За полный оборот кривошипов каретка подходит к типовым колесам, прижимает к ним красящую ленту 38 и бумажную ленту 39, прокатывает ее по типовым колесам, оставляя оттиск показаний на бумаге, после чего каретка отходит от типовых колес и возвращается в исходное положение. Во время печатания вся измерительная система прибора отключается, а типовые колеса и указатели поворачиваются только за счет силы трения о каретку. Все из­ мерительные элементы прибора смонтированы на общем карка­ се, причем для удобства пользования записью и шкалами они собраны в две группы — по 10 измерительных элементов и од­ ному механизму регистрации условных номеров в каждой.

Манометры ГРМ-2 выпускаются на 20 точек с одинаковым диапазоном измерения давления всеми измерительными эле­ ментами. Поскольку диапазон давлений при измерениях часто не обеспечивается одним манометром с необходимой точностью, то приходится использовать по несколько точек в разных мано­ метрах. Это усложняет и удорожает проведение измерений. Од­ нако используя заложенную в конструкции манометра ГРМ воз­ можность свободной смены его чувствительных элементов, для расширения экспериментальных возможностей манометры наби­ раются из разных чувствительных элементов или изменением

86

плеч настраиваются на разную чувствительность. Кроме того, можно на одном рычаге вместо одного установить несколько сильфонов различной жесткости и осуществлять поочередное измерение давлений в различных диапазонах, например: —1, +4 и +6 кгс/см2, как это следует из рис. 1.53.

Минимальный диапазон измерения манометром ГРМ состав­ ляет 0 . . . ±0,6 кгс/см2, а максимальный 0 . . . 20 кгс/см2.

Рис. 1.53. Измерительный рычаг манометра ГРЛ1-2:

/ —сильфон для измерения давлений до +6 кгс/см2; 2—то же, до +4 кгс/см2- 3—то же,

до —1 кгс/см2

Однако при решении практических задач часто возникает необходимость в многоточечном измерении и более низких и бо­ лее высоких давлений, чем указано в табл. 1.12.

Уменьшение диапазона ограничивается пространством между станиной и измерительным рычагом, в которое должен быть впи­ сан сильфон (для малых давлений должен быть применен силь­ фон больших размеров), а увеличение ограничивается нагрузкой на гибкий шарнир, так как нагрузка получается недопустимо большой даже при самых малых сильфонах, выпускаемых про­ мышленностью.

Конструктор прибора Ю. Ю. Колочинский разработал не­ сколько разновидностей чувствительных элементов к серийным манометрам, получившим шифр ГРМ-3 и ГРМ-4.

Чувствительные элементы ГРМ-3 для измерения абсолютных давлений

Для измерения абсолютных давлений в диапазонах от 0 до 50 и 100 мм рт. ст. измерительный рычаг содержит основной сильфон 2' (см. рис. 1.50) и запаянный сильфон 2, из которого предварительно откачан воздух. Сильфон 2 устанавливается на измерительном рычаге со стороны, противоположной основному

87

сильфону, соответственно на плече 77 или 63 мм. Измерительная пружина имеет следующие параметры.

Рис. 1.54. Чувствительный элемент для измерения аб­ солютного давления 0,1 и 0,3 кгс/см2:

/—измерительный рычаг; 2—'станина ГРМ; 3—рабочая мем­ брана (£Эфф=89 мм2 на диапазон 0,1 кгс/см2, £ Эфф=41 мм2

на 0,3 кгс/см2); 4—герметизирующая мембрана; 5—жесткий центр; 6—фиксатор; 7—узел сочленения; 8—корпус; 9—узел регулировки длины тяги; 10—тяга

Для превращения серийных манометров ГРМ, рассчитанных на измерение избыточных давлений, в манометры абсолютных давлений вместо сильфонов устанавливаются также специаль­ ные чувствительные элементы, разработанные с учетом возмож­ ной многократной перегрузки их атмосферным давлением.

На рис. 1.54 изображен чувствительный элемент на абсолют­ ные давления 0,1 и 0,3 кгс/см2, с эффективными площадями

88

же как и вес жесткого центра, установкой нулевого показания. Однако изменение атмосферного давления может вызвать по­ грешность величиной до 0,02%. Регулировка компенсатора жест­ кости измерительного рычага манометра с описанными чувстви­ тельными элементами производится при рабочих давлениях в обеих полостях элемента. Градуировочная характеристика изме­ рителя малых давлений линейна. Коэффициент многократных градуировок 6 = 2,70 дел/мм рт. ст.

Предельная погрешность манометра ГРМ с описанными чув­ ствительными элементами не превышает 0,5%.

Чувствительные элементы ГРМ-3 для измерения разности давлений

На измерительном рычаге серийных дифференциальных ма­ нометров ГРМ-2 на равных расстояниях от точки качания рыча­ га установлены два оди­

90

мы сильфоны с большей эффективной площадью. При возраста­ нии давлений такие сильфоны перегружают измерительные ры­ чаги, поэтому приходится разрабатывать специальные чувстви­ тельные элементы для дифференциальных манометров.

На рис. 1.56 изображен чувствительный элемент для измере­ ния разности давлений величиной 0,5 кгс/см2 при большем дав­ лении < 8 кгс/см2. Он имеет три упругих элемента: мембрану 4, изготовленную из мембранного полотна МП-0,4, и расположен­

атмосферного давления. Погрешность дифференциальных мано­ метров ГРМ-3 не превосходит ±0,5%.

В конструкции чувствительного элемента манометра предус­ мотрена защита от перегрузок, возникающих при обрыве трубок, подводящих одно из давлений, или их негерметичности. В таких случаях мембрана оказывается нагруженной с одной стороны давлением, в несколько раз превышающим атмосферное давле­ ние, действующее с другой стороны, и выходит из строя, а уси­ лие, развиваемое чувствительным элементом, перегружает изме­ рительный рычаг манометра.

На рис. 1.57 показано предохранительное устройство с легко заменяемой мембраной из алюминиевой фольги. Мембрана рас­ считана на перепад давлений 1 ... 1,2 кгс/см2. При больших пе­ репадах она лопается и сообщает между собой полости чувстви­ тельного элемента.

Чувствительные элементы ГРМ-3 для измерения давлений свыше 20 кгс /см 2

При использовании ГРМ для измерения давлений в диапа­ зоне от 25 до 50 кгс/см2 на стандартном измерительном рычаге

91

весового элемента устанавливается сильфон (поз. 2 на рис. 1.50) диаметром 13 мм из нержавеющей стали. Изменение максималь­ ной величины измеряемого давления в указанных пределах до­ стигается изменением длины плеча Л сильфона 2 при неизменном плече /2 = 0,366 м сильфона 2'. Значения плеч 1Х и соответствую­ щих им давлений приведены в табл. 1.13.

Для измерения высоких давлений манометр ГРМ оборудован также специальными чувствительными элементами (рис. 1.58).

Рис. 1.58. Чувствительный элемент манометра ГРМ-3 для измерения высоких давлений:

1—измерительный рычаг; 2—станина ГРМ; 3—сильфон (Д= =13 мм. ■5Эфф=89 мм2); 4—дополнительный рычаг (а=30 мм

для р=40 кгс/см2; а=47,5 мм для р=100 кгс/см2)

В этих элементах между сильфоном и измерительным рычагом 1 установлен дополнительный рычаг 4, уменьшающий силу давле­ ния, приходящую к измерительному рычагу в отношении 1/16 в элементе на 40 кгс/см2 и в отношении 1/40 в элементе на

100 кгс/см2.

Дополнительный рычаг выполнен на более прочных упругих шарнирах. В элементах установлены одинаковые самые малые стандартные сильфоны диаметром 13 мм с эффективной пло­

92