книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

пружины. Прибор состоит из мембранного устройства и связан­ ной с ним контактной системы. Мембрана / из эластичной рези­ ны зажата с помощью фланцев между корпусом и крышкой. Над мембраной помещен грибообразный упор 2, воспринимающий

устройствами автоматики, работающими от стандартного элек­ трического сигнала силой 0—5 или 0—20 мА, пневматического сигнала 20—100 кПа или других сигналов, соответствующих при­ нятым в системе ГСП.

На рис. 70 приведена схема устройства мембранного дифма­ нометра с индукционной дистанционной передачей. Давление измеряемой среды подводится к прибору по импульсным труб­ кам. В плюсовой и минусовой камерах дифманометра помещены две одинаковые мембранные коробки 1 и 2, образованные из сва­ ренных между собой гофрированных мембран. Коробки укреп­ лены в разделительной диафрагме, которая зажата между крыш­ ками корпуса 5. Внутренние полости мембранных коробок за­ полнены дистиллированной водой и сообщаются через отверстие в диафрагме. С центром верхней мембраны связан сердечник 3 индукционного датчика 4, преобразующего перемещение в элек­ трический сигнал, подаваемый на вторичный прибор. При изме-

томатически уравновешивается усилием обратной связи. Усилие

в настоящее время сильфонные приборы, в которых в качестве

изготовляются с винтовой пружиной, вставляемой внутрь, что несколько расширяет диапазон их применения вследствие умень­ шения влияния гистерезиса и нелинейности.

Сильфоны бывают однослойные и многослойные. На рис. 72 показаны разрезы однослойных сильфонов без пружины (а) и с винтовой пружиной (б). Сильфоны выпускаются различных

Рис. 72. Однослойные сильфоны.

диаметров, длины и с различным числом гофров. Обычно диа­ метр сильфонов лежит в пределах 12—100 мм, длина—13— 100 мм, число гофров —4—24. Рабочий ход сильфонов 2,8— 21 мм.

На рис. 73 приведена схема сильфонного самопишущего ма­ нометра, предназначенного для измерения и записи во времени избыточного давления газообразных сред. Измеряемое давление через штуцер 10 подается в сильфонный узел, который представ­ ляет собой герметично замкнутую полость, составленную кожу­ хом 8, сильфоном 7 и фланцем 5. В дно сильфона и во фланец опирается винтовая цилиндрическая пружина 6, натяжение ко­ торой может регулироваться. Под действием измеряемого дав­ ления происходит сжатие или растяжение сильфона 7 и соеди­ ненной с ним пружины 6. Это перемещение передается через шток 4 и рычаг 3 к стрелке 2, с помощью которой производится запись измеряемого давления на дисковой диаграмме 9, вра­ щающейся от синхронного микродвигателя 1 или специального часового механизма.

ми, в круглых и в четырехугольных корпусах), предназначенных для измерения избыточного давления или вакуума и одновремен­ но давления и вакуума, а также дифференциальных манометров, предназначенных для измерения расхода жидких и газообраз-

ных сред по методу переменного перепада давлений, многие из которых входят в унифицированную систему пневматических и электрических взаимозаменяемых датчиков ГСП.

На рис. 74 показана принципиальная схема сильфонного пнев­ матического тягонапоромера (тип ТНС-П, входящий в пневма-

тическую ветвь ГСП), предназначенного для непрерывного пре­ образования давления или раарежения в пропорциональный пневматический сигнал дистанционной передачи. Принцип дей­ ствия прибора основан на пневматической силовой компенсации, осуществляемой с помощью специального пневмосилового уст­ ройства. Измеряемое давление или разрежение с помощью чув­ ствительного элемента — сильфона 9 — преобразуется в прямо пропорциональное им усилие, которое автоматически уравнове­ шивается усилием обратной связи. Уравновешивание произво­ дится через рычажный механизм, состоящий из рычага 8 с заслонкой 4 и Г-образного рычага 1. Усилие обратной связи соз­ дается давлением сжатого воздуха в компенсационном элемен-

те — сильфоне обратной связи 7. При изменении измеряемого давления происходит перемещение рычага 8, а следовательно, и заслонки 4 относительно сопла 5. В результате в линии сопла возникает сигнал рассогласования, который управляет давле­ нием, поступающим в сильфон обратной связи от усилителя 6. Это давление, которое является мерой измеряемого параметра, подается одновременно и в линию дистанционной передачи. Для настройки прибора на заданный диапазон измерения служит су­ харь 2, перемещающийся вдоль рычагов 1 и 8. Пружина 3 слу­ жит для настройки прибора на нулевое значение.

ТРУБЧАТО-ПРУЖИННЫЕ ПРИБОРЫ

Очень широкое распространение как в лабораторной, так и в производственной практике пищевой промышленности получили деформационные приборы с трубчатой манометрической пружи­ ной в качестве чувствительного элемента, предназначенные для' измерения избыточного давления и разрежения газов, жидко­ стей и паров. Принцип действия трубчато-пружинных приборов основан на уравновешивании измеряемого давления силой упру­ гой деформации трубчатой одновитковой или многовитковой ма­ нометрической пружины.

Трубчатая криволинейная одновитковая пружина эллиптиче­

При увеличении избыточного давления внутри трубки эллип­ тическое или плоскоовальное сечение деформируется, приближа­ ется к круглому сечению, т. е. малая ось эллипса или овала уве­ личивается, а большая •— уменьшается, что ведет к раскручива­ нию трубки. При создании в трубке разрежения трубка скручи­ вается. Механические характеристики трубок и величина переме­ щения свободного конца зависят от ряда факторов, из которых наиболее важными являются отношение осей трубки, толщина стенок, модуль упругости материала и радиус изгиба дуги труб­ ки. В манометрах высокого давления, до 1 ГПа и выше, приме­ няются стальные трубки круглого сечения с каналом, ось которо-

го смещена, благодаря чему создается перемещение конца тру­ бок при подаче в них давления. Перемещение свободного конца трубки обычно невелико, поэтому часто применяются многовитковые трубчатые пружины, у которых это перемещение значи­ тельно больше, чем у одновитковых.

На рис. 76 приведена кинематическая схема общепромыш­ ленного манометра с одновитковой пружиной. При изменении

давления перемещение конца пружины 3 через тягу 5 передается к сектору /, который вращается на оси 6. Угловое перемещение сектора с помощью зубчатого зацепления вызывает вращение трибки 2, на оси которой укреплена стрелка отсечного устройст­ ва 4.

Выпускается большая номенклатура трубчато-пружинных манометров, предназначенных для отсчета показаний, записи, сигнализации, передачи показаний на расстояние. В пищевой промышленности широко применяются манометры, вакуумметры и мановакумметры с электрическим индукционным датчиком. Передаточная функция таких приборов характеризуется уравне­ нием

дующие значения:Ті = (0,014-0,5) - Ю - 2 с ; т2 — (0,8ч-3,2) • Ю - 2 с. Выпускается также широкая номенклатура пружинных при­ боров, входящих в унифицированную систему пневматических и электрических взаимозаменяемых датчиков ГСП и используемых в комплекте с вторичными приборами и специальными устройст­ вами, работающими от стандартных сигналов, пневматических

или электрических.

§4. ПРИБОРЫ ГРУЗОПОРШНЕВЫЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ИСПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Большинство из этих приборов предназначено для исследова­ тельских и поверочных работ, при проведении которых требуется измерять давление в широком диа­ пазоне, с высокой точностью и в труд­ нодоступных местах.

уплотнительных устройств (манжет, колец и т. п.). Пренебрегая силами трения, можно записать условие равновесия в следую­

и стенками канала цилиндра происходит незначительное про­ сачивание жидкости вверх и медленное опускание поршня. He­

rn

обходимо, чтобы скорость опускания была очень мала и не превышала нескольких тысячных долей сантиметра в секунду. Для уменьшения влияния трения поршню часто придается вра­ щательное движение либо от руки, либо с помощью специально-, го электродвигателя.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Для измерения давления в труднодоступных местах применя­ ются электрические манометры и вакуумметры, принцип дейст­ вия которых основан на прямом или косвенном преобразовании измеряемого давления в какую-либо электрическую - величину, функционально с ним связанную.

Манометры сопротивления. Действие приборов этой группы основано на изменении сопротивления чувствительного элемен­ та под воздействием внешнего давления. Принципиально дат­ чиком давления может служить любой металл или полупровод­ ник. Однако для использования в качестве датчика должен быть подобран металл с большим изменением сопротивления под дей­ ствием давления, так называемым пьезокоэффициентом, и малым температурным коэффициентом. Наиболее полно этим требова­ ниям отвечает манганин, хотя пьезокоэффициент его невелик. Изменение сопротивления (в Ом) при приложении давления к материалу будет следовать закону, описываемому уравнением

очень массивный корпус, в полость которого подводится измеряе­ мое давление. В полости находится катушка, на которой в один

щью известных методов (использование логометра, моста, потен­ циометра и др.).

Кроме металлических датчиков, в качестве чувствительных элементов могут применяться полупроводниковые или угольные. Пьезокоэффициент таких датчиков в тысячи раз больше, чем манганина, однако зависимость их сопротивления от давления нелинейна. Кроме того, имеет место большой гистерезис и зна­ чительное влияние температуры. Полупроводниковые датчики сопротивления механически непрочны и могут применяться до давления не выше 10 МПа.

Мембранно-емкостные манометры. Принцип действия этих приборов основан на изменении емкости плоского конденсатора при изменении расстояния между его обкладками. Применяют­

лений, компенсируется электростатической силой притяжения, вызванной разностью потенциалов U между мембраной М и электродом Е. Условие равновесия может быть записано в сле­ дующем виде:

постоянная прибора Ь0 характеризуется геометрическими разме­ рами измерительного устройства, а ее величина определяется экспериментально и обусловливается размером d0 (расстоянием между мембраной и электродом) и радиусами мембраны и элек­ трода Ям и R E •

Пьезоэлектрические манометры. Принцип действия этих при­ боров основан на свойстве некоторых кристаллических веществ создавать электрические заряды под влиянием приложенной силы. Это явление называется пьезоэффектом. Пьезоэффект наб­ людается у кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли, титаната бария и некоторых других" веществ. Достоинством пьезоэффекта является его безынерционность, что делает пьезо­ электрические манометры очень удобными при исследованиях процессов с быстро меняющимся давлением (кавитация, взрывы