1. Рідинні прилади

В приладах такого типу для зрівноваження вимірюваного тиску або розрідження використовують, як робочіі рідини ртуть, воду, спирт або органічні речовини.

Існує кілька конструктивно різних рідинних приладів: двохтрубний U-подібний або однотрубний (чашковий) диференційний манометр та манометр з похилою трубкою. Ці прилади використовуються для перевірки в науково-дослідних роботах, в лабораторній практиці.

Крім наведених, існують рідинні прилади без видимого рівня рідини. До таких слід віднести поплавкові та ковпакові манометри (дзвони), які можуть реєструвати або передавати сигнал про тиск на відстань.

Мікроманометри з похилою трубкою (рис. 1) типу ММН використовують для вимірювання малих тисків або розріджень в діапазоні до 2,5 КПа.

Прилад складається з циліднричної посудини 1, з’єднаної з вимірювальною скляною трубкою 2. На трубці нанесена шкала довжиною 250 або 300 мм. Рівень робочої рідини мікроманометра перед початком всьановлюють на нульову відмітку шкали. Для цього призначений гвинт 3 коректора нуля, який переміщує поршень 4, частково занурений в робочу рідину. Дугоподібна стойка дозволяє встановлювати трубку 2 під різними кутами нахилу. Для точності встановлення приладу в горизонтальній площині по рівню використовуєтся гвинтова ніжка 6.

При вимірюваннях тиск подається в посудину 1, а розрідження – в трубку 2. Величина тиску або розрідження Р визначається величиною переміщення L меніску рідини в трубці 2 за формулою

Р= L sin(1+f/F) ( - ₁) g. (1)

де f, F – площа перерізу відповідно трубки 2 і посудини1; -кут нахилу трубки;  -густина робочої рідини в мікроманометрі; ₁ – густина середовища над робочою рідиною в мікроманометрі; g–прискорення вільного падіння. Враховуючи, що відношення f/F площ трубки і посудини незначне (1:500), а густина ₁ повітря над робочою рідиною значно менша за , ними нехтують для визначення Р користуються формулою

Р= g L sin=K L, мм вод. ст. (2)

,де К= g sin -стала мікроманометра, яка залежить від кута нахилу трубки  і густини  робочої рідини.

Чутливість приладу S (границю відношення приростів вихідної величини мікроманометра L до вхідної Р)

(3)

можна змінювати, змінюючи сталу К. Чим більша чутливість S, тим меншу долю контрольованого тиску можна вимірювати.

В мікроманометрі типу ММН величина К має ряд стандартних значень 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8. Робочою рідиною в мікроманометрі є спирт, паспортне значення густини  якого при температурі 200⁰С дорівнює 0,8095 кг/м². Якщо мікроманометр заповнений рідиною з густиною _р, то значення тиску, розраховане за формулою (2), необхідно помножити на відношення /_р. Вода не використовується для заповнення мікроманометра, внаслідок її налипання до внутрішню стінку вимірювальної трубки. Мікроманометри типу ММН виготовляються з класом точності 0,5 або1,0.

2. Деформаційні прилади

Деформаційні прилади широко застосовуються в сучасній техніці. Основні їх переваги – простота, надійність, компактність, великий діапазон вимірюваних тисків при достатній точності вимірювання.

За видом пружинного чутливого елементу деформаційні прилади поділяються на прилади:

-з трубчастою пружиною (трубка Бурдона) (рис. 2а);

-з трубчастою багатовитковою (гелікоїдальною) пружиною (рис. 2б);

-мембранні, чутливим елементом яких може бути плоска або гофрована мембрана (рис. 2 в);

-мембранна коробка (рис. 2г);

-блок мембранних коробок (рис. 2д);

-пружинно-мембранні (рис. 2е);

-сильфонні, чутливим еелментом яких є сильфон – гофрована тонкостінна циліндрична трубка (рис. 2ж),

-пружинно-сильфонні (рис. 2з).

Найбільшого поширення набули прилади з одновитковою трубчастою пружиною (рис. 3). Остання являє собою трубку 1 овального або еліптичного перерізу попередньо зігнуту по дузі кола на 270. При цьому велика вісь еліпса розміщена перпендикулярно до площини рисунка, а мала вісь паралельно. Один кінець трубчастої пружини жорстко з’єднується з джерелом 2, який прикріплений до корпусу манометра 3.

Держак 2, має різьбовий ніпель 4 і призначений для під’єднання приладу до об’єкту вимірювання. Вільний кінець трубчастої пружини 1 наглухо заварений і зв’заний повідцем 5 з передавальним механізмом 6, який складається з зубчастого сектора і шестерні, на вісь якої насалжена стрілка 7.

Для виключення люфта в передавальному механізмі 6 використовується спіральна пружина (волосок) 8. Внутрішній кінець волоска закріплюється на осі стрілки 7, а зовнішній – на нерухомій платі механізму.

Під дією тиску вимірювального середовища трубчаста пружина розкручується. Це обумовлюється тим, що під дією тиску її еліптичний переріз наближається до круглої форми. Оскільки довжина пружини залишається незмінною, а один її кінець жорстко закріплений, в пружині виникають внутрішні напруження, які приводять до розкручування і відповідно переміщення її вільного кінця. Воно пропорційне до вимірювального тиску

=кР і перетворюється в кут повороту стрілки 7 відносно шкали 9 за допомогою повідця 5 і передавального механізму 6.

Чутливість пружинних манометрів і, відповідно, діапазон вимірювання залежить ід відношення а/в осей перерізу трубки, модуля пружності матеріалу трубчастої пружини, товщини її стінок і радіуса дуги згину трубки. Збільшення а/в підвищує чутливість приладу. Для тисків менших 10 МПа використовуються трубки виготовлені з мідних сплавів (латунь, бронза). Для більш високих тисків, а також для вимірювання тисків речовин, які хімічно реагують зі сплавами міді (аміак), використовують манометри зі сталевими пружинами. Чим вище верхня границя вимірювань, тим більша товщина стінок трубки, а форма перерізу її ближча до кола.

Манометри з трубчастими пружинами виготовляються з діапазонами вимірювань від 0…0,06 МПа до 0…10 МПа, а вакууметри від -0,1 до 0 МПа.

Манометри і вакууметри з одновитковою трубчастою пружиною за призначенням поділяються на робочі, контрольні і взірцеві.

Робочі прилади використовуються для вимірювання тисків рідин, газів і парів у виробничих умовах. Класи точності робочих манометрів – 1,5; 2,5.

Контрольні прилади класу точності 0,5 або 1,0 призначені для перевірки робочих манометрів і вакууметрів на місцях їх встановлення.

Взірцеві манометри і вакууметри призначені для перевірки робочих і контрольних приладів та для високоточних вимірювань тисків в лабораторних умовах. Класи точності таких приладів – 0,16; 0,25; 0,4.

Манометри з багатовитковою пружиною (рис. 2б) мають більш високу чутливість. Кількість витків в трубчастій пружині дорівнює 6 … 9. Максимальний тиск вимірюваний такими приладами – 160 МПа.

В мембранних манометрах (рис. 2в, г, д, е) чутливим елементом є плоска гофрована мембрана. Гофрування мембран робиться для одержання лінійної залежності переміщення мембрани і тиском, який діє на неї. При цьому збільшується її жорсткість і зменшується чутливість. Для збільшення чутливості мембрани з’єднують попарно в мембранні коробки (рис. 2г), а коробки – в мембранні блоки (рис. 2д).

В модифікації мембранного манометра (рис. 2е) вимірюваний тиск зрівноважується пружньою силою звичайної, наприклад, плоскої пружини. При цьому мембрана виконується в’ялою, тобто виготовляється з непружного матеріалу. Така конструкція дозволяє майже усунути нелінійність залежності

=f (P), яка характерна для пружних мембранних чутливих елементів. Діапазон вимірювань таких мембранних тяго- і напоромірів – (-0,08…+40) КПа.

В сильфонних манометрах чутливим елементом служить гофрована циліндрична трубка – сильфон (рис. 2ж). Під дією тиску змінюється довжина сильфона. Для зниження нелінійності і гістерезису, а також збільшення діапазону вимірювання сильфон підсилюють пружиною (рис. 2з). Сильфонні манометри мають високу чутливість. Верхня границя діапазону вимірювань – 60 МПа. Сильфони виготовляють з бронзи, нержавіючої сталі, алюмінійових сплавів діаметром від 8…10 до 80…100 мм і товщиною стінки 0,1…0,3 мм.

Пружні манометри виготовляють показуючими без додаткових пристроїв, а також з контактними пристроями, електричними або пневматичними перетворювачами для дистанційної передачі уніфікованого сигналу.