Основные упругие деформационные элементы

1. Мембрана – зажатый между фланцами гофрированный диск, чаще всего из прорезиненной ткани с жестким диском в центре.

 преобразователь давления в силу.

Статическая характеристика – линейная: F = PS,

Где S – площадь, на которую действует давление.

2. Трубчатая пружина – согнутая в виде дуги трубка овального сечения, один конец которой запаян, а другой – неподвижно закреплен и через него подается измеряемое давление.

 преобразователь давления в перемещение.

Под действием давления трубка пытается распрямиться, вследствие чего ее свободный запаянный конец перемещается. Это перемещение пропорционально измеряемому давлению: l= kP, где k – коэффициент передачи трубчатой пружины.

3. Сильфон – гофрированная трубка, один конец которой закрыт (дно сильфона), а к другому подводится давление.

 преобразователь давления в перемещение.

Под действием давления сильфон растягивается. Статическая характеристика линейная: l=kP.

Если перемещению дна сильфона препятствует неподвижная опора, то выходным сигналом будет не перемещение, а действующая на опору сила.

Основные требования к упругому элементу – коррозийная стойкость, стабильность, отсутствие гистерезиса.

Достоинства деформационных средств измерения: простота, удобство и безопасность в работе.

1. Пружинные манометры

Упругий элемент – одно- и многовитковая пружина.

И змеряемое давление меняет кривизну трубчатой пружины 1. Ее свободный конец через тягу 2 перемещает зубчатый сектор и находящуюся с ним в зацепление шестерню 3. Вместе с шестерней поворачивается стрелка 4 отсчетного устройства.

Выпускают манометры и выкууметры.

Выпускают показывающие и самопишущие приборы, а также бесшкальные с дистанционной передачей показаний через электрический (токовый, напряжение переменного тока) или пневматический сигналы.

Снабжают приборы электроконтактным устройством, которые имеют два подвижных контакта, посредством которых можно выставить максимальное и минимальное пороговые значения.

2. Мембранные манометры

Упругие элементы – мембрана или мембранная коробка:

• гофрированная мембрана;

• мембранная коробка.

Наиболее широкое применение нашли дифманометры, напоромеры и тягонапоромеры, построенные на этом принципе действия.

Пример дифманометра, снабженного дифференциально-трансформаторным преобразователем перемещения в напряжение переменного тока.

М ембранный блок состоит из двух сообщающихся мембранных коробок, заполненных жидкостью. Перепад давлений в камерах дифманометра вызывает деформацию мембранных коробок.

При этом сжатие нижней коробки больше и жидкость вытесняется из нее в верхнюю мембранную коробку, вызывая тем самым ее расширение.

Деформация верхней мембраны передается жестко связанному с ней плунжеру дифференциально-трансформаторного преобразователя.

Дифманометр устанавливают для измерения перепада давлений до 0,63 МПа при статическом давлении до 63 МПа. Выпускаются дифманометры с промежуточными преобразователями, имеющими унифицированный токовый или пневматический сигналы.

Например, для получения токового сигнала применяются тензорезисторные промежуточные преобразователи, в которых сопротивление резистора изменяется при растяжении или сжатии. Это кремневые полупроводниковые резисторы, обладающие повышенной чувствительностью, т.к. перемещение мембраны мало.

Для манометров тензорезистор устанавливают на жесткой измерительной мембране, для дифманометров тензорезистор крепится к блоку неупругих мембран, соединенных между собой штоком.

С мещение штока 1под действием перепада давлений приводит к изгибу рычага 2 и деформации измерительной мембраны 3.

Для измерения агрессивных сред применяются датчики, снабженные защитной мембраной, изготовленной из коррозийно-стойкого материала. Тогда измеряемое давление передается к измерительной мембране через силиконовое масло, которым заполнена внутренняя полость датчика.

Примеры способов защиты материалов датчика от агрессивных сред.

1. Разделительные сосуды.

Полость сосуда заполнена жидкостью, инертной по отношению к материалу прибора, соединительных трубок и сосуда. Она не должна взаимодействовать с измеряемой средой и смешиваться с ней. Обычно это – глицерин, эфирные масла.

2. Мембранные разделители.

И змеряемая среда отделена от прибора мембраной с малой жесткостью из нержавеющей стали или фторопласта. Для переджачи давления верхнее полость заполняется жидкостью.