Деформационные манометры – технические приборы, наиболее широко применяемые для измерения избыточного давления и вакуума жидкости, газа и пара. Манометры этого типа имеют очень большой диапазон измерения, просты по конструкции, дешевы и надежны в эксплуатации.
Действия пружинных манометров основано на связи упругой деформации специального элемента (пружины) с давлением, подводимым внутрь или снаружи элемента.
В технических манометрах применяются упругие элементы четырех типов: одновитковые трубчатые пружины (трубки Бурдона), многовитковые (геликоидальные и спиральные) трубчатые пружины, плоские мембраны и гормониковые мембраны (сильфоны).
Соответственно этому различают трубчатые (первые два типа упругих элементов) и мембранные манометры.
Манометрическая пружина (упругий элемент) преобразует давление в перемещение или усилие.
Перемещение пружины используется затем для передвижения стрелки по шкале показывающего и самопишущего прибора.
Наиболее широко применяются приборы (манометры, вакуумметры, мановакуумметры и дифанометры) с одновитковой трубчатой пружиной.
Основная деталь прибора с одновитковой трубчатой пружиной – согнутая по дуге окружности трубка эллиптического или плоскоовального сечения (рис. 1). Одним концом трубка заделана в держатель, оканчивающийся ниппелем с резьбой для присоединения к полости, в которой измеряется давление. Внутри держателя есть канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки.
Если в трубку подать жидкость, газ или пар под избыточным давлением, то кривизна трубки уменьшится и она распрямиться: при создании разряжения внутри трубки кривизна ее возрастает и трубка скручивается. Так как один конец трубки закреплен, то при изменении трубки ее свободный конец перемещается по траектории близкой к прямому и при этом воздействует на передаточные механизмы, который поворачивает стрелку показывающего прибора.
Свойство изогнутой трубки некруглого сечения изменять величину изгиба при изменении давления в ее полости является следствием изменения формы сечения. Под действием давления внутри трубки эллиптическое или плоскоовальное сечение, деформируясь, приближается к круглому сечению (малая ось эллипса или овала увеличивается, а большая уменьшается). Перемещение свободного конца (которое составляет несколько мм) передается к стрелке прибора передаточным механизмом: секторным или рычажным.
В секторных механизмах движение конца трубки 1 передается через поводок 2 и зубчатый сектор 3 с осью вращения в точке О на маленькое зубчатое колесо 4, жестко скрепленное со стрелкой 5 прибора.
Устройство поршневого манометра, предназначенного для контрольных измерений, показано на рис. 2.
Стальной сосуд 19 заполняют трансформаторным маслом. Вертикальный цилиндр 9 имеет шлифованный канал, в который вставляют шлифованный поршень 7 с тарелкой для груза 8. В штуцера 12 и 20 ввертывают поверяемые манометры 10. Игольчатые винтили 6, 5, 5¢ и служат для перекрытия каналов, вентиль 4 для спуска масла. Рабочее давление в сосуде определяется выбором величины груза 8:
где G – вес груза и поршня;
F – сумма площади поршня и половины площади зазора.
Перемещение поршня 7 вызывает подъем штока с грузом.
Порядок работы с поршневым манометром должен быть следующим. После установки в штуцерах 12 и 20 поверяемых манометров, в рабочий сосуд 19 поршневого манометра подается масло и с помощью поршня 7 и груза 8 добиваются заданной величины рабочего давления.
