Виды чувствительных элементов деформационных средств измерения давления.

В качестве упругих чувствительных элементов пружинных манометров и датчиков давления ГСП используют одновитковую или многовитковую трубчатые пружины, упругую мембрану или мембранную коробку, сильфон или вялую мембрану с пружиной (рисунок 1).

 

Рисунок-1. Упругие элементы пружинных манометров и датчиков давления ГСП:

а – одновитковая трубчатая пружина; б – многовитковая трубчатая пружина; в – упругая мембрана; г – ембранная коробка; д – сильфон; е – малая мембрана.

Трубчатая пружина

Представляет собой согнутую по окружности трубку, один конец трубки впаен в основание прибора, другой наглухо закрыт и через зубчатое соединение зацеплен со стрелкой. Изготовляют трубчатую пружину обычно из стали, латуни. Сечение пружины может быть эллипсовое (трубка Бурдона) или круглое. При подаче в трубку давления, она стремится распрямиться и свободный конец перемещается двигая за собой стрелку. Чувствительность пружины тем больше, чем больше радиус кривизны и чем меньше толщина стенки.

 

Многовитковая пружина

Представляет собой полую трубку с 5-7 витками, расположенными по винтовой линии. Пружина одним концом неподвижно закреплена в корпусе прибора и через капиллярную трубку соединяется с измеряемой средой. Второй свободный конец наглухо закрыт и через втулку соединен с осью. Многовитковая трубчатая пружина длиннее одновитковой, поэтому ее свободный конец при том же давлении перемещается значительно больше. Под действием давления пружина, раскручиваясь, поворачивает ось (на оси находится рычаг с кареткой, связанный через тягу с держателем пера). Манометры с многовитковой пружиной используют также главным образом как самопишущие приборы, могут также использовать как приборы для дистанционной передачи показаний.

 

Прямая трубка

При подаче давления в трубку изгибается в сторону тонкой стенки.

 

Закругленная пружина

При подаче давления пружина раскручивается, при чем ее угол поворота достигает 360^о. В отличие от других чувствительных элементов, закругленная пружина не требует дополнительных устройств, увеличивающих величину угла поворота для отражения.

 

Сильфон или гармониковая пружина

Сильфон представляет собой тонкостенную трубку с кольцевыми гофрами по боковой поверхности. Упругость сильфона определяется материалом и толщиной стенки, числом гофр и их кривизной. Выходной величиной сильфона является перемещение, т.е. при увеличении давления сильфон распрямляется, а при уменьшении – сжимается. Сильфоны более чувствительны к изменению, чем трубчатые пружины и поэтому приборы, чем трубчатые пружины и поэтому приборы к ним применяют для измерения сравнительно небольших давлений и разряжений.

Упругие мембраны и блоки

Плоская упругая мембрана

Гафрированная упругая мембрана

Изготовляются упругие мембраны из латуни и бронзы для малых давлений и легированных сталей для больших давлений. Плоская мембрана представляет собой платину. Закрепленную по окружности. При подаче давления в одну из камер, разделенных мембраной центр окружности перемещается. Статическая характеристика плоской мембраны имеет нелинейный вид, поэтому такие мембраны в приборах измерения давления используют очень редко. Для линеаризации статистической характеристики применяют гафрированные мембраны и мембранный коробки.

Мембранная коробка

Мембранный блок

Гафрированная мембранная коробка

Чаще всего используют мембранный коробки, жесткость которых больше, чем жесткость отдельной пружины. Что приводит к росту кривизны статической характеристики и увеличению зоны перемещений пропорциональных приложенному давлению.