Эластичные мембраны и блоки

 

Плоская эластичная мембрана	Упругая эластичная мембрана	Мембранный блок с жестким заполнением
		Выполняются жесткие мембраны из эластичных материалов, например, резины. Линейная часть эластичных мембран значительно больше, чем у упругих, а предел меньше чувствительности больше, чем у других

 

ЖИДКОСТНЫЕ (ТРУБНЫЕ) МАНОМЕТРЫ

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления столба жидкости, выпускают нескольких типов: U -образные, однотрубные (чашечные), кольцевые, колокольные и поплавковые. Колокольные и поплавковые манометры применяют реже других.

U -ОБРАЗНЫЙ МАНОМЕТР

Рисунок 1 – U -образный манометр

Наиболее простой по конструкции; состоит из U -образной стеклянной трубки, заполненной жидкостью, и прямолинейной миллиметровой шкалы (рис.1).

Шкала чаще всего бывает двусторонней с нулевой отметкой посередине. Нижняя часть трубки заполнена до нулевой отметки. К одному концу трубки по гибкой резиновой или пластмассовой трубке подводится давление измеряемой среды. Под действием этого давления жидкость в одном колене трубки понижается, а в другом – повышается. Разность уровней, определяемая по шкале, показывает избыточное давление измеряемой среды.

ОДНОТРУБНЫЙ (ЧАШЕЧНЫЙ) МАНОМЕТР

Рисунок 2 – Однотрубный (чашечный) манометр

При частых изменениях давления измеряемой среды уровень жидкости в трубках колеблется, в связи с чем трудно производить точный отсчет по шкале в обеих трубках одновременно. В этом случае более удобен однотрубный (чашечный) манометр (рис.2).

Он состоит из сосуда (чаши), сечение которого во много раз больше сечения трубки. При измерении давления уровень жидкости в трубке малого сечения поднимается на большую высоту, в то время как в чаше большого сечения он опускается незначительно. Поэтому показания прибора можно отсчитывать только по изменению уровня жидкости в трубке малого сечения, пренебрегая изменением уровня в чаше.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МАНОМЕТР

Если к U -образному или чашечному манометру давление подводится только к одному концу трубки, то измеряется разность подведенного и атмосферного давлений. В этом случае другой конец трубки открыт и сообщается с атмосферой. Если же к обоим концам трубки или чаше и трубки подвести давление контролируемых сред, то манометр будет измерять разность этих давлений.

КОЛЬЦЕВОЙ МАНОМЕТР

Предназначены для измерения малых давлений, разрежений и разности давлений. Кольцевой манометр, называемый кольцевыми весами, представляет собой металлическую трубку, согнутую в кольцо и установленную на призме. Нижняя половина кольца заполнена жидкостью, в верхней имеется перегородка. При разности давления и жидкость будет перетекать в сторону меньшего давления. Перетекание жидкости приведет к изменению центра тяжести и повороту кольца, а вместе с ним и стрелки 6 прибора, которая по шкале покажет изменение давления. Чтобы получить шкалу прибора равномерной, предусмотрено специальное лекальное устройство.

Приборами «кольцевые весы» измеряют давление, разрежение и перепад давления, в последнем случае их называют дифференциальными манометрами. Давление подводят к кольцу посредством гибких резиновых и пластмассовых трубок, а при измерении высоких давлений применяют металлические трубки, выполненные в виде спирали.

СИЛЬФОННЫЕ МАНОМЕТРЫ

Используют для измерения небольших давлений и разряжений в качестве показывающих и самопишущих приборов. Чувствительным элементом в них является сильфон, который представляет собой гофрированную тонкостенную металлическую трубку, изготовленную из высокопрочного сплава. Сильфоны преобразуют измеряемое давление в тяговое усилие, перемещающее стрелку манометра.

В сильфоннном манометре один конец сильфона закреплен на жестком неподвижном основании, другой герметически закрыт. Давление подводят внутрь сильфона через основание. Если давление больше атмосферного, то длина сильфона увеличивается, вследствие чего стрелка (или перо) прибора через систему рычагов движется по шкале. Для увеличения жесткости внутри сильфона установлена пружина.

27.. Назначение и устройство дифмманометра 13ДД11

Дифманометр 13ДД11 (преобразователь измерительный равности давления пневматический) предназначен для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров различных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического сигнала о перепаде давления, расходе жидкости и газа, а также уровне жидкости. Он может работать в комплекте с вторичными приборами ПВ4.2Э, ПВ4.3Э, ПВ10.13 или любым другим прибором, рассчитанным на пределы измерения давления воздуха дистанционной передачи от 0,02 до 0,1 МПа (0,2 – 1 кг/см²). Дифманометр представляет собой преобразователь, основанный на принципе силовой компенсации и состоящий из двухмембранного измерительного блока с жидкостным заполнением (полиэтилсилоксановая жидкость или водоглицериновый раствор) и однорычажного пневмосилового преобразователя. Принципиальная схема дифманометра представлена на рисунке 1.

Разность давлений, подводимых к камерам «+» и «–» измерительного блока, преобразуется в измеряемое усилие на двухмембранном чувствительном элементе 1, шарнирно связанным с рычагом вывода 2.

Под действием измеряемого усилия рычаг вывода поворачивается на небольшой угол вокруг опоры, образованной двумя тягами (на рисунке не показаны) и упругой мембраны вывода 3, и перемещает заслонку 5 индикатора рассогласования относительно сопла 6, питаемого сжатым воздухом. Возникший в линии сопла сигнал управляет давлением, поступающим с пневмореле 7 в сильфон обратной связи 8 и в линию выхода. Пружина корректора нуля 4 служит для компенсации усилия, развиваемого сильфоном обратной связи при отсутствии перепада давления, а также для установки выходного сигнала 0,02 МПа (0,2 кг/см) при отсутствии перепада давления. Максимальному перепаду давления соответствует выходное давление, равное 0,1 МПа (1 кг/см). Дистанционность передачи выходного сигнала по пневмотрассе с внутренним диаметром 6 мм – 300 м.

Рисунок 1 – Принципиальная схема дифманометра 13ДД11:

1 – двухмембранный чувствительный элемент; 2 – рычаг затвора;

3 – упругая мембрана; 4 – пружина (корректор нуля); 5 – заслонка;

6 – сопло; 7 – пневмореле; 8 – сильфон.

 

Датчик давления МС-П1

Датчик давления МС-П1 является унифицированным прибором пневматической ветви РСП. Датчик предназначен для непрерывного преобразования величины измеряемого избыточного давления газов или жидкостей в пропорциональный пневматический сигнал давлением от 0,02 до 0,1 МПа (0,2 – 1 кгс/см²). Датчик давления, схематически изображенный на рисунке 3, состоит из измерительного блока и унифицированного пневмосилового преоб­разователя. Чувствительным элементом измерительного блока этого прибора является сильфон. Унифицированный преобразователь, построенный на принципе пневматической силовой компенсации, включает в себя управляющее устройство "сопло-заслонка" с системой рычагов, усилитель и сильфон обратной связи.

Измеряемое давление Р_изм подводится к сильфону 1 измерительного блока. При изменении измеряемого давления происходит небольшое перемещение рычажной системы 2 И заслонки 5 относительно сопла 6. Система ''сопло-заслонка" преобразует это перемещение в сигнал давления сжатого воздуха, поступающего на усилитель 7, Выходной сигнал Р_вх о усилителя направляется в пневматическую линии ко вторичному прибору и в сильфон обратной связи, уравновешивавший с помощью системы рычагов измеряемое давление р_изм. Регулирование диапазона измерений прибора может осуществляться изменением в пределах 1:10 его передаточного отношения посредством перемещения опоры 3 вдоль рычагов 2. Начальное значение выходного сигнала 0,02 МПа (или 0,2 кгс/см²) устанавливается с помощью пружины-корректора нуля 4.

Рисунок-3. Датчик давления МС-П1:

1 – сильфон измерительного блока; 2 – рычаги; 3 – подвижная опора; 4 – пружина; 5 – заслонка; 6 – сопло; 7 – усилитель; 8 – сильфон обратной связи.

29. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ ТИПА «САПФИР»

Эти манометры обеспечивают непрерывное преобразование значение измеряемого параметра (давления избыточного, абсолютного, разряжения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред) в унифицированный токовый сигнал для дистанционной передачи (0 - 5 мА, 0 - 20 мА и др.).

Преобразователи разности давлений могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости или расхода в унифицированный сигнал.

Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремний-органической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3. Плюсовой фланец с открытой мембраной служит для монтажа преобразователя непосредственно на технологической емкости. Воздействие измеряемого давления вызывает прогиб мембран 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира (разновидность корунда - ) с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС - кремний на сапфире).

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2. Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.