Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тема №11. Датчики давления

Читайте также:
  1. PB - барометрическое давление, Ppl - давление в плевральной полости, PA - альвеолярное давление, РТР - транспульмональное давление. Все величины давления представлены в см вод.ст.
  2. Автоматические датчики (извещатели).
  3. Аналитическое определение активного давления грунта на ПС
  4. Аналитическое определение пассивного давления несвязного грунта на подпорную стену
  5. Аномальные пластовые давления
  6. Влияние гидростатического давления. Величина гидростатического давления, действующего на горную породу забоя скважины, для вязкой жидкости определяется выражением
  7. Влияние давления на коллекторские свойства пластов

Давление – физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на площадь поверхности другого.

Измерение давления дает количественную оценку участвующим в технологическом процессе газам, парам и жидкостям. Кроме того, давление само по себе является одним из факторов технологического процесса, определяющим его результат и скорость. Измерение давления используется также для контроля за напряжениями, возникающими в механизмах. Измерение давления охватывает все три агрегатные формы, т. е. газ, жидкость и твердое тело.

Для измерения давления и разрежения используют одинаковые единицы.

В Международной системе единиц принята единица давления - паскаль, равная давлению в 1Н/м. Для обозначения средних и высоких давлений применяют килопаскаль и мегапаскаль. Эта единица давления должна применяться как предпочтительная при измерении давления.

Приборы, служащие для измерения давления выше атмосферного, называют манометрами, а для измерения давления ниже атмосферного - вакуумметрами. Для измерения малых давлений (до 500 мм вод. ст.) применяют микроманометры, а для малых разрежений - микровакуумметры.

Для измерения разности или перепада давлений применяют дифференциальные манометры (дифманометры).

В зависимости от устройства измерители давления и разрежения подразделяют на следующие группы:

жидкостные, в которых измеряемое давление определяется давлением столба жидкости соответствующей высоты;

пружинные, где давление измеряется силой упругой деформации элементов различного вида;

поршневые, в которых измеряемое давление определяется силой, действующей на площадь поршня; эти приборы применяют главным образом для проверки и градуировки пружинных манометров;

электрические, в них давление определяется по измерению электрических величин (емкости, сопротивления, силы тока).

Жидкостный манометр в простейшем виде состоит из U -образной стеклянной трубки с равномерными делениями. Наименьшее деление шкалы 1мм. Шкала обычно двусторонняя с нулевой отметкой посередине. Оба конца трубки заполнены жидкостью до нулевой отметки (рис. 1, а).

 

 

 
 

 


Рис. 1.

При подводе давления к одному концу трубки жидкость перетекает и сквозь стекло видна разница в уровнях жидкости. Разность уровней, выраженная в миллиметрах, дает значение измеряемого давления. Если в трубку налита ртуть, давление выразится в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.); при заполнении трубки водой давление будет выражаться в миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.).

Если манометр заливается не водой, пересчет показаний можно сделать (мм вод. ст.) по следующей формуле:

hв = h1 ρ1/ ρ2,

где hв - измеряемое давление, мм вод. ст.; h1, - фактическая разность уровней жидкости; ρ1, — плотность жидкости, залитой в манометр; ρ2 — плотность воды.

При увеличении площади поперечного сечения одного колена (U -образного манометра в 10...20 раз по сравнению с площадью другого колена во столько же раз изменится величина отклонения уровня в каждом колене от среднего. В узкой трубке уровень поднимается на большую высоту, в то время как в широкой трубке он опустится незначительно. Величиной изменения уровня в широкой трубке при достаточно большом диаметре можно пренебречь и отсчитывать показания прибора только по изменению уровня в узкой трубке. Такой манометр называют однотрубным или чашечным (рис. 1, б).

На рис. 1, в показана схема простейшего жидкостного однотрубного микроманометра с наклонной трубкой, применяемого для измерения малых давлений и разрежений или их перепадов. В этом приборе благодаря наклону трубки увеличивается масштаб показаний. Пренебрегая опусканием уровня в сосуде на величину h1, можно написать

h2 = L ρ sinα,

где h2 - измеряемое давление, мм вод. ст.; L - отсчет по наклонной шкале, мм; ρ - плотность залитой в прибор жидкости; а - угол наклона трубки, откуда L = h2/ (ρ sinα)

Из этой формулы видно, что чем меньше угол α, тем больше масштаб отсчета, и наоборот. Микроманометры изготовляют с постоянным или переменным углом наклона трубки.

На принципе кольцевых весов основано действие манометров (дифманометров), в которых измерительный элемент выполнен из кольцевой трубки (рис. 2), разделенной перегородкой. 2 обеих сторон перегородки имеются два присоединительных штуцера. Кольцо до половины заливается рабочей жидкостью. Если уровень рабочей жидкости в левой половине кольца понизится, а следовательно, в правой повысится, кольцо начнет поворачиваться по часовой стрелке до тех пор, пока масса столба жидкости не уравновесится грузом-противовесом. Стрелка прибора покажет на шкале величину измеряемого давления. При использовании кольцевых манометров для измерения разности давления (в качестве дифманометров) на левую половину кольца подается большее, а на правую меньшее давление.

Рис. 2.

 

Колокольные манометры (дифманометры) предназначены для измерения давления неагрессивных газов. Манометр (рис. 3, а) состоит из сосуда с рабочей жидкостью и колокола, соединенного через систему рычагов со стрелкой. Внутрь колокола введена трубка 1, соединенная со средой, давление которой следует измерить. При изменении давления в подколокольном пространстве колокол либо поднимается, приводя в движение стрелку прибора, либо опускается. Этим прибором можно измерять разность давлений, т.е. использовать его в качестве дпфманометра. В этом случае сосуд оборудуется трубкой 3 для соединения подколокольного пространства с измеряемой средой.

Рис.3.

Поплавковые манометры по принципу действия аналогичны чашечным. Манометр (рис. 3, 6) состоит из двух сообщающихся сосудов 1 и 4, заполненных ртутью. На поверхности ртути в сосуде 4 находится чугунный поплавок, соединенный через передающее устройство со стрелкой прибора. Если с помощью трубки 3 сосуд 4 соединить со средой с избыточным давлением, уровень ртути в нем опустится, а в сосуде 1 поднимется. Поплавок, опускаясь, приведет в движение стрелку, которая покажет величину избыточного давления. В том случае, когда нужно определить разность давлений, к измеряемой среде подключают одновременно две трубки 2 и 3.

Сильфонные манометры. Чувствительным элементом прибора (рис.4) является сильфон, выполненный из упругого металла. Верхняя часть снльфона жестко соединена с перегородкой герметической камеры. Ко дну сильфона припаяна стойка, соединенная со стрелкой манометра передаточным механизмом. На герметическую камеру через штуцер действует давление, и сильфон деформируется в продольном направлении. Свободный конец стойки перемещается и приводит в движение стрелку прибора. При снятии давления вследствие упругих свойств пружины сильфон возвращается в первоначальное положение.

Рис. 4.

Мембранные манометры Принцип действия манометра с пластинчатой мембраной (рис. 5, а) основан на использовании упругих свойств мембраны. Давление измеряемой среды через штуцер воздействует на мембрану, сообщающуюся с атмосферой, и выгибает ее. В центре мембраны закреплена стойка, которая через передаточный механизм приводит в движение стрелку. В отличие от пружинных манометров мембранные манометры менее чувствительны к вибрации.

а б

Рис. 5.

Большое распространение для измерения перепада давления получили мембранные днфманометры (рис. 5, б), чувствительным элементом которых являются две гофрированные мембраны 9 и 6, расположенные в герметических камерах 7 и 5. Мембраны заполнены жидкостью (например, дистиллированной водой) и сообщаются между собой через канал. К центру мембраны 6 прикреплен плунжер. На камеру 5 через штуцер 4 воздействует большее, а на камеру 7 через штуцер 1 меньшее давление. Под действием разности давлений жидкость из мембраны 6 вытесняется в мембрану 9, вызывая перемещение плунжера, что ведет к изменению магнитного поля катушки, с помощью которой можно передавать показания на расстояние.

Пружинные манометры основаны на использовании упругих свойств различного вида пружин. В манометрах используют одновитковые трубчатые, пластинчатые (мембраны) и гармоникообразные пружины (сильфоны).

Манометры с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 4) имеют много разновидностей и широко применяются для измерения давления от десятых долей до тысяч Н/м2. Основной частью этих манометров является полая трубчатая пружина - манометрическая трубка.

Рис. 4. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной: а – показывающий: 1 - трубчатая пружина, 2 – стрелка, 3 – шестеренка, 4 – пружина для выбора люфтов, 5 – зубчатый сектор, 6 – ниппель присоединения манометра, 7 – тяга, 8 – станина: б – 1 – подвижные предельные контакты,2 – контакт показывающей стрелки,3 – указатель настройки, 4 - показывающая стрелка.

Подвижный конец трубки закрыт, другим (неподвижным) концом трубка соединяется с пространством, в котором измеряется давление. Под влиянием избыточного давления трубка разгибается и свободный конец ее в зависимости от давления с помощью передаточного механизма передвигает стрелку прибора. Манометры этого типа могут быть показывающие и самопишущие, а также с передачей показаний на расстояние. Точность показаний технических манометров находится в пределах от 1 до 4% предельного значения шкалы.

Трубчатую пружину можно применять и для измерения разрежения. Устройство трубчатых вакуумметров в принципе ничем не отличается от устройства манометра. Работа пружины вакуумметра отличается от работы пружины манометра лишь тем, что она не разгибается, как в манометрах, а сгибается.

Манометры с многовитковой (геликоидальной) трубчатой пружиной отличаются тем, что вследствие большой длины пружины свободный конец ее может перемещаться на большее расстояние, чем у трубчатой пружины.

Рис. 5.

Схема работы механизма самопишущего манометра типа МГ показана на рис. 5. При увеличении давления Р. поступающего к пружине, многовитковая трубчатая пружина 1 раскручивается и поворачивает ось 3, припаянную к свободному концу пружины. Вместе с осью 3 поворачивается закрепленный на ней рычаг 2, на конце которого находится каретка 4. Поворот рычага 2 и перемещение каретки 4 передается с помощью тяги 6 и поводка 8 мостику 9, с которым жестко связано перо самопишущего устройства 7. Пропорциональность изменения давления и перемещения пера регулируется с помощью каретки 4 с ползунком, передвигаемым регулировочным винтом 5.

Электрические манометры получили достаточное распространение в технике. Примером такого типа приборов является электрический вакуумметр с термосопротивлением (рис. 6).

Рис. 6. Электрический манометр: 1 - термосопротивление; 2 – термопара; 3 – колба; 4 – реостат.

 

 


Дата добавления: 2015-08-13; просмотров: 116 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Ситуационные подходы к лидерству| Урок математики в начальных классах

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.009 сек.)