10-3. Приборы давления прямого действия

Приборы прямого действия применяют в широком диапазоне измерения от нескольких десятков миллиметров водяного столба и до давлений в несколько тысяч атмосфер как в лабораторных, так и промышленных условиях. Причину этого следует видеть

в простоте устройства, портативности, простоте применения и, наконец, в их дешевизне.

Если по условиям организации централизованного технологического контроля и управления агрегатами, аппаратами или теплоэнергетическими установками приборы давления прямого действия не могут быть использованы, то применяют рассматриваемые ниже приборы электроконтактные и с дистанционной передачей показаний.

Напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Приборы этого типа служат для измерения небольших избыточных и вакуумметрических давлений неагрессивных газов, не превышающих обычно Например, в котельных установках, печах и в ряде других случаев напоромерами измеряют избыточное давление воздуха, тягомерами — разрежение (силу тяги) в газоходах, а тягонапоромерами измеряют в топках разрежение — давление. Кроме указанных приборов изготовляются также дифференциальные тягонапоромеры, предназначенные для измерения разности вакуумметрических или избыточных давлений газа.

В качестве упругих чувствительных элементов в приборах рассматриваемых типов широко применяют мембранные коробки (см. рис. 10-2-4, а), а также неметаллические мембраны с жестким центром (см. рис. 10-2-6). Поэтому их называют обычно мембранными приборами.

Мембранные напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры и дифференциальные тягонапоромеры изготовляют в виде показывающих приборов с вертикальной профильной шкалой, а иногда с концентрической шкалой. При этом их устройство принципиально одинаковое, за исключением отдельных элементов передаточного механизма и формы циферблата и корпуса. Приборы с профильным корпусом более удобны для монтажа на щитах, так как благодаря прямоугольной форме передней части прибора возможен достаточно компактный монтаж.

Для ознакомления с устройством мембранных приборов в качестве примера рассмотрим напоромеры НМП, тягомеры ТМП и тягонапоромеры ТНМП с профильной шкалой, выпускаемые приборостроительными заводами. На рис. 10-3-1 схематически изображен мембранный тягомер ТМП. В качестве упругого чувствительного элемента здесь используется мембранная коробка состоящая из двух гофрированных мембран, спаянных припоем или сваренных роликовой сваркой. Мембраны изготовлены из бериллиевой бронзы

С пространством (газоходом), где измеряется вакуумметрическое давление газа, внутренняя полость мембранной коробки соединяется линией (трубкой), присоединяемой к штуцеру 14. Измеряемое разрежение газа вызывает. перемещение жесткого центра Верхней мембраны, соединенного с поводком 4. Вследствие этого перемещения поводок 4 поворачивает рычаг 7, который в свою очередь с помощью тяги 9 и рычага 10 перемещает на некоторый

угол указательную стрелку 5 вдоль шкалы 2. Для устранения люфтов в рычажном механизме на оси указательной стрелки имеется спиральная пружина 13.

Передаточное отношение механизма, соединяющего жесткий центр верхней мембраны со стрелкой прибора, устанавливается в зависимости от хода мембранной коробки. Грубое изменение передаточного отношения механизма производится перестановкой конца тяги 9 в одно из отверстий рычага 10. Окончательная точная регулировка передаточного отношения осуществляется изменением длины малого плеча рычага 7 с помощью винта 8. Этот винт своим концом упирается в плоскую пружину 6 и изгибает ее, а следовательно, позволяет менять расстояние между осью рычага 7 и концом пружины, соединенным с поводком 4. Установка стрелки на нулевую отметку шкалы производится корректором 3.

Рис. 10-3-1. Мембранный тягомер типа ТМП.

Для выпрямления шкалы прибора предусмотрена угловая коррекция в рычажном механизме. Коррекция осуществляется перемещением втулки стрелки 11 относительно втулки оси 12, на которой закреплен рычаг 10. Для закрепления втулки стрелки служит винт 15. Меняя начальный угол а между рычагом 10 и стрелкой 5 от —36 до 0°, можно изменять нелинейность рычажного механизма в пределах от 2 до 12%. Так как нелинейность статических характеристик мембранных коробок с ходом около 2 и 4 мм, применяемых в приборах рассматриваемых типов, не превышает 10—15%, то ее можно полностью скорректировать.

Для выпрямления шкалы мембранного прибора применяют также плоскую пружину с нелинейной характеристикой, что достигается посадкой пружины на ряд неподвижных упоров (рис. 10-3-2). Мембранные напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с таким способом выпрямления шкалы в настоящее время не выпускаются, но в применении находятся.

Напоромеры НМП и тягонапоромеры ТНМП по своему устройству аналогичны рассмотренному тягомеру ТМП. Верхние пределы измерений напоромеров и тягомеров лежат в интервале от 16 до

а тягонапоромеров — от до

Рассмотренные типы мембранных приборов выпускаются классов точности 1,5 и 2,5. Пределы допускаемой основной погрешности показаний мембранных приборов не превышают соответственно ±1,5 и ±2,5% диапазона измерений.

Мембранные напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры и дифференциальные тягонапоромеры могут работать в эксплуатационных условиях при температуре окружающего воздуха и среды в камере чувствительного элемента от 5 до 50°С и относительной влажности до 80%.

Рис. 10-3-2. Плоская пружина с нелинейной характеристикой для выпрямления шкалы напоромера (а) и тягомера мембранная коробка; 2 — плоская пружина; 3 — неподвижные упоры.

Изменение показаний мембранных приборов, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от до любой температуры в пределах от 5 до на каждые 10°С не должно превышать

где х — значение допускаемого непостоянства показаний, принимается равным половине абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности, любое значение температуры в интервале от 5 до 50 °С.

Манометры, вакуумметры и мановакуумметры. В этих приборах в качестве упругих чувствительных элементов используются сильфрны и одновитковые трубчатые пружины.

Сильфонные приборы применяются для измерения или для измерения и записи вакуумметрических и небольших избыточных давлений, не превышающих обычно (0,4 МПа).

Для ознакомления с устройством сильфонных приборов рассмотрим самопишущий манометр типа схематически показанный на рис. 10-3-3. Сильфон 9 в целях его разгрузки снабжен винтовой пружиной 8, которая вместе с ним создает противодействующую силу. Объект, где необходимо измерить избыточное давление среды, присоединяется к штуцеру 11, соединенному трубкой с камерой 10. Под действием давления среды сильфон с винтовой пружиной деформируются и дно его поднимает шток 7. Шток поворачивает рычаг 6, который посредством рычага 5, тяги 4 и рычага 3 поворачивает ось 12 и сидящий на ней -образный рычаг 1, несущий перо 2. Запись измеряемого давления производится на дисковой диаграмме.

Рис. 10-3-3. Самопишущий манометр типа МСС.

Диаграмма делает один оборот в сутки. Привод диаграммы осуществляется с помощью синхронного двигателя или часового механизма.

Манометры этого типа выпускаются с верхними пределами измерений от 0,25 до Показывающие исамопишущие сильфонные манометры имеют класс точности Сильфонные вакуумметры и мановакуумметры выпускаются класса точности 2,5.

Приборы с одновитковой трубчатой пружиной получили наибольшее распространение и применяются в широком интервале для измерения давления от 1 до 10

Приборы с одновитковой трубчатой пружиной в зависимости от их назначения разделяются на рабочие и образцовые. Рабочие приборы в свою очередь подразделяются на приборы повышенной точности, контрольные и технические. Приборы, предназначенные для измерения с повышенной точностью, изготовляются в виде манометров (МТИ) и вакуумметров (ВТИ) классов точности 0,6 и 1 и мановакуумметров (МТИ) класса точности 1. Контрольные показывающие манометры и вакуумметры, предназначенные для поверки

технических приборов на месте их установки, изготовляются с одной стрелкой класса точности 0,6 и могут быть выполнены с двумя стрелками класса точности 1. Технические манометры, вакуумметры и мановакуумметры выпускаются классов точности 1; 1,6; 2,5 и 4. Образцовые приборы изготовляют классов точности 0,16; 0,25 и 0,4 в виде показывающих манометров типа МО и вакуумметров типа ВО. Кроме образцовых приборов указанных Классов находятся в применении образцовые манометры и вакуумметры классов точности 0,2 и 0,35, выпускавшиеся ранее. Манометры образцовые типа МО выпускаются с верхними пределами измерений от 1 до

В приборах с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 10-2-9 и 10-2-12) перемещение свободного конца пружины передается на стрелку с помощью секторного передаточного механизма. Этот механизм позволяет выполнять концентрическую шкалу с углом в 270°. Имеются отдельные типы приборов с трубчатыми пружинами Бурдона, у которых перемещение свободного конца передается на стрелку с помощью рычажного передаточного механизма, состоящего из поводка и дугообразного рычага. Шкала у приборов с таким передаточным механизмом может быть выполнена только эксцентрической с углом 90°.

Рис. 10-3-4. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной.

На рис. 10-3-4 схематически показано устройство показывающего манометра с одновитковой трубчатой пружиной Бурдона. Один конец трубчатой пружины 1 закреплен в держателе 2, скрепленном с корпусом манометра. Внизу держатель снабжен шестигранной головкой и радиальным штуцером 3 с резьбой для присоединения к объекту, где надлежит измерить избыточное давление среды. Приборы давления изготовляются также с осевым штуцером, располагаемым сзади корпуса прибора. Свободный конец пружины, закрытый пробкой с серьгой и запаянный, соединен с секторным передаточным механизмом, состоящим из поводка 4, сектора 5 и трибки 6, на оси которой укреплена стрелка 7. Спиральная пружина 8, прижимающая зубцы трибки к зубцам сектора, устраняет мертвый ход.

Под влиянием измеряемого избыточного давления пружина деформируется и тянет поводок. Поводок поворачивает зубчатый сектор и соответственно трибку со стрелкой. Передвигающаяся вдоль шкалы стрелка показывает значение измеряемого избыточного давления. Перемещение свободного конца пружины, а следовательно, и угол поворота стрелки практически пропорциональны измеряемому давлению, поэтому шкала таких приборов равномерна.

Регулировка хода стрелки осуществляется изменением длины плеча сектора со стороны поводка.

Секторный передаточный механизм у манометров типа использующих одновитковую пружину с эксцентричным каналом (рис. 10-2-12), по своему устройству аналогичен секторному механизму, показанному на рис. 10-3-4. Манометры типа выпускаются заводом «Манометр» с верхними пределами измерений от 1600 до класса 1.

Вакуумметры с одновитковой трубчатой пружиной по своему устройству аналогичны манометру (рис. 10-3-4). Если штуцер прибора соединить с пространством, в котором создано разрежение, то трубчатая пружина будет скручиваться и ее свободный конец будет перемещаться не вверх, как при измерении избыточного давления, а вниз. Поэтому стрелка вакуумметра будет двигаться в отличие от манометра справа налево. Чтобы сделать движение стрелки обычным, конец трубчатой пружины закрепляют с правой стороны держателя. Однако прямое движение стрелки не является обязательным и вакуумметры могут быть выполнены как с прямым, так и с обратным движением стрелки. Вакуумметры выпускаются с диапазоном измерения от —1 до (от —0,1 до 0 МПа). В применении имеются вакуумметры с верхним пределом измерения

Мановакуумметры с одновитковой трубчатой пружиной отличаются от рассмотренного выше манометра в основном шкалой, которая выполняется у них двусторонней. Шкала, расположенная слева от нуля, служит для измерения вакуума в диапазоне от —1 до до а справа от нуля находится шкала для измерения избыточного давления, которая выполняется с верхними пределами измерения от 0,6 до

Устройство манометров и вакуумметров повышенной точности, контрольных с одной стрелкой и образцовых в принципе ничем не отличается от прибора, показанного на рис. 10-3-4. Большая точность этих приборов, особенно образцовых, по сравнению с техническими приборами достигается главным образом тщательным изготовлением и применением материалов высокого качества.

Контрольные манометры и вакуумметры двухстрелочные имеют две трубчатые пружины, закрепленные в одном держателе и работающие одновременно от одного штуцера. Они имеют два передаточных механизма, две стрелки и две шкалы соответственно каждой пружине.

Механические самопишущие приборы давления с одновитковой трубчатой пружиной в практике технологического контроля на тепловых электростанциях распространения не получили. В других же отраслях промышленности они находят ограниченное применение.

При выборе шкалы прибора с одновитковой трубчатой пружиной необходимо, чтобы рабочий предел измерения избыточного

давления был не менее верхнего предела измерения при постоянном давлении и не менее 2/3 верхнего предела измерения при переменном давлении .