Зависимость перемещения h рабочей точки от приложения давления p является статической характеристикой чувствительного элемента. Несовершенство упругих свойств материалов чувствительных элементов обусловливает наличие упругих и пластических деформаций, что вызывает проявление гистерезиса статической характеристики. Кроме того, может проявляться запаздывание перемещения рабочей точки по отношению к приложенному давлению – так называемое последствие. Рабочий диапазон выбирается в области упругих деформаций с запасом на случай перегрузки чувствительного элемента.
Упругие свойства чувствительных элементов характеризует коэффициент жесткости по силе:
,
где F, Sэ – соответственно сила, действующая на чувствительный элемент, эффективная площадь элемента;
h – перемещение рабочей точки.
Полые одновитковые трубчатые пружины (рис. 5.33, а) имеют эллиптическое или плоскоовальное сечение. Один конец пружины закреплен в держателе, через который подается измеряемое давление. Второй конец глухо запаян и может перемещаться. Под действием разности давлений – внутреннего p и внешнего атмосферного эллиптическое сечение стремится принять форму круга. В результате пружина раскручивается и ее свободный конец перемещается на 1 ¸ 3 мм. Для давлений до 5 МПа трубчатые пружины изготавливают из латуни, бронзы, а для более высоких давлений – из легированных сталей и сплавов никеля.
Сильфонные и мембранные чувствительные элементы имеют более широкие возможности в выборе эффективной площади Sэ. По этой причине их используют для измерения низких давлений.
Сильфон (рис. 5.33, б) представляет собой тонкостенную трубку с кольцевыми гофрами на боковых стенках. Сильфоны бывают цельнотянутыми и сварными. Сильфоны получили широкое применение в манометрах и дифманометрах государственной системы приборов (ГСП).
Мембранные чувствительные элементы имеют более разнообразную конструкцию. Статическая характеристика плоской мембраны (рис. 5.33, в) нелинейна, и перемещение рабочей точки мало. Поэтому они используются лишь в устройствах преобразования давления в силу (пьезоэлектричские преобразователи) или поверхностные деформации (тензопреобразователи).
Гофрированные мембраны и мембранные коробки (рис. 5.33, г, д) имеют улучшенные статические характеристики (они близки к линейному виду).
В напоромерах и тягомерах применяются вялые мембраны (рис. 5.33, е), служащие для герметизации полосы измеряемого давления. Упругие свойства обеспечивает центральная винтовая пружина.
Упругие свойства чувствительных элементов зависят от температуры: например, у трубчатых пружин температурный коэффициент снижения жесткости с ростом температуры достигает 3×10–4 1/°C. Поэтому приборы должны быть защищены от действия высокой температуры. С течением времени накапливаются пластические деформации, снижающие упругие свойства чувствительного элемента, происходит процесс старения прибора. Поэтому в эксплуатации требуется периодическая поверка приборов.
Деформационные манометры разделяются на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные.
На рис. 5.34 приведена схема показывающего трубчато-пружинного манометра с радиальным штуцером. Одновитковая трубчатая пружина 1 одним концом приварена к держателю 2, прикрепленному к корпусу манометра. Нижняя часть держателя имеет штуцер с резьбой, к которому подсоединяется источник давления. Свободный конец пружины 3 запаян и шарнирно соединен с поводком 4. При перемещении свободного конца трубчатой пружины поводок поворачивает зубчатый сектор 5 вокруг оси О, вызывая поворот шестерни (трибки) 6 и сидящей на одной оси с ней показывающей стрелки 7. Для устранения люфта в зубчатом зацеплении применяется специальная пружинка (на рисунке не показана). Статическая характеристика манометра может регулироваться изменением точки закрепления поводка 4 в прорези сектора 5. Промышленностью выпускаются такие манометры с осевым размещением штуцера.
Рис. 5.34. Трубчато-пружинный Рис. 5.35. Самопишущий манометр
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.