Гидравлика: Лабораторный практикум, страница 6

                                                (1.20)

                        (1.21)

где F – площадь поршня, F=1 см²; G – вес упомянутого груза в воздухе; m – масса груза; , – плотности воздуха и материала груза.

1.6. Деформационные (пружинные) манометры

Деформационные манометры являются наиболее распространенным видом приборов для измерения давления. Ими охватывается диапазон измерения от 10^-3 кгс/см² до 10⁴ кгс/см². Погрешности их составляют от 0,16 до 4 %. Они выпускаются не только в обыкновенном исполнении, но и в виброустойчивом, антикоррозионном, пыле-, брызго- и взрывозащищенном исполнениях.

Деформационные манометры строятся на основе упругих чувствительных элементов, с помощью которых давление преобразовывается в механическое перемещение. Применяют следующие основные типы упругих чувствительных элементов: мембраны и мембранные коробки; сильфоны; пружины Бурдона (рис. 1.5).

Плоская мембрана (рис. 1.5, а, б) имеет относительно высокую жесткость, малую чувствительность и небольшое допускаемое перемещение. В связи с этим плоские мембраны сравнительно редко используют в механических преобразователях статического давления. Вместе с тем их часто применяют в электрических преобразователях быстроменяющихся давлений (тензометрических, емкостных и др.).

Мембранная коробка (рис. 1.5, в) состоит из двух спаянных или сваренных гофрированных мембран. Характеристика мембранной коробки более благоприятна, чем отдельной мембраны.

Мембранный блок (рис. 1.5, г) состоит из двух или нескольких последовательно и жестко соединенных между собой мембранных коробок. Блоки позволяют существенно увеличить чувствительность с сохранением прочности.

Вялая мембрана с пружиной (рис. 1.5, д) обычно изготавливается из резины или прорезиненной ткани. Она позволяет получить значительное перемещение при сравнительно небольших размерах. Обычно мембрана имеет формированный гофр, в результате чего эффективная площадь изменяется незначительно от перемещения.

Сильфон (рис. 1.5, е) представляет собой металлическую трубку с глубокими поперечными гофрами. Обладает стабильной эффективной площадью и достаточно высокой чувствительностью.

Трубка Бурдона (рис. 1.5, ж) – наиболее распространенный упругий элемент. Представляет собой изогнутую по дуге окружности трубку 1 эллиптического или плоскоовального сечения с одним запаянным концом. Большая ось овала перпендикулярна плоскости оси трубки. Измеряемое давление p₂ передается внутрь трубки через открытый конец. Под действием давления овальное сечение трубки деформируется: большая ось овала уменьшается, малая – увеличивается. При такой деформации каждого сечения длина одной части (СД) волокон материала трубки увеличивается, а другая (АВ) – уменьшается. Благодаря возникающим напряжениям (на волокнах СД – растягивающим, на волокнах АВ – сжимающим) появляется момент М, разгибающий трубку. Запаянный конец совершает поступательное движение, изменяет центральный угол α и через тягу 2 поворачивает зубчатый сектор 3 и находящуюся с ним в зацеплении шестерню 4. Вместе с шестерней поворачивается закрепленная на ней стрелка 5, перемещающаяся вдоль шкалы 6.

Все рассмотренные типы упругих элементов могут использоваться в манометрах абсолютного и вакуумметрического давления. Для измерения абсолютного давления одну из полостей откачивают до достаточно глубокого вакуума и надежно герметизируют. При измерении избыточного или вакуумметрического давления одну из полостей сообщают с атмосферой.

Для дистанционной передачи показаний деформационных манометров используются различные передающие преобразователи, воспринимающие перемещение чувствительного элемента и преобразующие его в выходной сигнал, который управляет работой последующих устройств – вторичного прибора, ЭВМ и др.

К основным типам передающих преобразователей относятся следующие: тензометрические, индуктивные и дифференциально-трансформаторные. В отдельных случаях применяют преобразователи с обратной связью для осуществления компенсационного способа измерения.