Контроль и регулирование параметров технологического процесса

Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Манометр с одновитковой трубчатой пружиной (с отверстием) предназначен для крепления прибора на аппарате, в котором измеряется давление.

Принцип действия деформационных средств измерения давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента. Различают три основных формы чувствительных элементов, получивших распространение в практике измерения: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Наибольшее распространение получили манометры с одновитковой трубчатой пружиной (рисунок 1).

Рисунок1 Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Трубчатая пружина представляет собой полую трубку эллиптического
сечения 5, согнутую по дуге окружности на угол = (180°–270°). Один конец трубки жестко соединен с держателем 1. Держатель имеет резьбовой ниппель 14. Свободный конец трубки закрыт и с помощью поводка 11 соединен с зубчатым сектором 9. Последний, поворачиваясь вокруг оси 13, вращает находящуюся с ним в зацеплении шестеренку (трубку) 8 со стрелкой 4. Винт 12 служит для регулировки коэффициенты передачи трибосекторного механизма. Для устранения мертвого хода стрелки, вызванного наличием люфтов в соединениях, передаточный механизм снабжен упругой спиральной пружиной 7. Внутренний конец пружины крепится на оси стрелки, а внешний 6 - на неподвижной плите механизма 2.

Под воздействием давления среды, подаваемого во внутреннюю полость трубки, последняя несколько распрямляется, свободный конец ее перемещается и тянет за собой поводок. При этом поворачивается зубчатый сектор и находящаяся в зацеплении с ней трубка, а стрелка перемещается по шкале прибора 3, показывая величину измеряемого давления.

Раскручивание трубчатой пружины связано с тем, что при увеличении давления она стремится превратить свое эллиптическое сечение в круглое. При этом малая ось эллипса увеличивается, большая - уменьшается.

Так как длина трубки остается практически неизменной, в ней возникают внутренние напряжения, приводящие к ее раскручиванию и перемещению свободного конца. Изменение угла скручивания выражается уравнением :

,

где  - начальный угол скручивания трубки;

b - величина малой оси эллипса трубки;

b - величина изменения малой оси трубки.

Диапазон измерения давления манометрами с одновитковой трубчатой пружиной составляет 0–100 мПа. Он зависит от модуля упругости, материала трубки, радиуса кривизны, размеров сечения, толщины стенок трубки и других факторов.

Допустимая основная погрешность таких манометров находится в пределах от 0,1 % до 4,0 %.

2