Контроль и регулирование параметров технологического процесса

Приборы для измерения давления. Мембранные манометры.

Устройство, принцип работы.

Манометр прибор, измеряющий давление жидкости или газа.

В манометрических приборах, предназначенных для измерения малых значений давления, в большинстве случаев используют мембраны, мембранные коробки или сильфоны. Соответственно эти приборы могут называться мембранными или сильфонными манометрами.

Мембранный манометр–это деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является мембрана или мембранная коробка.

Мембранные манометрические приборы с компактным центрально-осевым передаточным механизмом (рисунок 1).

Рисунок 1 Показывающий манометрический прибор на основе мембраны

1 - мембрана;

2 - площадка;

3 - передаточный механизм;

4 - держатель;

5 - стрелка

Мембрана 1 герметично припаяна к площадке 2, с которой образует рабочую полость чувствительного элемента. Центр мембраны имеет снаружи полированную площадку, с которой соприкасается шарик передаточного механизма 3, представляющего собой компактное устройство с миниатюрным рычажно-секторным механизмом (рисунок 2).

Рисунок 2 Схема и вид центрально-осевого передаточного механизма

а) схема центрально-осевого передаточного механизма

б) вид центрально-осевого передаточного механизма

1 - основание;

2 - поворотная ось;

3 - шаровая опора;

4 - упор;

5 - зубчатый сектор;

6 - трубка;

7 - спиральная пружина;

8 - плата верхняя;

9 - стойка

Измеряемое давление через подводящий штуцер держателя 4 поступает в рабочую полость чувствительного элемента, перемещая центр мембраны 1. Этот сдвиг передается центрально-осевым передаточным механизмом на стрелку 5 (рисунок 2).

Диапазон измеряемого давления определяется свойствами мембран и ограничивается для таких конструкций, как правило, в пределах от 0 до 2,5…100 кПа.

При этом класс точности может составлять 1,5; 1,0; 0,6; 0,4, а в ряде
случаев 0,25 при размахе шкалы до 270^о, а в отдельных случаях до 330^о.

Мембраны изготовляются из различных бронз, нержавеющей стали.

Приборы выпускаются в корпусах малых (63 мм), средних и больших диаметров (100 и 160 мм).

Центрально-осевой передаточный механизм (рисунок 2) используется в ряде типов мембранных манометрических приборов. На основании 1 (рисунок 2) установлена поворотная ось 2 с закрепленными на ней под углом примерно 90° шаровой опорой 3 и упором 4. Конец упора соприкасается с нижней частью зубчатого сектора 5, установленного в паре с трубкой 6. На оси трубки закреплена спиральная пружина 7, устраняющая вибрации при прямом и обратном ходе.

Верхняя плата 8 со стойками 9 обеспечивает дополнительную опору трубке и оси зубчатого сектора.

Механизм работает следующим образом. Воздействие на шаровую опору приводит посредством осевого смещения поворотной оси к повороту упора. Последний перемещает сектор, который зубчатым зацеплением поворачивает трубку.

Центрально-осевой передаточный механизм конструктивно несложен, но при изготовлении требует достаточно высоких технологий обработки металла.

Мембраны нашли применение в качестве чувствительных элементов при измерении малого и среднего давления особенно вязких и загрязненных сред. Такие приборы менее чувствительны к вибрациям и пульсациям измеряемой среды, применимы при соответствующей защите мембраны для работы с агрессивными средами. Главным недостатком является малый ход мембраны (1,5…2 мм), что предопределяет повышенные требования к передаточному трубко-секторному механизму.

В серии приборов напоромеров, тягомеров, тягонапоромеров НМП-100, ТмМП-100, ТНМП-100 (рисунок 3) в качестве чувствительного элемента используется мембранная коробка 1, закрепленная на основании 2 каркаса 3. Измеряемое давление Р_изм подается через подводящий штуцер 4 внутрь мембранной коробки, что вызывает перемещение ее незакрепленного жесткого центра, которое передается на тягу 5 и приводит в действие коромысло 6. Длиной тяги также регулируется нулевое показание прибора. От коромысла через плечо 7 перемещение поступает на шибер 8, посредством которого линейное движение преобразуется в угловой сдвиг оси 9, на которой закреплена стрелка 10. Таким образом величина измеряемого давления отображается перемещением стрелки на шкале прибора 11.

Рисунок 3 Мембранный манометрический прибор типа НМП

а - вид измерительной части;

б - схема

1 - мембранная коробка;

2 - основание;

3 - каркас;

4 - подводящий штуцер;

5 - тяга;

6 - коромысло;

7 - плечо;

8 - шибер;

9 - ось;

10 - стрелка;

11 - шкала;

12 - корпус;

13 - стекло;

14 - стопорное кольцо;

15 - упор

Прибор монтируется в прочном литом из алюминиевого сплава корпусе 12. Каркас крепится в корпусе с помощью подводящего штуцера. Стекло 13 фиксируется стопорным кольцом 14.

Упор 15 предназначен для исключения необратимой деформации мембранной коробки при воздействии давления, выше предельно допустимого.

Смещенно-осевой передаточный механизм, состоящий из тяги, коромысла, плеча и шибера, не совершенен для сегодняшнего уровня технологий с большим запасом люфтов и настроечных винтов.

Поэтому класс точности мембранных манометров типа МП не выше, чем 1,5, а угол поворота указательной стрелки - угол размаха шкалы - не
превышает 90^о.

4