Устройство и принцип работы манометра
Рассмотрим принцип действия манометров разных типов.
Как работает пружинный манометр?
Манометры на основе трубки Бурдона способны измерять давление до сотен МПа, и широко применяются в гидроприводе, пневмоприводах, системах отопления водоснабжения.
Для чего манометр заполняют глицерином?
Что такое образцовый манометр
Образцовые манометры обычно имеют устройства дополнительной настройки и корректировки, например может быть предусмотрена возможность температурной корректировки. К механизмам образцовых манометров предъявляются высокие требования они изготавливаются с высокой точностью.
Как устроен диафрагменный манометр?
В качестке чувствительного элемента в диафрагменном манометре используется мембрана, которая воздействует на механизм, соединенный со стрелкой. Подводимое к манометру измеряемое давление деформирует мембрану, которая в свою очередь заставляет перемещаться стрелку.
Диапазон измерения диафрагменного манометра зависит от жесткости и площади мембраны.
Диафрагменные манометры пригодны для работы с агрессивными средами, их используют для измерения давления в:
Параметры манометров
При выборе манометров следует учитывать следующие параметры:
Шкала манометра
На манометре может быть нанесено несколько шкал, для измерения давления в различных единицах.
На представленном манометре нанесены шкалы для измерения давления в МПа и psi. Прибор показывает давление 250 Bar или 3500 psi.
Условное обозначение манометров
В обозначении прибора указывается:
Например, для манометра с порядковым номером 0001, пределом 100, единицей измерения МПа, классом точности 1, обозначение будет выглядеть:
Производители манометров могут устанавливать свои правила маркировки, однако принцип обозначения и основные параметры, указываемые в шифре остаются аналогичными тем, что показаны в примере.
Energy
education
сайт для тех, кто хочет изучать энергетику
Метрология и автоматизация
Измерение давления
Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
3. Манометр с трубкой Бурдона
Манометр с трубкой Бурдона используется для измерения избыточного давления от 0.6 до 70 бар. Он относится к механическим средствам измерения давления и работает без электропитания.
Трубка Бурдона – это кольцеобразная трубка с овальным сечением. Давление измеряемой среды действует на внутреннюю поверхность трубки и вызывает перемещение незакрепленного конца трубки. Это движение является измерением давления и отображается посредством механизма. Это движение является мерой величины давления и отображается посредством механизма.
Один конец С-образной трубки Бурдона открыт, второй, именуемый наконечником — закрыт. Открытый конец соединяется с муфтой, имеющей впускное отверстие внутрь трубки. Источник давления подсоединяется к муфте, таким образом давление идет от источника через впускное отверстие и попадает в трубку.
При приложении давления трубка Бурдона приходит в движение. В зависимости от конструкции элемента и вида приложенного давления трубка стремится либо выпрямиться, либо свернуться спиралью. Правда, смещение наконечника при приложении давления незначительно, в большинстве случаев оно составляет не более одного сантиметра. При этом величина смещения наконечника пропорциональна величине приложенного давления. Манометр, с которым соединен наконечник, преобразует это небольшое смещение наконечника в движение стрелки, которое может быть считано.
Помимо С-образной трубки Бурдона существует спиральная трубка Бурдона, принципиальное устройство которой то же, что и у С-образной, за исключением того, что трубка в данном случае имеет форму спирали.
Такая намотка делает возможным распрямление трубки в большей степени, чем С-образной. В конечном итоге смещение наконечника трубки при приложении давления больше, чем у С-образной. Поскольку для некоторых измерительных приборов требуется большее смещение, чем у С-образной трубки, такое увеличение с использованием спиральной трубки считается преимуществом.
Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2021. All rights reserved.
Трубка Бурдона и одна более чем 160-летняя традиция измерения давления, которая сохранилась до настоящего времени
Поскольку инновационное колесо продолжает вращаться на более высоких скоростях, более 160 лет технология измерения давления жидкости продолжает использоваться сегодня. Трубка Бурдона, разработанная в 1849 году французским инженером Эженом Бурдоном и носящая его имя, остается наиболее распространенным методом измерения механического давления. Это наиболее часто используемые упругие элементы в механических датчиках, популярные сегодня благодаря их простой и надежной конструкции.
В 1849 году во время строительства паровой машины Бурдон заметил, что спиральная спираль трубы, используемой для конденсации пара, была сплющена. Чтобы это исправить, он заблокировал его на одном конце и под давлением на другом. Следовательно, катушка начала развиваться, когда трубка восстановила свое круглое поперечное сечение. Заинтригованный увиденным, Бердон провел многочисленные эксперименты, в результате которых был получен манометр, основанный на прогибе изогнутой трубки с эллиптическим поперечным сечением.
Простота трубок Бертона облегчает их эксплуатацию и поддержание в оптимальных рабочих условиях. Они по-прежнему могут работать в широком диапазоне давлений и обеспечивают высокую степень точности (смещение до 0,1%). Поскольку им не требуется внешний источник питания, они не чувствительны к колебаниям напряжения и перебоям в электроснабжении.
Имя изобретателя 19-го века, Well Burdon, обязательно связано с богатым наследием, сохранившимся до наших дней — классическим решением измерения давления с многочисленными преимуществами — трубкой Бурдона. «В 2005 году Bourdon Haenni стала частью Baumer Group и в настоящее время является высокотехнологичным центром по разработке механических измерительных приборов, чьи ценности и дух новаторства все еще живы. В 2016 году группа объединила сегмент контрольно-измерительных приборов под брендом Bourdon® », — сказал Senior Engineer.bg, который предлагает продукцию Baumer Group на болгарском рынке.
«Баумер, как и Бурдон, является новатором. «Таким образом, группа видит в каждой ситуации возможность открывать и разрабатывать новые и уникальные методы, технологии или процессы. Baumer продолжает выпускать продукцию мирового класса Bourdon, добавляя к процессу новые и современные методы производства и качества, которые обеспечивают значительные преимущества для широкого спектра промышленных областей », — сказала София. К ним относятся нефть и газ, военно-морской, пищевой, авиационный, распределение электроэнергии, очистка воды и очистки воды и т. Д.
Производственный цикл труб Burondon охватывает несколько этапов. Он начинается с гибочной машины, на которой металлические трубы приобретают характерную форму «С» и режутся по длине. Затем продукты проходят стадию сварки, частичную термообработку и цикл избыточного давления. Окончательные технологические операции включают в себя тщательную сборку прибора с последующей настройкой и калибровкой с использованием полуавтоматического оборудования.
Все измерительные приборы и решения ведущего производителя, включая манометры, датчики перепада давления, реле давления, реле перепада давления, термометры, термостаты, датчики давления, температуры, разделительные мембраны и др. Baumer предлагает болгарский рынок Sophia.
Устройство и принцип действия манометра
Деформационный манометр Бурдона
Манометр (от греческого manos – редкий, неплотный и metreo-измеряю) – прибор для измерений избыточного давления (давления выше атмосферного) паров, газов или жидкостей, заключенных в замкнутом пространстве. Разновидностью манометра является вакуумметр – прибор для измерений давления, близкого к нулю и мановакуумметр прибор для измерений разряжения и избыточного давления.
Самыми популярными у потребителей являются манометры с трубкой Бурдона или деформационные манометры, конструкцию которых придумал Э. Бурдон в 1849г.
Трубка Бурдона – главный конструктивный элемент манометра, его чувствительный элемент, являющийся первичным преобразователем давления.
Трубка Бурдона выполнена обычно из латуни или фосфористой бронзы, имеет на низкие давления форму полукруга, на средние и высокие давления форму витка. Одним концом трубка соединена с входным штуцером манометра, который является присоединительным элементом к измеряемой среде а второй конец запаян и расположен консольно. Путем применения трубок более сложной формы (спиральной, винтообразной) можно получать приборы с большей чувствительностью, но меньшим пределом измерения.
Принцип действия деформационных манометров.
Под давлением среды консольно расположенный конец трубки Бурдона перемещается – трубка старается распрямиться. Величина этого перемещения пропорциональна величине давления.
Несложная рычажно-зубчатая передача приводит в движение стрелку, указывающую на шкале прибора величину давления. Такое устройство имеют большинство манометров отечественных марок МП, МТП, ДМ ТМ, М 3/1, ОБМ, МТИ, МПТИ, МО, немецкие манометры Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG и манометры других производителей.
Схема устройства манометра с трубкой Бурдона
1-трубка Бурдона, 2-тяга передаточного механизма, 3-зубчатый сектор, 4-стрелка, 5-штуцер
Для предотвращения повреждения деформационных манометров из-за значительных перепадов давления в измерительных системах предусматривается кран или клапан, отключающий прибор в промежутках между измерениями.
Измерения давления. Эволюция деформационных манометров
А. Л. Журавель, ЗАО «ВИКА МЕРА»
Измерения давления составляют значительную часть всех измерений, производимых в науке и промышленности. Это связано с чрезвычайным многообразием применения давления во всех сферах человеческой деятельности.
Принято считать, что первые жидкостные манометры были созданы в 1643 году итальянскими учеными Торричелли и Вивиани,учениками Галилео Галилея, которые при исследованиях свойств ртути в трубках обнаружили наличие атмосферного давления,что и привело к созданию ртутного барометра. В последующие годы во Франции (Б. Паскаль и Р. Декарт) и в Германии (О. Герике) были созданы различные разновидности жидкостных барометров, в том числе и с водяным заполнением.
В1845 году швейцарский инженер Р. Шинц изобрел трубчатый чувствительный элемент для измерения давления. Эту дату и принято считать датой создания деформационных манометров.
Вот уже более 160 лет большинство показывающих манометрических приборов функционируют на основе деформационных чувствительных элементов. Действие таких устройств основано на зависимости деформации или изгибающего момента упругих чувствительных элементов от давления, определяемого перемещением или усилием, развиваемым упругим элементом.
Первое промышленное производство трубчатых деформационных манометров было организовано французом Э. Бурдоном в 1949 году, который использовал при измерении давления согнутую плоскоовальную трубку, получившую в дальнейшем широкое распространение и названную его именем (трубка Бурдона). В 1849 году Э. Бурдон запатентовал свое изобретение одновитковой трубчатой пружины, и оно получило широкое распространение в мире из-за простоты использования, безопасности, высокой чувстительности, линейности и точности измерительного элемента.
Также в 1849 году в Германии Б. Шеффер запатентовал диафрагменный манометр, который вместе с трубкой Бурдона произвел революцию измерений давления в промышленности.
В том же 1849 году француз Ф. Ричард приобрел у Э. Бурдона лицензию на производство барометров с металлическими трубками Бурдона.
К1913 году компания Ф. Ричарда выпустила более 64000 манометров с трубкой Бурдона подтоварной маркой RF.
Товарный знак «Richard Felix»
В1952 г. Э. Эшкрофт (США) приобрел патентные права на изобретение Э. Бурдона и стал одним из крупнейших производителей датчиков давления.
По окончании 2-й мировой войны необходимость в восстановлении послевоенной экономики привела к созданию в 1946 году благодаря личному энтузиазму А. Виганда компании «WIKA GmbH» в Германии.
А. Виганд (1946)
И уже в 1956 году компанией был освоен выпуск всех типов манометров, в том числе и деформационных.
В 1970 году WIKA становится номером 1 среди изготовителей манометров в Европе. В то время компания имела около 880 работников, производила 22500 манометров в день и достигла годового оборота в 50 миллионов DM.
У. Виганд (1967-1996)
В 2008 году годовой оборот компании уже составил 500 миллионов евро.
Развитие и изготовление на основе высоких технологий в современных производственных участках, находящихся в собственности компании в Германии, Бразилии, Китае, Индии, Канаде, Швейцарии, Южной Африке и США, являются лучшей гарантией успеха компании.
А. Виганд (с 1996 г. по настоящее время)
Более чем 43 миллиона качественных приборов поставляются в более чем 100 стран ежегодно. Приблизительно 350 миллионов измерительных приборов WIKA используются во всем мире.
Разработка и производство манометров с упругим чувствительным элементом на основе трубки Бурдона всегда составляли значительную часть производственной программы компании WIKA. И в настоящее время компания предлагает свыше 40 типов этих манометров.
Чем характеризуется успех их производства?
Манометры с упругим чувствительным элементом широко распространены в сфере технических измерений давления благодаря своей прочности и простоте использования.
Они содержат чувствительные элементы, которые упруго меняют свою форму под воздействием давления.
Как правило, чувствительные элементы исполняются из медных сплавов, легированных сталей или из специальных материалов, если речь идет о специфических измерительных задачах.
Давление измеряется по отношению к исходному давлению (эталонное давление). В качестве исходного давления служит, как правило, атмосферное давление. Это означает, что манометр указывает насколько измеренное давление ниже или выше атмосферного давления, присутствующего в момент измерений (манометр избыточного давления).
Существует стандартный ряд измеряемых диапазонов, давление указывается стрелкой на циферблате.
Манометры с гидрозаполнением используются для измерения давления в услових сильных пульсаций и/или вибраций.
Функцию сигнализации можно обеспечить путем комбинирования манометра с электроконтактами.
Для автоматизации производственных процессов манометры комбинируются с датчиком выходного электрического сигнала, например 4-20 мАТрубчатые пружины представляют собой кругообразно согнутые
Манометр с трубкой Бурдона
трубки с овальным поперечным сечением. Давление измеряемой среды воздействует на внутреннюю сторону этой трубки, в результате чего овальное поперечное сечение принимает почти круглую форму.
В результате искривления пружинной трубки возникают напряжения в кольцах трубки, которые разгибают пружину. Незажатый конец пружины выполняет движение, пропорциональное величине давления. Движение передается посредством стрелочного механизма на шкалу.
Для измерений давления до 40 или 60 бар применяются, как правило, согнутые с углом витка около 2700, кругообразные пружины. Для измерений давления с более высокими значениями используются пружины с несколькими лежащими друг над другом витками и одинаковым витковым диаметром (винтовая пружина) или со спиралеобразными витками, лежащими в одной плоскости (плоская спиралевидная пружина).
Трубчатые пружины обладают сравнительно низким перестановочным усилием. Поэтому их защита от перегрузки может проводиться только с ограничениями.
Показания устнавливаются в диапазонах от 0..Д6 до 0. 7000 бар при точности показаний (классе) от 0,1 до 4,0%.
В1953 году «Texas Instruments» (Tl) приобрела лаборатории С. Уордена.
В 1962 году У. Бак запатентовал высокоточный барометр, который использовал в качестве чувствительного элемента кварцевую трубку Бурдона. Однако судьба этого патента в отношении коммерческого использования неизвестна.
В то же время в начале 60-х годов работы в TI Дж.Дамрела и Дж. Фрута привели к созданию моделей 140 и 142 и документа «Новые концепции высокоточных измерений и контроля давления».
В новых приборах предлагались улучшенное разрешение, дизайн, гистерезис и переносимость по сравнению с обычными приборами измерения давления. Разрешение этих оригинальных приборов TI составляло 1 часть на 100 000.
В основе трубки Бурдона находилось кварцевое зеркало, которое использовалось для определения положения или отклонения трубки Бурдона при поступлении давления.
Источник света, направленного на зеркало, отражался обратно в пару фотоэлементов, что показывало сумму углового отклонения трубки Бурдона.
Механический цифровой счетчик указывал смещение от нулевого, которое умножалось на коэффициент масштабирования при условии,
«Riska» XR-38 Sensor
Различные диапазоны давления имели различные сечения и разные толщины стенок. Корректировка для получения точного диапазона давления достигалось путем травления кварца плавиковой кислотой.
Винтовая кварцевая трубка Бурдона затем становилась неотъемлемой частью сборной конструкции, которая включала: кварцевое зеркало, кварцевую пружину, монтажный блок, корпус, пневматические фитинги и стеклянную капсулу. Сложность сборки прибора была на уровне создания произведений искусства.
Первый кварцевый манометр «Mensor» (QM) был представлен в 1969 году, после чего в 1970 году появился и кварцевый манометр/контроллер (QM/C).
В начале 1970-х годов QM начал использоваться для метрологических приложений в основном в калибровочных лабораториях, в авионике и в научных исследованиях. QM первым представил не прямые показания прибора.
Специальные диаграммы интерполяции были использованы для определения точных измерений давления.
Датчик давления «Mensor»
В 1972 году «Mensor» представил первый кварцевый манометрс трубкой Бурдона, который был в состоянии обеспечить прямые показания давления в единицах давления (мм рт.ст., мбар, кПа и т.д.).
В 1976 году в «Mensor» был разработан цифровой датчик давления (мод. 11 600), который также использовал трубку Бурдона из плавленного кварца.
В то время как QM и QM/C были в съемной капсуле, модель 11600 уже была несъемной.
«Mensor» также использовал трубку Бурдона из плавленного кварца в своем втором контроллере давления в 1983 году (модель PCS200).
В начале 1970-х «Ruska» решила развивать свое третье поколение манометров с использованием кварцевой трубки Бурдона. Этот прибор, известный как DDR-6000, был предназначен для точных измерений давления и контроля.
Сборка кварцевого DDR-6000 напоминала сборку гравиметра Уордена с точки зрения сложности и внешнего вида.
В 1980-х годов TI принял решение о продаже кварцевых манометров с трубкой Бурдона в «Halliburton». После короткого пребывания в «Halliburton» линия TI «Давление»
была продана «Mensor» в 1990 году. Поэтому многие из манометров, которые были разработаны первоначально учредителями «Mensor», когда они работали в TI, нашли свой путь обратно «домой» в «Mensor».
В начале 1990-х годов в «Mensor» увидели потенциальные возможности и преимущества кремниевых пьезорезистивных датчиков и начали разработку новой линии приборов для измерений давления.
В начале 1990-х годов «Mensor» продолжала продавать и обслуживать кварцевые манометры с трубкой Бурдона, в том числе и из TI продукции.
К середине 1990-х годов «Mensor» остановил свое производство кварцевых манометров с трубкой Бурдона.
За 50-летнюю историю кварцевых манометров с трубкой Бурдона Ruska в настоящее время остается единственной компанией,которая до сих пор продолжает их производство и продаж.
В 1993 году компания «Druck» приобрела «Ruska», а через три года «General Electric» (GE) приобрела «Druck».
В 2006 году компания «WIKA» приобретает компанию «Mensor» с целью объединения инновационных технологий при производстве высокоточных преобразователей давления.
В 2007 году создается подразделение «WIKA Calibration line».
Объединение инновационных технологий «WIKA» и «Mensor» в 2009 году позволило начать производство нового цифрового преобразователя давления модели СРТ6180 с характеристиками, отвечающими последним требованиям в области высокоточных средств измерения давления:
ХРОНОЛОГИЯ
1944 «Ruska» основана в Хьюстоне, штат Техас
1940 С. Уорден изобрел кварцевый гравиметр
1953 «Texas Instruments» приобретает «Worden Labs»
1960 «Texas Instruments» выпускает кварцевый манометр (мод.140)
1960 «Ruska» начинает работы над кварцевыми манометрами
1960 «Worden Labs» создает кварцевую винтовую трубку Бурдона
1964 «Ruska» приобретает «Worden Labs»
1966 П. Дамрел и Дж.Фрут патентуют в «Texas Instruments» кварцевые манометры
1968 «Ruska» запускает в производство кварцевый манометр (мод. XR-38) и тестер давления мод. 3820
1969 Основание компании «Mensor» в Хьюстоне, штат Техас
1969 «Mensor» запускает в производство кварцевый манометр (мод. 10 100)
1970 «Mensor» запускает в производство кварцевый манометр/контроллер (мод. 10 205)
1972 «Ruska» запускает в производство кварцевый манометр/контроллер (мод. DDR6000/6010)
1975 Р. Уорден, К. Солис и Л. Линтон патентуют на «Ruska» DDR6000
1976 «Mensor» запускает в производство кварцевый цифровой датчик давления (мод. 11 600)
1976 «Mensor» запускает в производство кварцевый цифровой преобразователь давления (мод. 11 603)
1983 «Mensor» запускает в производство кварцевый регулятор давления (мод. PCS200)
1980 «Texas Instruments» продает производственную линию кварцевых манометров в «Halliburton»
1980 «Ruska» запускает в производство мод. 7000/7010.
1987 «Mensor» запускает в производство кварцевый манометр (мод. PCS100)
1990 «Mensor» приобретает линию кварцевых манометров от «Halliburton»
1992 «Mensor» прекращает производство всех кварцевых датчиков
1993 «Druck» приобретает «Ruska»
1996 «General Electric» приобретает «Druck»
