Манометр бурдона что это

Манометр

Что такое манометр

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.

Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

при накачивании автомобильных шин;

в обслуживании систем кондиционирования и отопления;

в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;

для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;

в нефтяной и газодобывающей промышленности;

для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р₁). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р₂). При изменении Р₁ уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G₁+ G₂.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

где G₁— масса грузов, G₂— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Задачи

Задача 1

Решение:

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Манометры Бурдона имеют шкалу с 1 000 делениями и по точности показаний сопоставимы с жидкостными манометрами. Температура рабочей воды в стенде при кавитационных исследованиях поддерживается постоянной посредством периодической подачи свежей воды из бассейна в напорный бак центробежным насосом с электродвигателем мощностью N80 кет. [1]

Манометры Бурдона могут быть выполнены и для измерения низких давлений, но такими приборами в практике физических исследований пользуются редко. [2]

Манометры Бурдона изготавливаются также из стекла и кварца. Два типа таких манометров ( мембранный и спиральный) показаны на рис. 2.12. Первый из них снабжен полой мембраной, формой и размерами напоминающей чайную ложку, искривленные поверхности которой и являются элементами, воспринимающими давление. К ручке ложки прикреплена длинная стрелка, позволяющая значительно усиливать смещения, возникающие при изменениях кривизны поверхности из-за изменения разности давлений внутри и снаружи мембраны. [3]

Манометры Бурдона могут быть выполнены и для измерения низких давлений, но такими приборами в практике физических исследований пользуются редко. [4]

Преимущество манометров Бурдона в их низкой стоимости; однако внутренний объем их велик и в связи с тем, что они имеют устройство непроточного типа, затруднено быстрое промывание их. [6]

У манометра Бурдона ( рис. 21) кольцеобразная трубка с эллиптическим сечением сообщается одним концом с сосудом, в котором заключен газ, имеющий избыточное давление. Другой конец крепится к корпусу. Под действием давления трубка стремится расправиться и через передаточный механизм передвигает стрелку по шкале. [7]

Хотя точность манометров Бурдона недостаточна для научных исследований, все же нельзя совершенно отказаться от их применения. Наиболее точным и надежным манометром для измерения высокого давления является, пожалуй, манометр с противовесом ил свободным поршнем, разработанный Амага. Давление газа на столб масла в резервуаре передается нижней части цилиндрического поршня, помещающегося в цилиндре. Давление газа удерживается в равновесии градуированным грузом, давящим сверху на поршень. [8]

Оба типа манометров Бурдона предназначены для работы в системах с агрессивными газами. Чаще всего их используют в качестве так называемых нуль-инструментов. В некоторых промышленно выпускаемых образцах для усиления механического движения мембраны применяют электрические схемы с емкостными или индуктивными элементами, которые удобны Для работы в дифференциальном режиме и позволяют измерять разности давлений порядка 10 2 торр. [9]

Давление измеряют манометром Бурдона или преобразователем давления. [10]

При замыкании контакта, вмонтированного в манометр Бурдона ( рис. 60), по катушке проходит электрический ток; образующееся в результате этого магнитное поле втягивает стержень клапана в катушку и открывает клапан. [14]

Источник

Как манометр обеспечивает безопасность технологического процесса

Далеко не все помнят из школьного курса физики о том, что такое манометр и зачем он необходим. Тем не менее это важный и нужный прибор, а принцип работы манометра несложный.

Он пользуется особенно большой популярностью у автомобилистов и мастеров по ремонту машин, так как позволяет без труда определить состояние колес.

Что такое манометр

Манометр — это физический прибор, который позволяет измерять давление. Чаще всего, его используются на производстве. Там, где повышенное давление жидкости или газа может привести к взрыву или другой опасной ситуации. Самый простой манометр — пружинный.

Также существует мембранный тип. В этом случае строение устройства другое и для измерения применяется мембрана, состоящая из двух пластинок. Мембрана чувствительна к высокому давлению. Один конец мембраны соединен с держателем, а другой конец посредством тяги сообщается с секторным механизмом, преобразующим изменение давление в круговой ход стрелки.

Выбор конкретного типа манометра зависит от того, в каких условиях его предстоит эксплуатировать людям. Некоторые модели используются для того, чтобы работать только с жидкостью, другие измеряют исключительно газовое давление. Механические манометры отличаются высоким уровнем точности и не намного уступают цифровым аналогам.

Помимо производства, диагностики автомобилей, эти приборы также используются в медицине для того, чтобы измерять артериальное давление у человека и вовремя диагностировать гипертонию или гипотонию. В манжету нагнетается воздух (это происходит при механическом нажатии на специальную «грушу» или путем нажатия кнопки в современных электронных вариантах), стрелка отклоняется до тех пор, пока не достигнет максимального значения. После постепенного стравливания воздуха, стрелка начинает движение в обратном направлении в сторону нуля. У электронных моделей вместо стрелки имеется дисплей с цифровой шкалой. Медицинская версия прибора называется тонометром, так как она измеряет не только давление, но и пульс человека.

Тонометры используются не только врачами в больницах и поликлиниках, а их также применяют в домашних условиях. Результаты измерений становятся известными уже через несколько секунд после нажатия кнопки включения. На дисплее отображаются цифры артериального давления, а также параметры, показывающие частоту сердечных сокращений, или пульс. При любом отклонении от нормы пациенту прописывается медикаментозное лечение.

Параметры манометров

При выборе манометров следует учитывать следующие параметры:

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.

Виды манометров

Существуют разные виды манометров. Различные типы используются для разных целей. Это нужно иметь в виду перед тем, как подобрать манометр. От этого зависит стоимость и конфигурация прибора. Необходимо точно определиться, для чего конкретно нужен манометр: измерять давление воздуха в шинах автомобиля или для более сложных производственных операций.

Также можно классифицировать измерители давления в зависимости от того, где они используются:

Отдельная модификация приборов носит название вакуумметры, они используются в том случае, если измеряемая величина ниже, чем атмосферное давление (измеряют разряжение). Если давление малое и Читайте также: Как выбрать евроштакетник для забора: плюсы и минусы, сравнение характеристик

изучение пружинных манометров типа ОБМ (устройство, принцип действия, работа).

Пружинный манометр типа ОБМ

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.

Общий вид пружинного манометра типа ОБМ показан на рис.1.

Рисунок 1 – Пружинный манометр типа ОБМ

Рисунок 2 — Схема устройства манометра с трубкой Бурдона

1-трубка Бурдона, 2-тяга передаточного механизма, 3-зубчатый сектор, 4-стрелка, 5-штуцер

В качестве чувствительных элементов у манометров ис­пользуются трубчатые пружины. Как видно из рис. 3, один конец трубчатой пружины 3 переходит в штуцер 7 для восприятия измеряемого давления. Под действием давления свободный конец манометрической трубки 5 будет деформи­роваться (изгибаться), причем величина упругой деформации пропорциональна измеряемому давлению. В силу этого со­отношения измерительная стрелка 1 за счет перемещения кинематического узла (трибка 2 — сектор 4 — поводок 6) показывает относительно шкалы прибора истинное значение измеряемого давления.

Рисунок 3 – Кинематическая схема манометра с трубкой Бурдона

1-стрелка, 2- трибка, 3 – пружина, 4-зубчатый сектор, 5-датчик давления (манометрическая трубка), 6-поводок, 7-штуцер

Пружинные показывающие и самопишущие манометры ремонтируются силами ремонтных служб метрологического подразделения. Для этого на специальном участке рабочие места должны быть оборудованы резервными стеклами стан­дартного ряда диаметром 60, 100, 160 и 250 мм, стандартны­ми шкалами, специальными съемниками для демонтажа из­мерительных стрелок с осей приборов; струбцинами для крепежа деталей манометров, набором лерок для восстановления забитых резьб штуцеров М 20X1,4, приспособлениями для вычерчивания шкал, наборами пинцетов и часовых луп, на­борами газовых горелок малой величины для пайки чувстви­тельных элементов (пружин).

Наиболее трудоемкими операциями является замена чув­ствительного элемента (трубки) манометра и регулировка кинематического звена «сектор — трибка» (см. рис. 3).

Замену чувствительного элемента прибора производят после его использования для замера давления, превышающе­го максимальное. В результате этого трубка растягивается, возникает остаточная деформация, не подлежащая ремонту. Для ремонта такого прибора производят его полную разбор­ку, штуцер 7

закрепляют в тиски и с помощью газовой горелки демонтируют трубку
5
из платы. После оплавления припоя неисправную трубку извлекают пассатижами, а на ее место после зачистки поверхности устанавливают аналогич­ную манометрическую пружину (на заданный предел измере­ния давления). Место пайки обрабатывают растворителем — канифолью с ацетоном (спиртом) или соляной кислотой.

(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.

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

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%.

Дальнейшее развитие упругих чувствительных элементов было связано с развитием в начале 50-х годов прошлого века высоких технологий, в частности, технологий изготовления упругих элементов из плавленного кварца. Это был достаточно дорогостоящий процесс в основном из-за высокой (2400 °С) температуры плавления и специальных методов производства, особенно, полых кварцевых трубок диаметром менее дюйма. Однако, полезные свойства плавленного кварца, а именно — низкий коэффициент теплового расширения, химическая инертность, низкая термоэластичность и внутренняя вязкость позволили применить их в разработанном С. Уорденом гравиметре, который имел возможность за счет кварцевого чувствительного элемента измерять относительные вариацию ускорения силы тяжести в одну десятимиллионную. Ранние работы К. Боденштейна, Дж.Дамрела и других показали возможность изготовления трубок Бурдона из плавленного кварца. Прежде чем С. Уорден начал изготовление кварцевых трубок Бурдона в «Worden Labs» для «Ruska», он построил несколько моделей низко-го разрешения для использования в научных лабораториях У. Руска, основателя «Ruska».

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,

что число было пропорционально давлению, приложенному к трубке Бурдона. Модели серии 140 быстро нашли применение в калибровочных лабораториях, требующих высокой точности и производительности. Вначале трубки Бурдона были способны измерять давление до 500 фунтов на квадратный дюйм и использовались для измерений избыточного, абсолютного или дифференциального давлений, а также при атмосферном или повышенном давлении для измерений перепада давления. Измерения абсолютного давления достигались путем подключения вакуумного насоса к трубке Бурдона. Другой важной разработкой был высокоточный контроллер давления, который обеспечивал автоматический контроль давления. Новые модели Tl LPC50, LPC100 и модели PSR100 были разработаны, чтобы использоваться в сочетании с манометрами Tl «Precision». Модель PSR100 имела самые высокие возможности контроля давления с максимальным выходом в диапазоне от 100 фунтов на квадратный дюйм. Кварцевые трубки Бурдона были разработаны с условием взаимозаменяемости, чтобы пользователь мог легко устанавливать и удалять различные трубки в разных диапазонах давлений. Tl «Precision» был запатентован в 1966 году и стал первым в коммерциализации высокоточных трубок Бурдона из плавленного кварца. Примерно в то же время в «Ruska» был разработан прибор XR-38 с кварцевой трубкой Бурдона, датчик давления которого был похож на датчик TI в том, что был заключен в стеклянный корпус. Л. Линтон (главный инженер) объединился с «RayWorden» для разработки кварцевой трубки Бурдона для следующего поколения продукции «Ruska» — XR-38 — который был представлен на рынок средств измерений давления в 1968 году.

В конце 1960-х «Texas Instruments» представила второе поколение приборов с кварцевыми трубками Бурдона в виде моделей TI-145 (измеритель) и TI-156 (контроллер). Но далее в связи с трудностями финансирования TI подразделения по манометрическим исследованиям Дж.Фрут принял решение оставить TI и основал новую компанию, деятельность которой посвящалась исключительно созданию высокочных приборов для измерений давления. Эта новая компания стала называться «Mensor». Большинство из основателей «Mensor» работали в TI в подразделении средств измерений давления, включая отделы проектирования, производства и продаж. «Mensor Corporation» была основана в 1969 году, чтобы поднять производство кварцевых манометров на новый уровень «датчик» был похож на дизайн капсулы TI в том, что в нем также использовалось оптическое зондирование с целью устранения любых трений и тепловых эффектов при непосредственном использовании кварцевой трубки Бурдона. Также использовались круговые зеркала, прилагаемые к кварцевой трубке Бурдона, и свет отражался обратно на фотоэлементы. Когда давление прилагалось к кварцевой трубке, зеркало вращалось относительно величины приложенного давления и измерялось напряжение смещения на фотоэлементах. Процесс начинался с изготовления полых кварцевых трубок высокой чистоты (с внешним диаметром — 8 мм и внутренним — 6,5 мм). Токарный станок и множество пламенных факелов были использованы для изготовления полых кварцевых трубок Бурдона на углеродной оправке. Факелы использовались для размягчения кварцевых трубок и формирования спиралей для окончательной сборки. Точный диапазон давления определялся размером трубки.

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 приобрела «Ruska», а через три года «General Electric» (GE) приобрела «Druck». В 2006 году приобретает 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, отве-чающими последним требованиям в области высокоточных средств измерения давления:

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 в Хьюстоне, штат Техас

Манометры Бурдона имеют шкалу с 1 000 делениями и по точности показаний сопоставимы с жидкостными манометрами. Температура рабочей воды в стенде при кавитационных исследованиях поддерживается постоянной посредством периодической подачи свежей воды из бассейна в напорный бак центробежным насосом с электродвигателем мощностью N80 кет.

Манометры Бурдона изготавливаются также из стекла и кварца. Два типа таких манометров (мембранный и спиральный) показаны на рис. 2.12. Первый из них снабжен полой мембраной, формой и размерами напоминающей чайную ложку, искривленные поверхности которой и являются элементами, воспринимающими давление. К ручке ложки прикреплена длинная стрелка, позволяющая значительно усиливать смещения, возникающие при изменениях кривизны поверхности из-за изменения разности давлений внутри и снаружи мембраны.

Манометры Бурдона могут быть выполнены и для измерения низких давлений, но такими приборами в практике физических исследований пользуются редко.

Преимущество манометров Бурдона в их низкой стоимости; однако внутренний объем их велик и в связи с тем, что они имеют устройство непроточного типа, затруднено быстрое промывание их.

У манометра Бурдона (рис. 21) кольцеобразная трубка с эллиптическим сечением сообщается одним концом с сосудом, в котором заключен газ, имеющий избыточное давление. Другой конец крепится к корпусу. Под действием давления трубка стремится расправиться и через передаточный механизм передвигает стрелку по шкале.

Хотя точность манометров Бурдона недостаточна для научных исследований, все же нельзя совершенно отказаться от их применения. Наиболее точным и надежным манометром для измерения высокого давления является, пожалуй, манометр с противовесом ил свободным поршнем, разработанный Амага. Давление газа на столб масла в резервуаре передается нижней части цилиндрического поршня, помещающегося в цилиндре. Давление газа удерживается в равновесии градуированным грузом, давящим сверху на поршень.

Оба типа манометров Бурдона предназначены для работы в системах с агрессивными газами. Чаще всего их используют в качестве так называемых нуль-инструментов. В некоторых промышленно выпускаемых образцах для усиления механического движения мембраны применяют электрические схемы с емкостными или индуктивными элементами, которые удобны Для работы в дифференциальном режиме и позволяют измерять разности давлений порядка 10 2 торр.

Давление измеряют манометром Бурдона или преобразователем давления.

Похожие статьи

Условия предоставления сбербанком кредита на улучшение жилищных условий
Обслуживание зарплатной карты мир в сбербанке Карта мир сбербанк для бюджетников зарплатная минусы

Порядок снятия средств со счета несовершеннолетнего ребенка в сбербанке Пользуемся счетом правильно

Возобновляемая кредитная линия сбербанка для физических лиц

Принцип работы манометра

Все типы манометров работают по одному принципу. Принцип действия любого манометра основан на равенстве между силой деформации пружины (иногда мембраны) и измеряемым давлением. Такие приборы используются в быту и на производстве уже давно, но конструкция осталась практически неизменной.

Общетехнические манометры измеряют давление газа и жидкости в неагрессивной среде, у них может быть два типа конструкции — осевая и радиальная. Их можно применять только в том случае, если измеряемая жидкость или газ не вступают в химическую реакцию со сплавами меди. В противном случае результат измерений во время использования будет недостоверным из-за химической реакции. При соединении с медью образуется новое вещество, которое будет обладать и новыми свойствами.

У электроконтактного устройства есть два электрических контакта для измерения давления. Один соответствует максимуму возможного давления, второй — минимуму. Пользователь должен заранее настроить предельный максимум и минимум обоих контактов. В зависимости от измеряемой среды и ее физических свойств эти показатели могут значительно варьироваться.

Следующий принцип действия данного манометра. Когда давление падает до предельного минимума, цепь размыкается. То же самое происходит в том случае, если давление достигает предельного максимума. При желании можно сделать так, чтобы контакты у прибора не замыкались и не размыкались.

Для того чтобы использовать такой вариант измерения, необходимо:

Пользоваться электроконтактным прибором проще, чем другими версиями. Поэтому многие считают, что он лучше других типов манометров, именно из-за своей простоты в эксплуатации.

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:
ДМ 0001-100 МПа-1
Производители манометров могут устанавливать свои правила маркировки, однако принцип обозначения и основные параметры, указываемые в шифре остаются аналогичными тем, что показаны в примере.

Как пользоваться манометром

Многие знают, для чего нужен манометр, но не понимают, как им пользоваться на практике. Манометр в быту и на производстве измеряет давление газа и жидкости в замкнутом пространстве.

В быту, чаще всего, применяют этот прибор для того, чтобы измерять давление воздуха в шинах машины. Поэтому манометр очень популярен у автолюбителей. Его можно приобрести практически в любых магазинах бытовой техники. Он лучше всего подходит для таких простых операций. Для того чтобы гарантированно получить правильные результаты измерений, необходимо:

Манометр — незаменимый предмет техники для автомобилиста, так как повышенное и пониженное давление шин создает опасность при движении авто. Пониженное давление бывает, если колесо по каким-либо причинам спустилось в пути; а повышенное — если колеса слишком сильно кто-то перекачал (например, в автосервисе или сам автовладелец). Этот прибор часто используют в авторемонтных мастерских, так как он компактный и имеет небольшой вес.

Как выглядит манометр

Современный цифровой манометр представляет собой дисплей в пластиковом или металлическом корпусе, снабженный кнопкой Вкл/Выкл (ON/OFF) и показывающий величину давления.

По результатам измерения на электронном дисплее загораются значения давления. На корпусе обязательно наносится заводская маркировка и дата производства устройства. Манометр состоит всего из нескольких деталей и рекомендуется к использованию в домашних условиях.

Пружинный манометр, который считается классическим вариантом устройства, представляет собой круглый циферблат в корпусе со стрелкой. Стрелка показывает на шкале результаты измерений.

В качестве чувствительного элемента применяется полая трубка с овальным или эллипсоидным сечением (трубка Бурдона). Когда на эту трубку действует давление, она деформируется (разгибается при увеличении давления и сгибается при его уменьшении).

С одной стороны трубка полностью запаяна, с другого конца размещается штуцер для измерения величины давления. Запаянный конец соединен с механизмом передачи. Эксперты утверждают, что этот вариант лучше всего, потому что он не зависит от электроники.

В конструкцию прибора входят следующие элементы:

Между зубчатым сектором и шестеренками стоит пружинка, она требуется для исключения мертвого хода. Узнать о том, какое давление показывает манометр, можно посмотрев на его измерительные деления шкалы. Обозначенные деления манометра соответствует силе давления газа или жидкости.

Шкала измерения показывает результат в паскалях (русское обозначение Па, международное Pa), барах или атмосферах. Это наиболее часто используемые единицы измерения давления. При этом неважно, где происходят измерения — в газообразной или жидкой среде.

Обычно в современных магазинах можно выбрать и купить электронный прибор для измерения, но на производстве, иногда, до сих пор применяются механические модели, так как они более точные и работают без сбоев.

Манометр безопасный

Что делает конструкцию манометра безопасной? Ответ на этот вопрос заключается в 3-х деталях.

Безопасный манометр усилен приварной пластиной из нержавеющей стали, которая отделяет циферблат от внутренней части прибора с трубкой Бурдона и трибко-секторным механизмом. При взрыве пластина перенаправляет освобождаемую энергию на заднюю часть манометра, а не переднюю. И тем самым опасная среда и детали манометра вылетят не в сторону оператора, а от него.

Задняя выдуваемая стенка не приварена, а герметично спрессована. И в случае избыточного давления она отстреливает и перенаправляет энергию опять же в сторону от оператора.

Конструкция безопасного манометра

Ламинированное и многослойное стекло, которое закрывает циферблат, также предотвратит несчастный случай. Оно лопнет из-за взрыва, но не разлетится на осколки.

Уникальное решение для безопасности манометров предлагает французский производитель Bourdon: компенсационную мембрану в выдуваемой стенке.

Принцип действия мембраны в том, что она снижает пик давления в корпусе манометра и тем самым уменьшает импульс, который передается на выдуваемую стенку. Этот новый элемент конструкции обеспечивает дополнительную защиту прибора и безопасность персонала, который в момент взрыва может находиться перед манометром или за ним.

Отличить безопасный манометр можно по маркировке на циферблате в виде обведенной в круг латинской буквы S (от английского слова safety – «безопасность»).

Маркировка на циферблате безопасного манометра

Как проверить манометр на точность в домашних условиях

Чтобы проверить манометр на точность в домашних условиях, необходимо:

Также следует еще в магазине проверить, нет ли у устройства изъянов и конструктивных дефектов, так как, в лучшем случае они будут влиять на точность измерений, а в худшем — прибор может выйти из строя.

Какой манометр лучше для измерения давления у человека

Тонометр, или манометр для измерения артериального давления, бывает механическим и цифровым (электронным). Цифровой хорош тем, что результат высвечивается мгновенно, а это важно, когда человек плохо себя чувствует и ему срочно нужна медицинская помощь. Однако, с точки зрения точности и отсутствия зависимости от питания, лучше классический механический прибор.

С точки зрения удобства, электронный вариант намного лучше механического, так как использование механического типа по ряду причин сложнее: необходимо прикладывать физические усилия (давить на жесткую резиновую грушу для закачки воздуха); не каждый человек сможет определить давление с помощью механического тонометра (нужно иметь опыт и определенные навыки).

Как выбрать прибор

При выборе прибора имеют значение следующие аспекты:

Не все знают, как часто надо проверять и поверять приборы для измерения давления. Межповерочным интервалом называется срок, когда приборы любых разновидностей нужно заново проверять для того, чтобы удостовериться в том, что его точность не ниже заявленной. У всех новых приборов существует первичная заводская поверка, о чем свидетельствует специальная отметка на циферблате, а также запись в техническом паспорте прибора. Срок первичной поверки составляет один — два года, в зависимости от типа оборудования.

При личном использовании оборудования, например, для диагностики состояния колес машины, можно покупать и подбирать любой манометр, так как в этом случае его поверка не будет являться критическим показателем (часто мы используем такие устройства на протяжении всего срока без каких-либо поверок). Другая ситуация обстоит с устройствами, которые применяются на предприятиях, например, на заводах и фабриках, в котельных и тепловых пунктах. В этом случае, когда срок первичной поверки подходит к концу или уже окончен, нужно отправить прибор в центр метрологии и стандартизации. Там проверят его точность и отрегулируют манометр так, чтобы погрешность была минимальной и соответствовала требованиям регламентирующих документов.

Следует отметить, что повторная поверка может стоить довольно дорого. Поэтому, в некоторых случаях, дешевле иногда купить новый манометр и он будет гарантированно показывать точный результат.

Для того чтобы не столкнуться с трудностями при эксплуатации, необходимо:

При использовании прибора на вязких и агрессивных средах, а также при эксплуатации в условиях сильной вибрации, он выходит из строя примерно через два года с момента начала эксплуатации. Поэтому смысл в повторной поверке теряется для таких устройств. Вышедший из строя прибор просто заменяется на новый.

Манометры, которые эксплуатируются при слишком высоких или слишком низких температурах, могут показать неправильные значения из-за воздействия экстремальной температуры. В этом случае следует приобретать специализированную модель и она прослужит дольше, а также будет проводить измерения намного точнее. Какой именно вариант устройства лучше выбрать, вам всегда подскажут консультанты в магазинах, специализирующихся на продаже такого вида техники.

Виды трубок Бурдона

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.

Также существует винтовая трубка Бурдона, конструкция которой очень сходна с конструкцией С-образной и спиральной трубок. Одно основное отличие заключается в следующем: в винтовой трубке витки намотаны винтообразно вплотную друг к другу. Это делает конструкцию трубки значительно более компактной по сравнению с другими, она может использоваться в ограниченном пространстве. Так же, как и спиральная, винтовая трубка имеет большее смещение наконечника по сравнению с С-образной.

Измерение давления производится с помощью чувствительного элемента — трубки Бурдона, диафрагмы, столба жидкости, тензодатчика и т.д. Наиболее распространены следующие приборы измерения давления:

Рассмотрим принцип действия манометров разных типов.

Источник