1-согнутая по окружности полая трубка с плоскоовальным или элептическом сечением
2 – передаточное устройство
3 – держатель
Нижний конец трубки жестко закреплен держателем 3, который снабжен нипелем, кот пдключен к источнику давления. Верхний конец трубки запаян к нему приклеплено передаточное устройство 2 со стрелкой. Данный свободный конец может перемещаться.
Принцип действия: При подаче контролируемой среды внутрь трубки,т.е. при увеличении давления кривизна трубки уменьшается. При снижении давления кривизна трубки увеличивается – скручивается. Перемещая свободный конец трубки и вместе с ним передаточное устройство 2 – стрелка по шкале указывает измеряемое давление. Перемещение свободного конца трубки связано с изменением вида сечения трубки. При увеличении давления сечение стремится к более круглой форме. При снижении давления сечение трубки становится более плоским – большая ось элипса увеличивается, малая ось уменьшается - трубка скручивается.
Как правило перемещение свободного конца трубки, завис от давления, преобразуется во входное перемещение электрич или пневмат преобраз-лей.
Обл применения: просты по конструкции, надежны в работе, применяются как: манометры, мановакууметры, обхватывает весь диапазон измеряемых давлений и разряжений химических технологий.
2.Мембранные
Принцип действия: при подаче давления внутрь мембраны – гофры растягиваются, жесткий центр и передаточный механизм перемещается вверх и стрелка измеряет давление.
а)мембранный прибор; б) монометрическая коробка; в) барометрическая коробка
1–гофрированная мембрана; 2 – жесткий центр; 3 – передаточный механизм со стрелкой
Рисунок а) –тонкий металлический лист с поперечными складками гофрами. Жесткий центр 2 состоит из двух металлических пластин по обе стороны мембраны с ним связан передаточный механизм со стрелкой 3.
Недостактки: малая величина прогиба или перемещения жесткого центра.(сужает диапозон давлений)
Для увеличения прогиба мембран и перемещения жесткого центра с целью увеличения жесткого центра и с целью увеличения точности показания прибора применяется мембранные коробки (рисунок б и в). Коробка – спаяные по окружности 2 металлические мембраны. . Из в) выкачен воздух. Внутренние давление равно 0.Данная коробка применятся в барометрах и барографах.
А,Б,В – применяется в качестве напоромеров и тягомеров (измерение небольшого избыточного давления и разряжения)
3.Мембранно-пружинные
1 – гофриров. мембрана, которая выполнена из пластмасс, прорезининой материи.(называется вялой). Только воспринимает измеряемое давление. Уравновешивает измеряемое давление винтовая металлическая пружина 2, жесткость которой намного выше жесткости данной мембраны. Зависимость показаний стрелки прибора по шкале от измеряемого давления является практически линейной.
Применяется в качестве тягомера и напоромера. Все мембранные приборы снабжаются электрическими или пневматическими преобразователями.
4.Сильфоны
Сильфон – тонкостенный металический сосуд (цилиндрической формы с поперечными складками гофорами).
При передаче давления внутрь прибора возникает осевое усилие, гофры растягиваются, жесткий центр перемещаются вверх, передаточный механизм со стрелкой тоже перемещается, указывая измеряемое давление.
Рисунок а) имеет недостатки: наличие гистерезиса – после снятия давления гофры не всегда возвращаются в исходное положение – погрешности в показании прибора. Для устранени данного недостатка внутрь сильфона помещают винтовую металлическую пружину (рисунок б), жесткость которой намного выше жесткости материала гофры. Давление уравновешивается дефформацией пружины, гофры воспринимают только измеряемое давление.
12. Основные сведения о выборе, установке и эксплуатации приборов давления
Основными требованиями при выборе датчиков давления (ДД):
- номинальные значения измеряемого Р
- пределы изменения Р
- заданная точность измерений
- свойства контролируемой среды
При эксплуатации ДД основные требования следующие:
1. - при измерении давления жидкости в горизонтальных и наклонных трубопроводах отбор давления и отборочное устройство должны быть ниже оси трубопровода.
2. - при измерении давления газовых сред в горизонтальных и наклонных трубопроводах отборочное устройство устанавливается выше оси трубопровода.
Для соединения ДД с отборочным устройством применяют специальные импульсные трубки из меди, стали, алюминия диаметр 10-12 мм, длина до 30м при Р до 102 Па и до 150м – при более высоких Р.
3. - при измерении давления высокотемпературных или агрессивных сред чувствительные элементы датчика должны быть защищены от влияния этих сред. Для этого в импульсных трубках устанавливают защитные (разделяющие) устройства.
а) – защитный сосуд
б) – мембранное устройство
Рисунок а) – сосуд заполнен нейтральной жидкостью и предназначен для защиты манометра от действия на него агрессивных газовых и высокотемпературных сред. Вредная среда поступает в верхнюю часть сосуда и оказывает давление на жидкость, а жидкость поступает в манометр пропорционально давлению газовой среды.
Рисунок б) – в верхней части устройства находится вода, нижняя часть агрессивная или высокотемпературная среда. Мембрана выполнена из нержавеющей стали. Данная среда воздействует на мембрану, увеличивается давление воды, она поступает в манометр.
4. Перекачка жидкостей выполняется насосами (лопастными или центробежными), которые создают пульсирующий поток жидкости. Для избежания пульсирующего режима работы ДД на входе в него устанавливается сглаживающие устройства (отрезок тонкой трубки малого диаметра – игольчатый вентиль).
13. Датчики уровня жидкости и сыпучих материалов
Уровень является важным технологическим параметром, определяющим запасы вещества в определенных аппаратах и т.д.
По назначению Д делятся на:
- сигнализаторы уровня
-приборы непосредственного измерения уровня
По ПД и конструкции уровнемеры:
-поплавковые
-электрические
-радиоизотопные
-акустические
14. Поплавковые датчики
Н – измеряемый уровень, х – глубина погружения поплавка, dх – элемент глубины погружения, F – выталкивающая сила, действующая на поплавок, G – вес поплавка.
Принцип действия: на данный поплавок, погруженный в жидкость действует выталкивающая сила, которая согласно закону Архимеда равна:
S(x) – площадь сечения поплавка, зависит от глубины погружения.
Данная сила уравновешивается 2 способами:
1.)весом поплавка или силой тяжести поплавка
2.) силой деформации различных упругих элементов (пружин, мембран).
Принимаем, что S=const, тогда F=ρgSx
F уравновешивается весом поплавка, принимаем F=G. Подставляем
G = ρgSx → 
С изменением уровня изменяется положение поплавка.
Схема поплавкового уровнемера с электронным дифференциальным трансформаторным преобразователем:
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
1 - резервуар, 2 – поплавок, 3 – шток, 4 – сердечник, 5 – первичная обмотка трансформатора, 6 – вторичная обмотка трансформатора, сост. Из 2-х частей, включ. по диф. схеме.
ПД: первичная обмотка трансформатора питается напряжением 220В переменного тока, ЭДС вторичной обмотки зависит от положения сердечника. При измерении уровня Н поплавок поднимется вверх вместе с уровнем и поднимается шток, сердечник преобразователя. Следовательно, изменяется ЭДС Е вторичной обмотки преобразователя. Далее ЭДС измеряется вторичным прибором, проградуированным в ед.уровня. Применяется для измерения уровней жидких невязких сред.
15. Гидростатические уровнемеры
ПД основан на измерении давления столба жидкости плотностью ρ и высотой H.
Р=ρgН, если ρ=const→Р≡Н.
По констр. и принципу действия различают уровнемеры:
- с непрерывной продувкой воздуха (пьезометрический)
- с непосредственным измерением давления столба жидкости с применением дифманометра
Пьезометрические
1- резервуар, 2- пьезотрубка (полая металлическая трубка, которая погружается в контролируемую среду) , 3- ротаметр (измеряет расход воздуха), 4- регулирующий вентиль (позволяет изменчть расход, т.е. давление воздуха), М- манометр.
ПД: Если давление воздуха меньше давления столба жидкости, следовательно, воздух не выходит в жидкость.
Если давление воздуха приблизительно равно давлению столба жидкости, следовательно, воздух начинает выходить с данной трубки отдельными пузырьками и данное давление воздуха – это мера измеряемого уровня, и измеряется манометром, который градуируется в ед. уровня.
Преимущества: - простота конструкции; применяется для измерения уровня вязких жидкостей, различных суспензий; применяется в условиях пожаро- и взрывоопасных промышленных помещений.