Устройство манометра для измерения давления

Содержание:

Цель работы: 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.

Для эффективной работы автомобиля нужно, чтобы исправно работали все его системы и узлы. Одно из ведущих мест занимает топливная система. От качества ее работы зависит не только работа автомобиля, но и безопасность водителя и пассажиров. Чтобы избежать проблем, нужно следить за ее состоянием. В статье рассматриваются манометры для измерения давления топлива, их технические характеристики.

Содержание статьи:

Технические параметры манометра

С греческого языка манометр переводится как «разреженный» и «метр», то есть это прибор для измерения давления неплотных веществ: газов, жидкостей и т.д. Манометры относятся к средствам, с помощью которых можно произвести диагностику технического состояния автомобиля. Современные приборы могут быть механические, электронные и цифровые.

Измерительный прибор с насадками

Назначение

Порой во время движения автомобиль начинает дергаться, при нажатии на педаль газа глохнет, а иногда и вовсе не заводится. Причин такого поведения машины может быть множество. В первую очередь следует проверить давление топливной рампы. Понижение давления ниже допустимого приводит к неправильной работе силового агрегата.

Следит за техническим состоянием современного авто электронный блок управления (ЭБУ), но контроль над давлением топлива в рампе не входит в его функции. Естественно, при значительном понижении система выдаст наличие проблемы по датчику, который контролирует объем кислорода в топливно-воздушной смеси. Манометр для измерения давления топлива дает возможность оценить исправность топливной системы.

С его помощью проверяются такие элементы топливной системы как:

  • бензонасос;
  • топливные магистрали;
  • регулятор давления;
  • форсунки и др.

Преимуществом манометров является то, что они подключаются параллельно, поэтому не мешают работе топливной системы. Таким образом, показания можно снимать при работающем моторе.

Как работает манометр давления?

Наибольшее распространение среди приборов, измеряющих давление, получили пружинные манометры. Их преимуществом является простота устройства, надежность, хорошие технические характеристики и возможность измерять давление в широком диапазоне.

Конструкция пружинного манометра

В качестве чувствительного элемента в пружинном манометре выступает изогнутая трубка полая внутри. Она может иметь сечение в виде эллипсоида или овала. Под действием давления она деформируется. С одного конца трубка запаяна, а на втором находится штуцер, с помощью которого измеряется давление в среде. Запаянный конец трубки соединяется с передаточным механизмом.

В конструкцию прибора входит:

  • зубчатый сектор;
  • поводок;
  • ось;
  • шестеренки;
  • стрелки прибора;
  • корпус.

Чтобы исключить мертвый ход, между зубьями шестеренки и сектора установлена специальная пружина.
Измерительная шкала имеет градацию в паскалях или барах. Стрелка показывает значение избыточного давления среды, в которой выполняются измерения.

Принцип действия прибора простой. Внутрь трубки поступает давление от измеряемой среды. Под его действием трубка пытается выпрямиться, так как площади внутренней и внешней поверхности отличаются. Свободный конец трубки движется, и благодаря передаточному механизму стрелка совершает поворот на определенный угол. Деформация трубки и измеряемое давление находятся в прямолинейной зависимости. Поэтому стрелка при отклонении относительно шкалы манометра показывает значение давления.

Разновидности

Существует множество видов манометров для измерения как высокого, так и низкого давления, с разными техническими характеристиками. Одним из параметров, по которым различаются эти устройства, является класс точности. Чем меньше значение, тем более точный манометр. Наиболее точными являются цифровые.

По назначению манометры делятся на следующие виды:

  1. Общетехнические. Предназначены измерять давление в разных средах, в том числе с их помощью измеряют вакуумметрические и избыточные давления.
  2. Электроконтактные. Оснащены электросигнализацией, позволяющей выполнять регулировку измеряемой среды. Выпускаются двух типов: с микро выключателями и на основе электроконтактной приставки.
  3. Специальные. Применяются чтобы измерить давление различных газов. В зависимости от вида газа имеют определенный цвет корпуса и буквы в маркировке: кислородные (К)– голубые, ацетиленовые (Ац) — белые, аммиачные (А) – желтые, для измерения негорючих газов – черные, для горючих – красные.

Кислородный измерительный прибор

  1. Эталонные. Имеют высокий класс точности, поэтому используются для проверки, регулировки и испытаний других приборов измерения давления.
  2. Судовые. Используются на речном и морском транспорте.
  3. Железнодорожные. Используются на железно-дорожном транспорте.
  4. Самопишушие: оснащены механизмом, который позволяет на диаграммной бумаге чертить график работы прибора.

По принципу работы существуют следующие типы манометров:

  1. Поршневые. Состоят из цилиндра и вставленного внутрь поршня.
  2. Жидкостные. Их основу составляет трубка, наполненная жидкостью. Могут быть двух типов: с одной трубкой и с двумя. Вторые применяются для сравнения давления в двух средах.
  3. Деформационные. Основаны на деформации чувствительного элемента (пружины, сильфона, мембраны и др.), который деформируясь, воздействует на стрелку прибора.
  4. Пьезоэлектрические. Основаны на пьезоэффекте – при механическом воздействии появляется электрозаряд в кристалле кварца.

Различные типы манометров широко применяются в промышленности, быту и других областях народного хозяйства в зависимости от технических параметров.

На что обратить внимание при выборе?

Для диагностики неполадок в топливной системе нужно знать, какое давление топлива в разных местах системы. Проще всего пройти технический осмотр на СТО, где есть точные цифровые устройства. Но для этого нужно выделить время и деньги. Многие водители предпочитают этот прибор иметь в наборе своих инструментов, также как и механический манометр давления масла.

На авторынке и специализированных магазинах предлагается большой выбор манометров, с разными техническими характеристиками предназначенных выполнять измерения на автомобилях как отечественного, так и импортного производства.

Заводские манометры имеют следующие преимущества:

  • прибор покупается в комплекте, с которым идет множество адаптеров, позволяющих измерять давление топлива на автомобилях разных марок и моделей;
  • на заводских приборах удобная шкала, которая точно показывает давление;
  • продаются специальные приборы, измеряющие давление в топливных системах, оснащенных перепускным клапаном;
  • заводские приборы позволяют снимать показания при различных режимах работы машины в отличие от манометров, изготовленных своими руками.

В настоящее время в ассортименте манометров имеются электронные и цифровые приборы для измерения и регулировки давления топливной системы, имеющие высокие технические характеристики. Электронные и цифровые манометры дают возможность получить самые точные показания, так как они улавливают даже самые незначительные изменения показателей давления.

Лучше покупать топливный измерительный прибор, у которого крупная удобочитаемая шкала, с пределом измерения — 5-6 кгс/кв. см. Обратить внимание следует на герметичность соединений, так как во время измерений при недостаточной герметичности капли топлива могут попасть на сильно разогретые детали мотора, что может стать причиной пожара.

Автомобильный топливный измеритель

Многие автолюбители используют для измерения и регулировки давления в топливной системе воздушные манометры, с помощью которых измеряют давление воздуха в автомобильных шинах. Хотя принципы, которые лежат в основе обоих приборов, практически одинаковые, однако, измерения отличаются пределами значений. Для топлива предел показателей находится в интервале от 5 до 7 атмосфер, для воздуха – в интервале от 16 до 20 атмосфер.

Поэтому при использовании воздушного измерительного прибора для измерения давления топлива будут получены результаты с большой погрешностью, так как стрелка не поднимется выше самых начальных значений. Регулировку при таких показаниях трудно выполнить правильно. Несмотря на это, самодельные топливные измерительные приборы изготавливаются из воздушных манометров.

Руководство по изготовлению самодельного манометра

Многие мастера на все руки считают, что не стоит тратить лишние деньги на покупку заводского манометра, так как его можно сделать своими руками.

Для того, чтобы самодельное устройство позволяло поучать как можно более точные данные, собирать его нужно крайне внимательно, не упуская ни одной мелочи.

Инструменты и материалы

Для того, чтобы сконструировать самостоятельно прибор для измерения давления в топливной системе, необходимо приготовить следующие детали:

  1. Воздушный манометр, с помощью которого измеряют давление воздуха в автомобильных шинах. Он предпочтительнее топливного, так как его проще купить, и стоит он дешевле. Рекомендуется приобретать прибор, предназначенный для автомобилей ВАЗ, так как можно использовать как манометр давления масла, если открутить штуцер для бензина. Для измерения нужно шланг от изготовленного самостоятельно прибора прикрутить на место датчика масла.
  2. Переходник. С этой ролью с успехом справится обычный штуцер, у которого значение резьбы 7/16-20 UNF.
  3. Бензофильтр, подойдет для ВАЗа. Можно взять старый. Сам фильтр не нужен, понадобится только штуцер от него. Если б/у нет, то купить можно самый дешевый. Штуцер нужно отрезать, а концы рекомендуется немного развальцевать. Можно выточить штуцер своими руками.
  4. Соединитель топливной системы, имеющий форму буквы «Y».
  5. Четыре хомута.
  6. Бензиновый шланг. Чтобы изготовить измерительный прибор, нужно купить бензошнур длиной более метра.

Купив все необходимые детали, можно приступать к изготовлению самодельного манометра.

Алгоритм действий

Изготовление манометра своими руками не представляет ничего сложного. Имея все детали, остается только все правильно собрать.

Сборка состоит из следующих шагов:

  1. Сначала топливный шнур нужно разрезать на три части.
  2. Затем к соединителю от топливной системы нужно присоединить топливный шланг. Для надежного соединения шланги крепятся с помощью хомутов. Места соединений, должны быть герметичными, не пропускающими воздух, иначе показания будут не точными.
  3. На один из концов бензошланга нужно присоединить прибор для измерения воздуха. Он также должен быть закреплен как можно плотнее. Для этого, как и раньше, используем хомут и штуцер.

Топливный манометр собран, с его помощью можно измерять давление в топливной системе. Для этого один из свободных концов шланга нужно присоединить к входу топливной рампы, а второй — к выходу топливного фильтра.

При малейших подозрениях на неисправность в топливной системе, нужно:

  • проверить регулятор давления топлива с манометром, который есть в наличие;
  • измерить давление нулевой подачи;
  • при выключении насоса, проводят проверку на исправность обратного клапана и РДТ в целом;
  • гуляющая стрелка манометра при включенном двигателе может свидетельствовать о забитой сеточке бензонасоса.

Таким образом, даже имея самодельный манометр, можно следить за исправностью автомобиля, оградив себя от неприятных сюрпризов в дороге. Следует регулярно проверять давление мала и топлива. Если показания не отвечают норме, нужно искать причину. При обнаружении малейших неисправностей их нужно сразу же устранять.

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления

  • Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
  • Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
  • Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
  • Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления. Деформационные манометры делятся на:

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров . Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером , для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры .

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

  1. Образцовые.
  2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

«>

Добавить комментарий