Какой металл используется в манометрах

Обновлено: 19.05.2024

Из предыдущих уроков мы знаем, что для измерения атмосферного давления используют барометры: ртутные и анероиды.

Но как измерить давление воздуха, существенно отличающееся по величине от атмосферного давления? Для этого тоже существуют специальные приборы, речь о которых и пойдет на данном уроке.

Определение и виды

Как называют приборы для измерения давлений, больших или меньших атмосферного?

Манометр (от греческого «манос» — «редкий, неплотный» и «метрео» — «измерять») — это прибор, используемый для измерения давлений больших или меньших атмосферного.

Манометры бывают двух основных видов: жидкостные и металлические. Давайте рассмотрим устройство и принцип работы каждого из них.

Открытый жидкостный манометр

Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью (рисунок 1). К одному концу стеклянной трубки прикреплена резиновая трубка. Она соединена с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой.

Почему в открытом манометре уровни однородной жидкости в обоих коленах одинаковые?
Трубка такого манометра представляет собой сообщающиеся сосуды. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, она устанавливается на одинаковом уровне.

Измерение давления воздуха с помощью жидкостного манометра

Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой, понизится.

Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.

Сама коробка соединена с коленом стеклянной трубки. Значит, давление передается и на жидкость в этом колене. Обозначим его «первым». То есть давление в первом колене будет больше давления во втором, потому что на второе колено действует только атмосферное давление воздуха.

Мы увидим, что жидкость придет в равновесие и остановится. Это случится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.

От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление. Чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления связано с высотой этого избыточного столба.

Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра

С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3, а.

Конструкция манометра не изменена. Но тем не менее мы можем погрузить коробочку, обтянутую пленкой, в емкость с водой. Чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра (рисунок 3, б). Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.

Как показать, что давление в жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям?
Для этого нам нужно переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине. Мы увидим, что показания манометра не будут меняться.

Давление в жидкости по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.

Металлический манометр

Внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 4. А вот его внутреннее устройство может быть двух разных типов. Рассмотрим каждый из них.

Устройство металлического манометра 1-го типа

Внутренне устройство металлического манометра 1-го типа показано на рисунке 5.

Изогнутая пустотелая трубка 1 запаяна с одного конца. С другой стороны она соединяется с краном 4. Этот кран сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

При увеличении давления трубка начинает разгибаться. При помощи рычажного механизма 4 и зубчатки 3 она передает движение стрелке 2. Так стрелка начинает двигаться вдоль шкалы прибора.

Трубка обладает некоторой упругостью. Поэтому при уменьшении давления она возвращается в свое изначальное положение. Стрелка же возвращается к нулевому делению шкалы.

Устройство металлического манометра 2-го типа

На рисунке 6 представлено устройство металлического манометра 2-го типа.

Различие в строении заключается только в том, что трубка 1 запаяна с двух сторон. При этом она имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2. При разгибании трубки, они заставляют стрелку 3 двигаться вдоль шкалы прибора.

Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 5 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.

Применение манометров

Манометры являются одними из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах. Например, в котлах отопления, газопроводах, водопроводах, компрессорах, автоклавах, баллонах, баллонных пневматических винтовках и т. д.

Преимущества работы с ними очевидны. Они помогают держать под контролем уровень давления в различных механизмах.

Манометр

Почему о давлении говорят, что оно высокое или низкое, а не малое или большое? Все дело в первом измерительном приборе, появившемся в XVII веке благодаря ученому Торричелли. Это была трубка со ртутью, уровень которой понижался или повышался в зависимости от атмосферного давления. Похожим образом действовал и первый прибор, измеряющий давление в замкнутой системе. Разберемся, каково устройство манометров в современном мире.

О чем эта статья:

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.

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. 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) равно 9,8 H/кг.

Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

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.

Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.

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

Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м 2 . Определите давление бензина на дно канистры. Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Решение:

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?

Особенности металлических манометров и их использование

Металлический манометр – компактный прибор, посредством которого удается максимально точно определить показатели давления в газообразных, парообразных и жидких средах. Стоит разобраться в популярных видах подобных изделий, а также понять, как действует устройство.

Устройство и принцип работы

Металлический манометр – прибор, оснащенный прочным корпусом из металла и богатой на комплектующие конструкцией. Подобное устройство считают одним из наиболее распространенных, поэтому активно используют в следующих системах:

А также устройством оснащают баллоны, автоклавы и компрессоры для своевременного снятия необходимых показателей и предотвращения аварийных ситуаций. Корпус манометра выполнен в виде цилиндра, диаметр которого может быть разным. Наиболее часто используемые приборы обладают диаметром в 50 мм. Дополнительные элементы конструкции:

прозрачная крышка из стекла;

шкала с предусмотренными отметками;

трубка, оснащенная резьбой.

Последняя предусмотрена для последующего ввинчивания в требуемое отверстие, где нужно определить давление. Когда в емкость поступает давление, находящаяся внутри среда, проникая через отверстие, прижимает механизм манометра. Результатом становится движение стрелки, что образует определенный угол, и таким образом указывает на актуальный показатель параметра. Чем выше в созданной сфере давление, тем дальше будет отклоняться стрелка.

Манометр – востребованный во многих системах прибор, назначение которого кроется в измерении показателей давления и определении работоспособности устройств, механизмов, а также он предупреждает любые аварии. Выделяют несколько видов манометров.

Образцовый. Особенность прибора в том, что его используют не для измерения давления, а для проведения поверки другой измерительной техники. Посредством работы такого устройства удается определить показания избыточного давления в любой среде. К плюсам образцовых моделей относят точный механизм с минимальной погрешностью.

Общетехнический. С его помощью определяют точность показателей давления паров и газов, а также жидкостей, не способных превратиться в лед. Максимальный класс точности лежит в пределах от 1,0 до 2,5. Среди преимуществ – высокая устойчивость к вибрации, возможность установки на движущихся объектах.

Электроконтактные. Применимы с целью контроля за оборудованием, которое работает в опасных условиях. При помощи прибора удается своевременно получить сигнал о достижении верхней отметки опасной нагрузки, что способна привести к разрушению целой системы. Подходит для измерения показателей в парах, газах, жидкостях. Особенность конструкции – встроенный механизм управления электроцепями. Другими словами, когда показатель, который определяет прибор, превышает требуемую отметку, устройство автоматически отключает отвечающее за нагнетание давления оборудование.

Специальный. В основном используется для работы с газами разных типов. Особенность – цветной корпус, что определяет тип газа, к которому подходит прибор. Производителями подобных устройств также предусмотрена особая маркировка на шкале. Максимальный класс точности не опускается ниже 1,0 и не поднимается выше 2,5.

Самопишущий. Устройство востребовано в сферах, где необходимо не только визуальное наблюдение за шкалой, но также отслеживание показателей на соответствующем графике. Манометры такого типа самостоятельно формируют диаграмму, которая позволяет отследить динамику изменения показателей в зависимости от назначенного временного промежутка. Устройства довольно часто встречаются в лабораториях, также востребованы в пищевой промышленности и на электростанциях.

Судовые. Используются преимущественно на судах, предназначены для работы с любыми средами: от жидкостей до паров. Среди особенностей – защищенный от атмосферного воздействия корпус и широкий ассортимент устройств.

Железнодорожный. Создан, чтобы отслеживать показатели избыточного давления в механизмах, предназначенных для обслуживания рельсового электротранспорта. К преимуществам приборов относят стойкость к вибрациям и высокий класс точности.

Существуют и другие классификации манометров. Одна из них – деление по типу используемого в конструкции внутреннего механизма. Он может быть:

Первый используется там, где требуется измерение давления столба жидкости. Пружинные манометры считаются самыми востребованными благодаря простой конструкции и высокой точности измерений. Мембранные приборы устроены по принципу пневматической компенсации, что предусматривает наличие специальной мембраны. Особенность электроконтактных в возможности автоматического контроля и регулировки давления.

Наконец, дифференциальные манометры представляют собой довольно сложный механизм, который отличается своей восприимчивостью к давлению и отображением точных результатов.

Применение

Металлические манометры востребованы во многих сферах: от нефтедобывающей до промышленной и даже пищевой. Подобные устройства устанавливают в котельных, на баллонах и других емкостях, где требуется отслеживание показателей давления с целью организации безопасной транспортировки или безаварийного использования.

Каждый манометр рассчитан для работы на определенном диапазоне давления. Поэтому стоит тщательно подойти к выбору прибора. Особое внимание следует уделить таким характеристикам.

Габариты. Не нужно покупать большие манометры, если планируется их установка на газовые баллоны или домашние котельные. В то же время маленькие приборы не подойдут для обслуживания габаритных систем.

Диапазон измерений. Здесь стоит принимать во внимание условия эксплуатации прибора и системы. Если речь идет о транспортировке опасных и взрывоопасных жидкостей, газов или паров, предпочтение лучше отдать приборам с высоким классом точности.

Вид. Производители выпускают широкий ассортимент оборудования для измерения показателей давления. Существуют специальные металлические манометры для железнодорожной и судостроительной сфер.

Устойчивость к вибрациям. Особенно актуально, если планируется транспортировка баллонов или жидкостей, газов, паров по различным системам.

Срок службы. Чем дольше служит прибор, тем меньше финансовых затрат на его замену и обслуживание.

Диапазон рабочих температур. От этого зависит возможность установки и использования металлического манометра в суровых условиях с максимально низкими или высокими температурами.

А также стоит уделить внимание резьбе прибора. Важно, чтобы она подходила. Наконец, необходимо учитывать основные функции устройства в выбранной системе и предварительно изучать характеристики модели.

Металлический манометр – надежный прибор для отслеживания показателей давления в жидкостях, газах и парах, вне зависимости от условий их эксплуатации. При помощи подобного оборудования удастся продлить срок службы систем или баллонов, а также предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Как работают жидкостные манометры и как ими пользоваться?

Жидкостные манометры – профессиональные приборы, решающие проблему высокоточного измерения жидкостной среды. В статье мы рассмотрим их внешний вид, схему работы, разновидности, расскажем об их использовании.

Устройство и принцип действия

Функционирование жидкостного манометра базируется на принципе сообщающихся сосудов. Фиксируемое давление уравновешивается массой жидкостного наполнителя. Его уровень передвигается на высоту, которая пропорциональна прилагаемой нагрузке. Схема прибора проста.

Измерительная система выглядит как стеклянная трубка с парой колен, наполненная рабочей средой. Учитывая, что на ее поверхности образуется лишь атмосферное давление, вещество останавливается на одинаковом уровне. Значения измерений указывают в единицах раствора (дюймах, см, мм жидкости, ртутного столба).

Например, если в трубке налита ртуть, данные указываются в мм ртутного столба. В случае повреждения такого прибора велик риск заражения ядовитыми парами. Ртутные манометры отличаются узостью диапазона измеряемых давлений.

Такие устройства снабжаются ртутоуловителями. Они применяются на практике как образцовые приборы для градуировок шкал.

Уровни рабочей среды совпадают в случае равенства давлений над ними. Если они не равны, то принимают положение, при котором избыток давления в первом сосуде уравновешивается давлением избытка жидкостного столба во втором. У многих изделий уровень рабочей среды видимый. По его показателю определяются значения проведенных замеров.

Приборы не только точны, но и отличаются стабильностью показаний. У них минимальная погрешность, оптимальная скорость установки и пуска. Они взрывобезопасны, однако характеризуются недостаточной механической прочностью стеклянных трубок. Их минусами являются незначительность пределов измерений, а также невозможность передачи в дистанционном формате, автоматической фиксации показаний.

В промышленном использовании и лабораторных условиях применяют разные модификации жидкостных манометров. Чаще других востребованы несколько вариантов устройств. Они просты и надежны, поэтому отличаются широким спектром применения. Сегодня их используют для определения разницы давления, его избыточности, разрежения, замера атмосферной нагрузки.

U-образные

В основе данных приборов сообщающиеся сосуды с конкретным давлением по одному либо нескольким уровням жидкости. Первый конец трубки соединен с системой для проведения замеров. Второй герметично спаянный либо свободно сообщается с атмосферой. Стороны устройства имеют одинаковую длину.

Трубка устанавливается на металлическое основание. У нее полистирольная шкала, градуированная в мм.

Для выполнения замеров избытка давления в один конец поступает среда при свободном втором. Так же измеряется и вакуумметрическое давление. У прибора симметричная разметка на шкале. Жидким веществом может быть вода, ртуть или спирт. Двухтрубные устройства применяются в сферах медицины, метеорологии, промышленности, трубопроводах.

Чашечные

Однотрубный жидкостный манометр работает так же, как и традиционные U-образные аналоги. Однако в сравнении с ними у него нет второй трубки. Вместо нее в конструкции предусмотрена емкость, площадь которой гораздо больше площади сечения базовой трубки. По сути, устройство состоит из чашки с отверстием внизу, к которому подсоединена открытая трубка.

В отличие от предыдущего прибора здесь применяется только жидкостный столб, нет потребности в вычислении суммарных колебаний уровней жидкости. Рабочей жидкостью может быть вода либо ртуть. Ее заливают в сосуд до нулевой отметки шкалы. Приборы используют для тарировки, а также поверки рабочих приборов, реже они являются рабочими устройствами.

Кольцевые

Кольцевые модификации, именуемые кольцевыми весами, высокоточны. Их жидкостный столб расположен в кольцевом канале. Разность давлений приводит к перетеканию жидкости. Когда измеряется давление, центр тяжести перемещается, сдвигая стрелку указателя. При измерении устройством фиксируется наклонный угол оси кольцевого канала.

Прибор имеет вид металлической трубки, изогнутой в кольцо и закрепленной на призме. В нижнюю часть кольца подается жидкость, в верхней есть перегородка. Равномерность шкалы обеспечивается особым лекальным устройством. Манометры такого типа используют для измерения давления и его перепада, определения вакуума. Они надежны и просты в исполнении.

Жидкостно-поршневые

Измерительная система данных приборов содержит в качестве одного из элементов жидкость. Однако работают устройства по-другому. В ходе проведения измерений происходит вытеснение напором стороннего штока и уравновешивание его уровня посредством калиброванных грузов.

При подборе необходимых параметров веса штока с грузами обеспечивается его подъем на уровень, который пропорционален измеряемому давлению.

Давление в данном случае вычисляется противовесовой массой, геометрическими значениями устройства, углом поворота корпуса. У корпуса есть 2 измерительные камеры, необходимые для подачи давления по имеющимся шлангам. Сфера применения устройств аналогична.

Пользоваться манометром несложно. Измеряемое давление напрямую связывается с плотностью рабочей среды, которая применяется в приборе. Прежде чем приступить к использованию, нужно уточнить, какой тип жидкости является рабочей средой (вода, спирт, ртуть).

Кроме того, имеет значение определение вида давления. Если трубки классического U-образного прибора открыты, жидкость будет подвергаться атмосферному давлению. Бывает, что они закрыты и присоединены к источнику давления. Когда концы трубок открыты, одинаковый уровень жидкости объясняется идентичным давлением, оказываемым на них.

При приложенном давлении на второй столб жидкостный уровень в первой трубке увеличивается. При этом высота второго столба снижается. Шкала устройства демонстрирует фактическую разность между приложенным и атмосферным давлением.

Однако при проведении такого измерения нужно помнить о смещении показателей высоты в обеих трубках.

Зачастую шкала прибора имеет специальное устройство, позволяющее регулировать положение самой шкалы. Прежде чем приступить к проведению измерений, нужно удостовериться в совпадении уровня жидкости в обеих трубках. После этого нужно проследить за тем, чтобы оба уровня совпали с отметкой на шкале. Данное обнуление способствует получению более точных данных, исправной работе прибора, говорит о чистоте используемой жидкости.

Манометры используют для измерения не только небольших, но и отрицательных давлений.

U-образные устройства с используемой водой применяются как напоромеры, тягонапоромеры и тягомеры при диагностировании воздушного напора, а также неагрессивных газов. Диапазон определений жидкостных манометров задается показателем высоты в трубке (размерами самого прибора и плотности используемого вещества).

Устройства применяют для градуировки манометров иных разновидностей, которые предназначены для измерения небольшого атмосферного давления, вакуума и разности давлений.

Чашечные (одно- и двухчашечные) модификации применяются для замера разницы давлений до 3 МПа. Их именуют микроманометрами с наклонной трубкой. Они безынерционные, относятся к усилительным звеньям. При увеличении чувствительности приборов автоматически уменьшается диапазон измерений микроманометров.

Условия их эксплуатации задаются температурой и ускорением падения в месте проведения замеров. Из-за воздействия температуры происходит изменение плотности, используемой для уравновешивания давления. Кроме того, изменяется длина шкалы. Погрешности измерений объясняются неточностями шкал, ошибками при отсчетах высот жидкостных столбов.

Все о манометрах

Манометры применяются для определения давления газа, паров либо жидкости. Устройство позволяет постоянно контролировать и регулировать данный показатель.

Что это такое?

Манометр имеет вид довольно компактного прибора, предназначенного для измерения давления. Его можно использовать для работы с газами, жидкостями, парами и воздухом. Существуют особые устройства абсолютного давления, которые помогают определить в том числе и значение атмосферного давления. Такие аппараты могут иметь разную конструкцию в зависимости от конкретного типа.

Схема манометра включает в себя специальную шкалу. Она также может быть разных типов. Для стабильной работы рекомендуется подбирать модели со шкалой 0–10 атм. На нее обязательно наносится красная черта. Она обозначает допустимое давление. Кроме того, простейший манометр состоит из корпуса, мембраны, трубки и штуцера. Дроссель манометра помогает сглаживать различные скачки давления в среде, которые возникают в компрессорах, прессах гидравлических, разрывных и паровых машинах. Все это положительно влияет на эксплуатационный срок изделия и увеличивает точность получаемых показаний.

Бобышка манометра предназначена для того, чтобы встраивать аппарат в технологическую линию. Кроме того, такой элемент имеет выходное отверстие, что позволяет без труда осуществлять монтаж прибора. Чаще всего эта деталь производится из углеродистой и нержавеющей стали.

Многие модели дополнительно снабжают трехходовым краном. Эта деталь позволяет не только отключить аппарат от магистрали, но и сбавить давление перед ним. Кроме того, элемент дает возможность выполнить проверку измерительной техники при подключении контрольного манометра.

Принцип действия

Разберем, как действует простейший механический прибор. Данные агрегаты включают в себе основную импульсную трубку (трубка Бурдона), которая при нагнетании давления продвигает стрелку. Если подключить ее к вентилю, то тогда давление воздуха начнет действовать на латунную трубку. Последняя при этом стремится разогнуться. За счет этого другой конец трубки воздействует на тягу и перемещает стрелку.

Более сложный принцип действия имеет электронный аппарат. Как правило, данные манометры оснащаются специальным чувствительным элементом, который выступает в качестве измерителя. Его показания передаются на электронную плату, а затем и на экран.

Сфера применения

Данный агрегат может применяться в различных сферах:

в железнодорожном транспорте;
в химической промышленности (когда важно измерить давление веществ, которые принимают участие в реакциях);
в газодобывающей области;
в нефтедобывающей сфере;
в медицинской области;
в самолетостроении, автомобилестроении, машиностроении.

Кроме этого, аппараты используются в конструкции насоса велосипеда, для заправки кондиционера, в отопительных системах. Они применяются и на огнетушителях, тонометрах. Манометры могут быть промышленными и бытовыми.

Первые характеризуются высокой специализацией, а также максимально высоким уровнем точности. Вторые, как правило, берут для определения давления в автомобильных шинах, автономном оборудовании для отопления.

Виды и маркировка приборов

Существуют различные типы таких измерительных аппаратов.

Технический

Технические экземпляры применяются для того, чтобы измерять показатель давления в неагрессивных жидкостных, паровых и газовых средах. Эти модели бывают радиальными и осевыми. Основным условием использования является следующее: наличие любого жидкого или газообразного компонента, который не взаимодействует с медными сплавами. Технические образцы работают следующим образом: столб жидкости имеет определенную высоту и конкретный показатель давления – изменение величины выступает в качестве показателя изменения давления.

В роли жидкости чаще всего выступают вода и ртуть. Но можно использовать и специально сделанные составы, в том числе и особые масла. В прозрачные вещества для удобства можно добавить краситель.

Электроконтактный

Данные устройства используются для автоматической подачи сигнала, регулировки давления, а также для блокировки. Они позволяют также видеть текущее значение давления. Пределы при этом можно установить при помощи специальных сигнальных стрелок. Для этого понадобится только отвертка. Стрелка таких манометров является подвижным контактом. К подшипникам крепления стрелок фиксируются специальные ламели (токовыводящие). С другой своей стороны они присоединяются к контактной группе.

Провода контактного прибора могут крепиться к клеммам во внутренней части корпуса либо могут выводиться на наружную сторону пучком с разъемом на конце. Электроконтактные приборы преимущественно применяют при производстве машиностроительного оборудования, в водопроводных сетях, разнообразных технологических установках, а также в промышленных холодильниках.

Специальные

Данные устройства берутся для работы с определенным газообразным компонентом. Аппараты имеют цветной корпус, а не традиционный черный. При этом расцветка должна соответствовать виду газа, с которым агрегат способен работать.

Специальные модели можно разделить на три отдельные группы:

аммиачные;
кислородные;
ацетиленовые.

Первая разновидность должна быть максимально устойчивой к коррозии, так как высок риск повреждения корпуса и дальнейшей утечки. Кислородные экземпляры крепятся на обезжиренные трубы аппаратов, потому что даже самое незначительное загрязнение приведет к тому, что агрегат взорвется. Кислородные образцы производятся в корпусах синей расцветки. На шкале имеется обозначение химической формулы кислорода.

Ацетиленовые специальные образцы берут для определения давления ацетилена. Внутри такого устройства находится металлический сплав, который не вступает в реакции с газообразными продуктами.

При этом категорически нельзя использовать медь, потому что при взаимодействии газа с данным металлом начнет образовываться взрывоопасное вещество.

Самопишущий

Данные модели представляют собой довольно сложные электронные приборы, оснащенные специальным пишущим элементом. Последний состоит из пера, механизма, предназначенного для подачи чернил.

В процессе работы агрегата регистрируются показания давления за конкретный временной промежуток. При этом показания создаются в виде диаграммы. Результаты, как правило, имеют погрешность. Это связано с тем, что перо в процессе работы скользит по бумаге. Но данный недостаток устранен в более современных моделях.

Механический

Эти модели обладают самой простой конструкцией и максимальной надежностью. Механические манометры отличаются низкой стоимостью по сравнению с другими разновидностями. Многие подобные образцы помогают не только измерить уровень давления, но и выполнить выпуск избыточного количества воздуха, чтобы достигнуть оптимальных значений. Для этого на трубке имеется специальная кнопка спуска давления.

Дифференциальный

Эта разновидность понадобится для того, чтобы измерить разницу между двумя уровнями давления. Она прекрасно подходит для контроля загрязнения фильтра, изменения уровня вещества в закрытых емкостях. Дифференциальный аппарат имеет в своем составе большое количество узлов и набор элементов. При их взаимодействии устанавливаются связи между средами.

Кроме того, в состав в любом случае входят отделенные друг от друга камеры. Они позволяют выполнять замеры. Чаще всего при изготовлении таких регистраторов используются полимеры или металлы, покрытые антикоррозийными смесями. Такие устройства также подразделяются на отдельные виды. Так, существуют ртутный, сильфонный, мембранный аппараты.

Другие

В настоящее время выпускаются и многие другие разновидности манометров.

Железнодорожные. Эти экземпляры берутся для контроля за избыточным давлением в конструкциях, которые используются в рельсовом транспорте. Они применяются в том числе в гидравлических системах. Железнодорожные манометры характеризуются особой стойкостью даже к сильным вибрациям.
Судовые. Эти образцы делают с защищенным прочным корпусом. Он не будет подвергаться негативным внешним воздействиям. Такие механизмы могут функционировать с парами, газами и жидкостями.
Образцовые. Эти модели берутся для проверки других рабочих манометров, вакуумметров и прочей техники. Они могут быть нескольких видов: механические деформационные – стрелочные и электрические – цифровые. Образцовые экземпляры характеризуются высоким показателем точности. Они будут работать с минимальной погрешностью.

Помимо вышеперечисленных, также выделяют и деформационные разновидности. Они имеют в своем составе специальные (упругие, чувствительные) трубчатые детали. Имеются и особые трубчато-пружинные образцы, в них чувствительной частью является специальная пружина. Деформационные устройства могут использоваться для определения избыточного или вакуумметрического давления.

В магазинах можно увидеть и гидрозаполненный (виброустойчивый) регистратор. Приборы такого типа необходимы в условиях частых и сильных пульсаций, внешних вибраций. Они довольно часто используются в промышленных и энергетических комплексах. Кроме того, выпускаются и контурный, пропановый, глубинный, двухстрелочный манометры.

Существуют отдельные модели для измерения давления воздушных масс.

Каждый манометр обладает маркировкой. На самой упаковке обязательно указываются название прибора, товарный знак производителя, информация о стране происхождения товара. Также на корпусе самих измерительных изделий обязательно присутствуют данные о параметрах питания, номинальное напряжение (если устройство оснащено сигнализирующим механизмом).

При маркировке также указывают и знак «ЕАС». Он подтверждает наличие разрешительной документации о безопасности товара. По действующим правилам каждая единица должна быть уложена в отдельный чехол, который в дальнейшем упаковывается в индивидуальный деревянный ящик.

Ремонт манометров

Чтобы починить регистратор, сначала нужно разобрать его. Алгоритм разборки будет зависеть от конструктивных особенностей определенной модели. Чаще всего сначала снимается стекло, для этого откручивают винты, которые размещаются на боковых сторонах. На многих устройствах достаточно будет всего лишь немного поддеть специальное маленькое углубление и снять стекло. После этого также аккуратно снимаются стрелка, крепежи на циферблате. Позже откручивают и задние винты. После того как прибор будет разобран, следует прочистить его отдельные части, а затем установить причину неисправности.

Чаще всего манометры ломаются из-за деформации стрелок. В этом случае деталь меняют на новую – из-за появления микротрещин в местах, где соединяются трубка и механизм, такие трещины можно просто запаять. Также такие устройства могут ломаться из-за изнашивания зубцов рычажной передачи. В данном случае починить аппарат, как правило, не получается. После того как причина поломки будет устранена, прибор собирают. Для начала механизм следует зафиксировать в корпусе, крепится он при помощи задних винтов. После этого прикручивается циферблат, стрелка надевается на ось. Ее предварительно фиксируют на нуле. В конце закрепляется стекло.

Читайте также: