Бурдонова тръба: подробно на разбираем език.  Пружинен габарит Практичен габарит с тръба на Бурдон

Бурдонова тръба: подробно на разбираем език. Пружинен габарит Практичен габарит с тръба на Бурдон

Налягането се измерва с помощта на чувствителен елемент - Бурдонова тръба, диафрагма, течен стълб, тензометър и др. Най-често срещаните устройства за измерване на налягането са:

  • U-образна тръба
  • Пружинен габарит на базата на тръбата на Бурдон
  • Мембранен манометър
  • Сензор за налягане на диафрагмата
  • Сензор за тензометър за налягане
  • Сензор за налягане на маншона
  • Пиезоелектричен сензор за налягане

Помислете за принципа на работа на различни видове манометри.

Как работи пружинният манометър?

Чувствителният елемент на пружинните манометри е тръбата на Бурдон - куха месингова тръба с елипсовидно или овално сечение, огъната в дъга и запечатана в единия край. Другият край на тръбата е свързан към фитинга на манометъра, като по този начин вътрешната кухина на тръбата комуникира с областта, в която се измерва налягането.

Налягането действа върху вътрешната повърхност на тръбата на Бурдон. Поради разликата в областите, засегнати от налягането на средата, тръбата ще има тенденция да се изправи. Оказва се, че с увеличаване на налягането месинговата тръба се разгъва и с намаляване се огъва. Това води до движението на уплътнения край на тръбата, който е свързан чрез пръта към зъбния сектор, действащ върху зъбното колело със стрелката. Позицията на показалеца се интерпретира с помощта на скала, отпечатана на устройството в стойността на показанията за свръхналягане.

Манометрите, базирани на тръбата на Бурдон, са способни да измерват налягане до стотици MPa и се използват широко в хидравлични, пневматични и водни отоплителни системи.

Защо манометърът е пълен с глицерин?

За да се намалят вибрациите и флуктуациите, при наличие на пулсации, резки промени в налягането, манометърът се напълва с амортизираща течност - глицерин и налягането се подава към чувствителния елемент през него.

Какво е референтен манометър

Референтен манометър- устройство за измерване на налягане с висока точност, предназначено е за тестване, калибриране, проверка, калибриране на други манометри или сензори за налягане, за измерване на точни измервания на налягане, например при провеждане на изследователски експерименти, калибриране, калибриране на други манометри.

Референтните манометри обикновено имат устройства допълнителни настройкии корекции, например, възможността за корекция на температурата може да бъде осигурена. Към механизмите на образцовите манометри се поставят високи изисквания, те се произвеждат с висока точност.

Референтните манометри показват налягане с висока точност, а диаметърът на скалата на тези манометри е по-голям от този на конвенционалните инструменти. Диаметърът на стандартните манометри с 0,4 е 160 мм, а с клас на точност 0,15 или 0,25 - 250 мм.

Как работи диафрагмен манометър?


Чувствителният елемент в диафрагмен габарит използва диафрагма, която действа върху механизъм, свързан към показалеца. Измереното налягане, подавано на манометъра, деформира мембраната, което от своя страна кара стрелката да се движи.

Обхватът на измерване на диафрагмен манометър зависи от твърдостта и площта на диафрагмата.

Мембранните манометри са подходящи за работа с агресивни среди, те се използват за измерване на налягане в:

  • Циментови и бетонови помпи
  • Системи за транспортиране на отпадъчни води
  • В коксовия завод

Параметри на габарита

При избора на манометър трябва да се имат предвид следните параметри:

  • Среда, в която се измерва налягането
  • Област на приложение
  • Клас на точност на манометъра
  • Диаметър, съгласно GOST 2405-88. Произвеждат се манометри "Манометри, вакуумметри, налягане и вакуумметри" с диаметър 40, 50, 63, 100, 160, 250 милиметра
  • Граница на измерване
  • - MPa, Bar, Kgf / cm 2
  • Материал на корпуса
  • Наличие на фланец
  • Свързваща резба на съюза
  • Място на монтаж - радиално или аксиално

Няколко скали могат да бъдат приложени към манометъра за измерване на налягането в различни единици.

Представеният манометър има скали за измерване на налягането в MPa и psi. Устройството показва налягане от 250 бара или 3500 psi.

Конвенционално обозначение на манометрите

Обозначението на устройството показва:

  1. Функционално предназначение на устройството
    • DM - манометър;
    • DV - вакуумномер;
    • ДА - мановакуумметър;
    • DT - габарит на тягата;
    • DN - манометър;
    • DG - габарит на тягата.
  2. Сериен или сериен номер на манометъра
  3. Измерена стойност на налягането
  4. Единици
  5. Клас на точност

Например, за манометър със сериен номер 0001, граница 100, мерна единица MPa, клас на точност 1, обозначението ще изглежда така:

DM 0001-100 MPa-1

Производителите на манометри могат да задават свои собствени правила за маркиране, но принципът на обозначение и основните параметри, посочени в кода, остават подобни на показаните в примера.

манометър(от гръцки manos - рядък, насипен и metreo-мярка) - устройство за измерване на свръхналягане (налягане над атмосферното) на пари, газове или течности, затворени в затворено пространство. Вид манометър е вакуумномер- устройство за измерване на налягане, близко до нула и вакуумномерустройство за измерване на вакуум и свръхналягане.

Най-популярни сред потребителите са Манометри с тръба на Бурдонили манометър за деформация, чийто дизайн е изобретен от Е. Бурдън през 1849г.
Бурдонова тръба - основният конструктивен елемент на манометъра, неговият чувствителен елемент, който е основният преобразувател на налягането.
Бурдонова тръбаОбикновено се изработва от месинг или фосфорен бронз, има полукръгла форма за ниско налягане и форма на намотка за средно и високо налягане. Единият край на тръбата е свързан към входния фитинг на манометъра, който е свързващ елемент към измерваната среда, а другият край е уплътнен и конзолен. Чрез използване на тръби с по-сложна форма (спирални, спираловидни), е възможно да се получат инструменти с по-голяма чувствителност, но с по-малка граница на измерване.

Принципът на действие на тензодатчиците.

Под натиска на средата конзолният край на тръбата на Бурдон се движи - тръбата се опитва да се изправи. Размерът на това изместване е пропорционален на количеството налягане.
Простата трансмисия с лостово зъбно колело привежда в движение стрелка, показваща стойността на налягането в скалата на устройството. Повечето манометри на местни марки MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, немски манометри Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG и манометри от други производители имат такива устройство.

Схема на устройството на манометър с тръба на Бурдон

1-тръба на Бурдон, 2-пръчка на трансмисионния механизъм, 3-предавки сектор, 4-показател, 5-нипел

В допълнение към циферблатите, широко се използват манометри без мащаб (с подобно разположение на устройството) MED с унифицирани електрически изходни сигнали, използвани в системите за управление, автоматично регулиранеи управление на различни технологични процеси.
Значителен недостатък на тензодатчиците е хистерезисът.
Същността на явлението: деформируемият елемент на тръбата на Бурдон, подложен на високо налягане, ще даде малко надценени показания по време на следващите измервания. Същото важи и за вакууммера, който след изпомпване до дълбок вакуум, напротив, ще подцени показанията. Като се има предвид, че системата с вакуумна помпа работи в диапазона на налягането от атмосферно до 0,133 Pa (10 V -3 mm Hg), такива спадове ще повлияят неблагоприятно на точността на тензометъра.

За да се предотврати повреда на тензометъра поради значителни спадове на налягането в измервателните системи, е предвиден кран или клапан, който изключва устройството между измерванията.

Манометърът с тръба на Бурдон се използва за измерване на свръхналягане от 0,6 до 70 bar. Той принадлежи към механичните средства за измерване на налягането и работи без захранване.

Тръбата на Бурдон е пръстеновидна тръба с овално напречно сечение. Налягането на измерваната среда действа върху вътрешната повърхност на тръбата и кара свободния край на тръбата да се движи. Това движение е измерване на налягането и се показва чрез механизма. Това движение е мярка за количеството натиск и се показва чрез механизма.

Единият край на С-образната тръба на Бурдон е отворен, другият, наречен връх, е затворен. Отвореният край е свързан към втулка с вход в тръбата. Източникът на налягане е свързан към съединителя, така че налягането тече от източника през входа и в тръбата.

Когато се приложи налягане, тръбата на Бурдон се движи. В зависимост от конструкцията на елемента и вида на приложеното налягане, тръбата има тенденция или да се изправи, или да се извие. Вярно е, че изместването на върха при прилагане на натиск е незначително, в повечето случаи е не повече от един сантиметър. В този случай изместването на върха е пропорционално на приложеното налягане. Манометърът, към който е свързан накрайникът, превръща това малко изместване на върха в движение на иглата, което може да се отчита.

В допълнение към С-образната тръба на Бурдон има спирална тръба на Бурдон, чието основно устройство е същото като това на С-образната, с изключение на това, че тръбата в този случай има формата на спирала.

Тази намотка дава възможност за изправяне на тръбата в по-голяма степен от С-образната. В крайна сметка изместването на върха на тръбата при прилагане на налягане е по-голямо от това на С-образната. Тъй като някои измервателни уреди изискват повече изместване от C-тръбата, това увеличение при използване на спирална тръба се счита за предимство.

Основната част в устройствата, които измерват налягането, е т. нар. пружина на Бурдон, която представлява куха тръба, огъната по дъга на кръг с овално или друго удължено сечение (фиг. 147).

Такава тръба се изправя донякъде и движението на края на тръбата през умножителния механизъм се предава на иглата на манометъра (фиг. 148).

По отклонението на стрелката се преценява стойността на измереното налягане.

В една от книгите за измервателни уреди случайно видяхме следното обяснение на принципа на действие на тръбата на Бурдон: „Действието на пружината на Бурдон се основава на факта, че налягането вътре в тръбата върху горната повърхност на пружината ще бъде по-голяма от натиска върху вътрешната й повърхност. Всъщност, ако тръбата е правоъгълна и ако обозначим външния и вътрешния радиуси на тръбата чрез R 1 и R 2, тогава външната (S 1) и вътрешната (S 2) повърхности на тръбата ще бъдат съответно равни
, където φ е централният ъгъл на пружината, a е размерът в равнина, перпендикулярна на равнината на чертежа, R 1 и R 2 са радиусите.

Под напрежение p kg/cm 2 общо налягане върху външната повърхност

и към вътрешния , а силата P 1 ще бъде по-голяма от силата P 2 и ще има тенденция да разгъва пружината "

Правилно ли е това обяснение?

Обяснение погрешно.Според дадени разсъждениятръба, независимо от формата на напречното сечение,под вътрешно налягане винаги трябва да намалява кривината си - да се изправя. Опит,но, показватази тръба с кръгълраздел изобщо не реагира на вътрешно налягане,и тръба с напречно сечение с обратното подреждане на голямата и малката ос,под вътрешно налягане не намалява, а увеличава кривината си.

Авторът на горното обяснение не е отчел факта, че, с изключение на силите P 1 и P 2 ,действащи върху повърхности S1И S2, има и сила, действаща върху дъното на тръбата.Тази сила дава момент,точно равна на разликата между моментите на силите P 1 и P 2, така огъващият момент във всеки участък на тръбата е нула. В този случай няма нужда да се изчислява големината на тези сили, за да се провери казаното. Тръбна повърхност на дясноот произволен раздел AA(фиг. 404) е затворенповърхност и налягането ще даде само в този участък нормалносила, равна на произведението на налягането и площта на напречното сечение "в светлината".


В всякаквиформа на тръба силите на натиск изобщо няма да дадат момент на огъване. Необходимо условие за работата на тръбатае деформация на контура на напречното сечение.Каквато и некръгла форма да има напречното сечение на тръбата под действието на вътрешно свръхналягане контурът на този участък има тенденция да приема формата на кръг.При което малка оссекции ще се увеличи леконо големи ще намалеяти целият контур ще приеме приблизително същата форма, както е показано с пунктираната линия на фиг. 404. В същото време всяко надлъжно влакнотръба ще получи малко движение в посока, успоредна на малката оссекции. На фиг. 404 е ход за влакно mnозначено с w.

Когато влакното мнще премести сума w,ще отиде в дъгата по-голям радиуси ще се появи разтяганеволтаж. Във влакната, лежащи под неутралната ос, ще се появи натискволтаж. Тогава тръбата ще изправям.

В светлината на казаното става ясно защо кръглата тръба не реагира на вътрешно налягане. В такъв случай контурът на секцията е само разтегнат, и стойността wще пренебрежимо малко. Ето защо промяната в кривината на кръглата тръба е много малкаи в обичайната обстановка на експеримента не е намерен.

Тръбата на Бурдон е еластичен елемент в инструментите, който ви позволява да контролирате налягането на всички нива, използвани в индустрията. Той усеща промените в налягането и превръща тези промени в механично движение. Тръбата на Бурдон обикновено е свързана с манометър, който показва промяната в налягането в градуирана скала.

Тръбата на Бурдон не е самостоятелно измервателно устройство, а спомагателен елемент, който е монтиран в измервателното устройство. Позволява ви да създадете диференциалното налягане, необходимо за измерване на дебита на потока на течност, газ или пара. Манометрите с тръба на Бурдон са най-разпространените измервателни уреди поради ниската си цена, гъвкавост и висока надеждност.

Изработена е от различни метали, включително бронз, месинг, неръждаема стомана. Изборът на материал се определя от средата на приложение и нивото на измереното налягане: колкото по-високо е налягането, толкова по-здрав е материалът.

Как работи тръбата на Бурдон

Единият край на С-образната тръба на Бурдон е отворен, другият, наречен връх, е затворен. Отвореният край е свързан към втулка с вход в тръбата. Източникът на налягане е свързан към съединителя, така че налягането тече от източника през входа и в тръбата.

Когато се приложи налягане, тръбата на Бурдон се движи. В зависимост от конструкцията на елемента и вида на приложеното налягане, тръбата има тенденция или да се изправи, или да се извие. Вярно е, че изместването на върха при прилагане на натиск е незначително, в повечето случаи е не повече от един сантиметър. В този случай изместването на върха е пропорционално на приложеното налягане. Манометърът, към който е свързан накрайникът, превръща това малко изместване на върха в движение на иглата, което може да се отчита.

Видове тръби на Бурдон

В допълнение към С-образната тръба на Бурдон има спирална тръба на Бурдон, чието основно устройство е същото като това на С-образната, с изключение на това, че тръбата в този случай има формата на спирала.

Тази намотка дава възможност за изправяне на тръбата в по-голяма степен от С-образната. В крайна сметка изместването на върха на тръбата при прилагане на налягане е по-голямо от това на С-образната. Тъй като някои измервателни уреди изискват повече изместване от C-тръбата, това увеличение при използване на спирална тръба се счита за предимство.

Има и спираловидна тръба на Бурдон, която е много подобна по дизайн на С-образната и спиралната тръба. Една основна разлика е следната: в спираловидна тръба намотките са навити спирално близо една до друга. Това прави дизайна на тръбата много по-компактен от другите и може да се използва в тесни пространства. Точно като спиралната тръба, спиралната тръба има по-голямо изместване на върха от C-тръбата.