Modello manometro liquido. Manometri

La pressione è una forza uniformemente distribuita che agisce perpendicolarmente per unità di superficie. Può essere atmosferico (la pressione dell'atmosfera vicino alla Terra), eccesso (eccesso atmosferico) e assoluto (la somma di atmosferico ed eccesso). La pressione assoluta al di sotto dell'atmosfera è detta rarefatta, mentre la rarefazione profonda è detta vuoto.

L'unità di pressione nel Sistema Internazionale di Unità (SI) è Pascal (Pa). Un Pascal è la pressione creata da una forza di un Newton su un'area di uno metro quadro. Poiché questa unità è molto piccola, vengono utilizzate anche unità multiple di essa: kilopascal (kPa) = Pa; megapascal (MPa) = Pa, ecc. A causa della complessità del compito di transizione dalle unità di pressione precedentemente utilizzate all'unità Pascal, è temporaneamente consentito l'uso delle seguenti unità: chilogrammo-forza per centimetro quadrato (kgf/cm) = 980665 Papà; chilogrammo-forza per metro quadrato (kgf/m) o millimetro di colonna d'acqua (mmH2O) = 9,80665 Pa; millimetro di mercurio (mmHg) = 133,332 Pa.

I dispositivi di monitoraggio della pressione sono classificati in base al metodo di misurazione utilizzato e alla natura del valore misurato.

Secondo il metodo di misurazione che determina il principio di funzionamento, questi dispositivi sono suddivisi nei seguenti gruppi:

Liquido, in cui la pressione viene misurata bilanciandola con una colonna di liquido, la cui altezza determina la quantità di pressione;

Quelli a molla (deformazione), in cui il valore della pressione viene misurato determinando la misura della deformazione degli elementi elastici;

Pistone ponderale, basato sul bilanciamento delle forze create da un lato dalla pressione misurata e dall'altro da pesi calibrati che agiscono su un pistone posto in un cilindro.

Elettrico, in cui la pressione viene misurata convertendo il suo valore in un valore elettrico e misurando le proprietà elettriche del materiale, a seconda del valore della pressione.

In base al tipo di pressione misurata gli apparecchi si dividono in:

Manometri progettati per misurare la pressione in eccesso;

Vacuometri utilizzati per misurare la rarefazione (vuoto);

Manometri e vacuometri per la misurazione della sovrappressione e del vuoto;

Misuratori di pressione utilizzati per misurare piccole sovrapressioni;

Misuratori di trazione utilizzati per misurare piccoli vuoti;

Misuratori di pressione a spinta progettati per misurare basse pressioni e vuoti;

Manometri differenziali (manometri differenziali), con i quali si misurano le differenze di pressione;

Barometri utilizzati per misurare la pressione barometrica.

I più comunemente usati sono i misuratori a molla o a deformazione. Le principali tipologie di elementi sensibili di questi dispositivi sono presentate in Fig. 1.

Riso. 1. Tipologie di elementi sensibili dei manometri a deformazione

a) - con molla tubolare monogiro (tubo Bourdon)

b) - con molla tubolare multigiro

c) - con membrane elastiche

d) - soffietto.

Dispositivi con molle tubolari.

Il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sulla proprietà di un tubo curvo (molla tubolare) di sezione trasversale non circolare di modificare la propria curvatura al variare della pressione all'interno del tubo.

A seconda della forma della molla, ci sono molle a giro singolo (Fig. 1a) e molle a giro multiplo (Fig. 1b). Il vantaggio delle molle tubolari multigiro è che il movimento dell'estremità libera è maggiore di quello delle molle tubolari monogiro a parità di variazione della pressione in ingresso. Lo svantaggio sono le dimensioni significative dei dispositivi con tali molle.

I manometri con molla tubolare a giro singolo sono uno dei tipi più comuni di strumenti a molla. L'elemento sensibile di tali dispositivi è un tubo 1 (Fig. 2) di sezione ellittica o ovale, piegato ad arco di cerchio e sigillato ad un'estremità. L'estremità aperta del tubo attraverso il supporto 2 e il nipplo 3 è collegata alla sorgente della pressione misurata. L'estremità libera (saldata) del tubo 4 è collegata tramite un meccanismo di trasmissione all'asse della freccia che si muove lungo la scala dello strumento.

I tubi dei manometri progettati per pressioni fino a 50 kg/cm sono realizzati in rame, mentre i tubi dei manometri progettati per pressioni superiori sono in acciaio.

La proprietà di un tubo curvo di sezione trasversale non circolare di modificare l'entità della flessione quando cambia la pressione nella sua cavità è una conseguenza di un cambiamento nella forma della sezione trasversale. Sotto l'influenza della pressione all'interno del tubo, la sezione ellittica o ovale piatta, deformandosi, si avvicina alla sezione circolare (l'asse minore dell'ellisse o dell'ovale aumenta e l'asse maggiore diminuisce).

Il movimento dell'estremità libera del tubo quando è deformato entro certi limiti è proporzionale alla pressione misurata. A pressioni superiori al limite specificato, nel tubo si verificano deformazioni residue che lo rendono inadatto alla misurazione. Pertanto, la pressione massima di esercizio del manometro deve essere inferiore al limite proporzionale con un certo margine di sicurezza.

Riso. 2. Manometro a molla

Il movimento dell'estremità libera del tubo sotto l'influenza della pressione è molto piccolo, pertanto, per aumentare la precisione e la chiarezza delle letture dello strumento, viene introdotto un meccanismo di trasmissione che aumenta la scala di movimento dell'estremità del tubo. È costituito (Fig. 2) da un settore di ingranaggio 6, un ingranaggio 7 che ingrana con il settore e una molla a spirale (capelli) 8. Una freccia indicatrice di un manometro 9 è fissata all'asse dell'ingranaggio 7. Molla 8 è fissato da un lato all'asse dell'ingranaggio e dall'altro al punto fisso sulla scheda del meccanismo. Lo scopo della molla è eliminare il gioco dell'indice selezionando gli spazi nella frizione dell'ingranaggio e nei giunti a cerniera del meccanismo.

Manometri a membrana.

L'elemento sensibile dei manometri a membrana può essere una membrana rigida (elastica) o flaccida.

Le membrane elastiche sono dischi di rame o ottone con ondulazioni. Le ondulazioni aumentano la rigidità della membrana e la sua capacità di deformarsi. Le scatole di membrana sono realizzate con tali membrane (vedere Fig. 1c) e i blocchi sono realizzati con le scatole.

Le membrane flaccide sono realizzate in gomma su base tessile sotto forma di dischi a faccia singola. Sono utilizzati per misurare piccole sovrapressioni e vuoti.

I manometri a membrana possono essere a lettura locale, con trasmissione elettrica o pneumatica della lettura a strumenti secondari.

Consideriamo ad esempio un manometro differenziale a membrana del tipo DM, che è un sensore a membrana senza scala (Fig. 3) con un sistema di trasformatore differenziale per trasmettere il valore della quantità misurata ad un dispositivo secondario di tipo KSD.

Riso. 3 Progettazione di un manometro differenziale a membrana tipo DM

L'elemento sensibile del manometro differenziale è un blocco di membrana, costituito da due scatole di membrana 1 e 3, riempite di liquido siliconico, situate in due camere separate, separate da un divisorio 2.

Il nucleo di ferro 4 del convertitore del trasformatore differenziale 5 è fissato al centro della membrana superiore.

Alla camera inferiore viene fornita una pressione misurata più alta (positiva), mentre alla camera superiore viene fornita una pressione più bassa (meno). La forza della differenza di pressione misurata è bilanciata da altre forze che si verificano quando le scatole della membrana 1 e 3 vengono deformate.

All'aumentare della caduta di pressione, la scatola della membrana 3 si contrae, il liquido da essa scorre nella scatola 1, che si espande e sposta il nucleo 4 del convertitore del trasformatore differenziale. Quando la caduta di pressione diminuisce, la scatola della membrana 1 viene compressa e il liquido da essa viene spinto nella scatola 3. Allo stesso tempo, il nucleo 4 si abbassa. Pertanto, la posizione del nucleo, ad es. la tensione di uscita del circuito del trasformatore differenziale dipende unicamente dal valore della caduta di pressione.

Per lavorare nei sistemi di monitoraggio, regolazione e controllo dei processi tecnologici convertendo continuamente la pressione media in un segnale di uscita di corrente standard e trasmettendolo a dispositivi o attuatori secondari, vengono utilizzati sensori-convertitori di tipo Sapphire.

I trasduttori di pressione di questo tipo vengono utilizzati: per misurare la pressione assoluta ("Sapphire-22DA"), misurare la pressione in eccesso ("Sapphire-22DI"), misurare il vuoto ("Sapphire-22DV"), misurare la pressione - vuoto ("Sapphire-22DIV "), pressione idrostatica (“Sapphire-22DG”).

Il design del convertitore SAPFIR-22DG è mostrato in Fig. 4. Sono utilizzati per misurare le pressioni idrostatiche (livelli) di fluidi neutri e aggressivi a temperature comprese tra -50 e 120 °C. Il limite superiore di misurazione è 4 MPa.

Riso. 4 Dispositivo convertitore "SAPHIRE -22DG"

Il trasduttore estensimetrico 4 del tipo a leva a membrana è posto all'interno della base 8 in una cavità chiusa 10 riempita con liquido siliconico, ed è separato dal mezzo misurato mediante membrane ondulate metalliche 7. Gli elementi sensibili del trasduttore estensimetrico sono film estensimetri 11 in silicio posti su una piastra 10 in zaffiro.

Le membrane 7 sono saldate lungo il contorno esterno alla base 8 e collegate tra loro da un'asta centrale 6, la quale è collegata all'estremità della leva del trasduttore estensimetrico 4 tramite un'asta 5. Le flange 9 sono sigillate con guarnizioni 3 La flangia positiva con membrana aperta viene utilizzata per montare il trasduttore direttamente sul serbatoio di processo. L'influenza della pressione misurata provoca la deflessione delle membrane 7, la flessione della membrana del trasduttore estensimetrico 4 e una variazione della resistenza degli estensimetri. Il segnale elettrico proveniente dal trasduttore estensimetrico viene trasmesso da unità di misura lungo i fili attraverso l'ingresso sigillato 2 al dispositivo elettronico 1, che converte la variazione della resistenza degli estensimetri in una variazione del segnale di uscita corrente in uno degli intervalli (0-5) mA, (0- 20) mA, (4-20) mA.

L'unità di misurazione può sopportare un sovraccarico unilaterale con sovrappressione di lavoro senza distruzione. Ciò è garantito dal fatto che durante tale sovraccarico una delle membrane 7 appoggia sulla superficie profilata della base 8.

Le modifiche di cui sopra dei convertitori Sapphire-22 hanno un dispositivo simile.

I trasduttori di misura della pressione idrostatica e assoluta "Sapphire-22K-DG" e "Sapphire-22K-DA" hanno un segnale di corrente in uscita di (0-5) mA o (0-20) mA o (4-20) mA, come nonché un segnale di codice elettrico basato sull'interfaccia RS-485.

Elemento sensibile manometri a soffietto e manometri differenziali sono soffietti - membrane armoniche (tubi corrugati metallici). La pressione misurata provoca una deformazione elastica del soffietto. La misura della pressione può essere sia il movimento dell'estremità libera del soffietto, sia la forza generata durante la deformazione.

Diagramma schematico Il manometro differenziale a soffietto tipo DS è mostrato in Fig. 5. L'elemento sensibile di tale dispositivo è uno o due soffietti. I soffietti 1 e 2 sono fissati ad un'estremità ad una base fissa e collegati all'altra tramite un'asta mobile 3. Le cavità interne del soffietto sono riempite di liquido (miscela acqua-glicerina, liquido organosiliconico) e collegate tra loro. Quando la pressione differenziale cambia, uno dei soffietti si contrae, forzando il fluido nell'altro soffietto e spostando l'asta del blocco del soffietto. Il movimento dell'asta viene convertito nel movimento di una penna, di un puntatore, di un modello di integratore o di un segnale di trasmissione remota proporzionale alla differenza di pressione misurata.

La caduta di pressione nominale è determinata dal blocco delle molle elicoidali 4.

Quando le perdite di carico sono superiori a quelle nominali, i vetri 5 bloccano il canale 6, arrestando il flusso del liquido ed evitando così la distruzione del soffietto.

Riso. 5 Rappresentazione schematica di un manometro differenziale a soffietto

Per ottenere informazioni affidabili sul valore di qualsiasi parametro, è necessario conoscere esattamente l'errore del dispositivo di misurazione. La determinazione dell'errore principale del dispositivo in vari punti della scala a determinati intervalli viene effettuata controllandolo, ad es. confrontare le letture del dispositivo da verificare con le letture di un dispositivo standard più accurato. Di norma gli strumenti vengono controllati prima con un valore crescente del valore misurato (corsa in avanti) e poi con un valore decrescente (corsa all'indietro).

I manometri vengono controllati nei seguenti tre modi: controllo del punto zero, punto di lavoro e verifica completa. In questo caso le prime due verifiche vengono effettuate direttamente sul posto di lavoro utilizzando una valvola a tre vie (Fig. 6).

Il punto di funzionamento viene controllato collegando un manometro di controllo al manometro di lavoro e confrontando le loro letture.

La verifica completa dei manometri viene eseguita in laboratorio su una pressa di calibrazione o su un manometro a pistone, dopo aver rimosso il manometro dal luogo di lavoro.

Il principio di funzionamento di un'installazione a corpo morto per il controllo dei manometri si basa sul bilanciamento delle forze create da un lato dalla pressione misurata e dall'altro dai carichi agenti sul pistone posizionato nel cilindro.

Riso. 6. Schemi per il controllo dei punti zero e di funzionamento del manometro utilizzando una valvola a tre vie.

Posizioni della valvola a tre vie: 1 - funzionante; 2 - verifica del punto zero; 3 - verifica del punto di funzionamento; 4 - spurgo della linea d'impulso.

I dispositivi per misurare la pressione in eccesso sono chiamati manometri, vuoto (pressione inferiore a quella atmosferica) - vacuometri, pressione in eccesso e vuoto - manometri e vacuometri, differenza di pressione (differenza) - manometri differenziali.

I principali dispositivi per la misurazione della pressione prodotti in commercio sono suddivisi nei seguenti gruppi in base al loro principio di funzionamento:

Liquido: la pressione misurata è bilanciata dalla pressione della colonna di liquido;

Molla: la pressione misurata è bilanciata dalla forza di deformazione elastica di una molla tubolare, membrana, soffietto, ecc.;

Pistone: la pressione misurata è bilanciata dalla forza che agisce su un pistone di una determinata sezione trasversale.

A seconda delle condizioni di utilizzo e scopo, l'industria produce i seguenti tipi di dispositivi di misurazione della pressione:

Strumenti tecnici - di uso generale per il funzionamento delle apparecchiature;

Controllo - per il controllo dei dispositivi tecnici nel luogo della loro installazione;

Esemplare - per la verifica di strumenti tecnici e di controllo e misurazioni che richiedono maggiore precisione.

Manometri a molla

Scopo. Per misurare la pressione in eccesso sono ampiamente utilizzati manometri, il cui funzionamento si basa sull'utilizzo della deformazione di un elemento sensibile elastico che avviene sotto l'influenza della pressione misurata. Il valore di questa deformazione viene trasmesso al dispositivo di lettura del dispositivo di misurazione, calibrato in unità di pressione.

Una molla tubolare a giro singolo (tubo Bourdon) viene spesso utilizzata come elemento di rilevamento di un manometro. Altre tipologie di elementi sensibili sono: molla tubolare multigiro, membrana ondulata piana, membrana armonica - soffietto.

Dispositivo. I manometri con molla tubolare a giro singolo sono ampiamente utilizzati per misurare la sovrappressione nell'intervallo da 0,6 a 1600 kgf/cm². Il corpo utile di tali manometri è un tubo cavo di sezione ellittica o ovale, piegato circonferenzialmente di 270°.

Il design di un manometro con molla tubolare a giro singolo è mostrato nella Figura 2.64. La molla tubolare - 2 con la sua estremità aperta è rigidamente collegata al supporto - 6, fissato nell'alloggiamento - 1 del manometro. Il supporto passa attraverso un raccordo - 7 con una filettatura che serve per collegarsi al gasdotto in cui viene misurata la pressione. L'estremità libera della molla è chiusa con un tappo con asse incernierato e sigillato. Per mezzo di un guinzaglio - 5, è collegato a un meccanismo di trasmissione costituito da un settore di ingranaggio - 4, accoppiato con un ingranaggio - 10, seduto immobile sull'asse insieme a una freccia indicatrice - 3. Accanto all'ingranaggio c'è un molla a spirale piatta (capelli) - 9, un'estremità della quale è collegata all'ingranaggio e l'altra è montata fissamente sulla cremagliera. I capelli premono costantemente il tubo su un lato dei denti del settore, eliminando così il gioco (gioco) negli ingranaggi e garantendo un movimento regolare della freccia.

Riso. 2.64. Manometro indicatore con molla tubolare monogiro

Manometri a contatto elettrico

Scopo. I manometri, i vacuometri e i manometri a contatto elettrico del tipo EKM EKV, EKMV e VE-16rb sono progettati per la misurazione, la segnalazione o il controllo on-off della pressione (scarico) di gas e liquidi neutri rispetto all'ottone e all'acciaio. Gli strumenti di misura del tipo VE-16rb sono realizzati in un involucro antideflagrante e possono essere installati in aree a rischio di incendio ed esplosioni. La tensione operativa dei dispositivi di contatto elettrici è fino a 380 V o fino a 220 V CC.

Dispositivo.Il design dei manometri a contatto elettrico è simile a quelli a molla, con l'unica differenza che il corpo del manometro ha grandi dimensioni geometriche dovute all'installazione di gruppi di contatto. La struttura e l'elenco degli elementi principali dei manometri a contatto elettrico sono presentati in Fig. 2,65..

I manometri sono esemplari.

Scopo. I manometri modello e i vacuometri del tipo MO e VO sono destinati al test di manometri, vacuometri e manometri e vacuometri per la misurazione della pressione e del vuoto di liquidi e gas non aggressivi in ​​condizioni di laboratorio.

I manometri del tipo MKO e i vacuometri del tipo VKO sono progettati per verificare la funzionalità dei manometri di lavoro nel luogo di installazione e per le misurazioni di controllo della sovrappressione e del vuoto.

Riso. 2,65. Manometri a contatto elettrico: a - tipo EKM; ECMV; EKV;

B - tipo VE - 16 Rb parti principali: molla tubolare; scala; mobile

Meccanismo; gruppo di contatti mobili; raccordo di ingresso

Manometri elettrici

Scopo. I manometri elettrici del tipo DER sono progettati per convertire continuamente la pressione in eccesso o il vuoto in un segnale di uscita CA unificato. Questi dispositivi vengono utilizzati per funzionare in combinazione con dispositivi di trasformazione differenziale secondaria, macchine di controllo centralizzato e altri ricevitori di informazioni in grado di ricevere un segnale standard grazie alla mutua induttanza.

Dispositivo e principio di funzionamento. Il principio di funzionamento del dispositivo, come quello dei manometri con molla tubolare monogiro, si basa sullo sfruttamento della deformazione dell'elemento elastico sensibile quando ad esso viene applicata la pressione misurata. La struttura di un manometro elettrico del tipo DER è mostrata in Fig. 2.65.(b). L'elemento sensibile elastico del dispositivo è una molla tubolare - 1, che è montata nel supporto - 5. Una striscia - 6 è avvitata al supporto, su cui è fissata la bobina - 7 del trasformatore differenziale. Sul supporto sono montate anche resistenze costanti e variabili. La bobina è coperta da uno schermo. La pressione misurata viene fornita al supporto. Il supporto è fissato all'alloggiamento - 2 viti - 4. L'alloggiamento in lega di alluminio è chiuso con un coperchio su cui è fissato il connettore a spina - 3. Il nucleo - 8 del trasformatore differenziale è collegato all'estremità mobile della molla tubolare con una vite speciale - 9. Quando si applica pressione al dispositivo, la molla tubolare si deforma, provocando un movimento proporzionale alla pressione misurata dell'estremità mobile della molla e del nucleo del trasformatore differenziale associato.

Requisiti operativi per i manometri scopi tecnici:

· durante l'installazione del manometro l'inclinazione del quadrante rispetto alla verticale non deve superare i 15°;

· nella posizione di non lavoro, la freccia del misuratore deve essere in posizione zero;

· il manometro sia stato verificato e sia munito di timbro e sigillo indicante la data di verifica;

· non siano presenti danni meccanici al corpo del manometro, alla parte filettata del raccordo, ecc.;

· la scala digitale è chiaramente visibile personale di servizio;

· quando si misura la pressione di un mezzo gassoso umido (gas, aria), il tubo davanti al manometro è realizzato sotto forma di un anello in cui l'umidità si condensa;

· nel punto in cui viene rilevata la pressione misurata (davanti al manometro) deve essere installato un rubinetto o una valvola;

· per sigillare il punto di collegamento del raccordo del manometro è opportuno utilizzare guarnizioni in cuoio, piombo, rame rosso ricotto e fluoroplastica. Non è consentito l'uso di stoppa e piombo rosso.

Gli strumenti di misura della pressione sono utilizzati in molti settori e sono classificati, a seconda del loro scopo, come segue:

· Barometri – misurano la pressione atmosferica.

· Vacuometri – misurano la pressione del vuoto.

· Manometri – misurano la pressione in eccesso.

· Manometri e vacuometri – misurano il vuoto e la pressione eccessiva.

· Vuotometri a barra – misurano la pressione assoluta.

· Manometri differenziali: misurano le differenze di pressione.

Secondo il principio di funzionamento, gli strumenti di misura della pressione possono essere dei seguenti tipi:

· Il dispositivo è liquido (la pressione viene bilanciata utilizzando il peso della colonna di liquido).

· Dispositivi peso-pistone (la pressione misurata è bilanciata dalla forza creata da pesi calibrati).

· Dispositivi con trasmissione a distanza delle letture (vengono utilizzati cambiamenti nelle varie caratteristiche elettriche di una sostanza sotto l'influenza della pressione misurata).

· Il dispositivo è a molla (la pressione misurata è bilanciata dalle forze elastiche della molla, la cui deformazione serve come misura della pressione).

Per Per misurare la pressione vengono utilizzati vari strumenti , che possono essere suddivisi in due gruppi principali: liquidi e meccanici.

Il dispositivo più semplice è piezometro, misurare la pressione in un liquido mediante l'altezza di una colonna dello stesso liquido. È un tubo di vetro, aperto ad un'estremità (tubo in Fig. 14a). Il piezometro è uno strumento molto sensibile e preciso, ma è utile solo quando si misurano piccole pressioni, altrimenti il ​​tubo risulta essere molto lungo, il che ne complica l'utilizzo.

Per ridurre la lunghezza del tubo di misurazione, vengono utilizzati dispositivi con un liquido di densità maggiore (ad esempio il mercurio). Manometro a mercurio è un tubo a forma di Y, il cui gomito curvo è pieno di mercurio (Fig. 14b). Sotto l'influenza della pressione nella nave, il livello di mercurio nella gamba sinistra del manometro diminuisce e in quella destra aumenta.

Manometro differenziale utilizzato nei casi in cui è necessario misurare non la pressione in un recipiente, ma la differenza di pressione in due recipienti o in due punti di un recipiente (Fig. 14 c).

L'uso di dispositivi liquidi è limitato alla regione di pressioni relativamente basse. Se hai bisogno di misurare alta pressione, utilizzare dispositivi del secondo tipo: meccanici.

Manometro a mollaè il più comune dei dispositivi meccanici. È costituito (Fig. 15a) da un tubo cavo di ottone o acciaio curvo a pareti sottili (molla) 1, un'estremità del quale è sigillata e collegata tramite un dispositivo di azionamento 2 a un meccanismo a ingranaggi 3. Una freccia 4 si trova sull'asse del meccanismo ad ingranaggi. La seconda estremità del tubo è aperta e collegata al recipiente in cui viene misurata la pressione. Sotto l'influenza della pressione, la molla si deforma (raddrizza) e, attraverso un dispositivo di azionamento, attiva una freccia, la cui deviazione determina il valore della pressione su una scala di 5.

Manometri a membrana classificati anche come meccanici (Fig. 15b). Invece di una molla, al loro interno è installata una sottile membrana a piastre 1 (metallica o in materiale gommato). La deformazione della membrana viene trasmessa attraverso il dispositivo di azionamento ad una freccia indicante il valore della pressione.

I manometri meccanici presentano alcuni vantaggi rispetto a quelli liquidi: portabilità, versatilità, semplicità di progettazione e funzionamento e un'ampia gamma di pressioni misurate.

Per misurare pressioni inferiori a quella atmosferica vengono utilizzati vacuometri a liquido e meccanici, il cui principio di funzionamento è lo stesso dei manometri.

Il principio dei vasi comunicanti .

Vasi comunicanti

Comunicare sono chiamati vasi che hanno un canale tra loro pieno di liquido. Le osservazioni mostrano che nei vasi comunicanti di qualsiasi forma, un liquido omogeneo si trova sempre allo stesso livello.

Liquidi diversi si comportano diversamente anche in vasi comunicanti della stessa forma e dimensione. Prendiamo due vasi comunicanti cilindrici dello stesso diametro (Fig. 51), versiamo sul loro fondo (ombreggiato) uno strato di mercurio e sopra versiamo nei cilindri un liquido di diversa densità, ad esempio r 2 h 1).

Selezioniamo mentalmente, all'interno del tubo che collega i vasi comunicanti e pieno di mercurio, un'area di area S, perpendicolare alla superficie orizzontale. Poiché i liquidi sono a riposo, la pressione su quest'area a sinistra e a destra è la stessa, cioè p1 = p2. Secondo la formula (5.2), la pressione idrostatica p 1 = 1 gh 1 e p 2 = 2 gh 2. Uguagliando queste espressioni, otteniamo r 1 h 1 = r 2 h 2, da cui

h1 /h2 =r2 /r1. (5.4)

Quindi , liquidi dissimili a riposo sono installati in vasi comunicanti in modo tale che le altezze delle loro colonne risultano inversamente proporzionali alle densità di questi liquidi.

Se r 1 =r 2, allora dalla formula (5.4) segue che h 1 =h 2, cioè liquidi omogenei sono installati in vasi comunicanti allo stesso livello.

Il bollitore e il suo beccuccio sono vasi comunicanti: l'acqua al loro interno è allo stesso livello. Ciò significa che il beccuccio del bollitore dovrebbe

Installazione idraulica.

Sulla torre è installato un grande serbatoio d'acqua (torre dell'acqua). Dal serbatoio partono delle tubazioni con più diramazioni che conducono nelle case. Le estremità dei tubi sono chiuse con rubinetti. Al rubinetto, la pressione dell'acqua che riempie i tubi è uguale alla pressione della colonna d'acqua, che ha un'altezza pari al dislivello tra il rubinetto e il pelo libero dell'acqua nel serbatoio. Poiché il serbatoio è installato ad un'altezza di decine di metri, la pressione al rubinetto può raggiungere diverse atmosfere. Ovviamente la pressione dell'acqua ai piani superiori è inferiore a quella dei piani inferiori.

L'acqua viene fornita al serbatoio della torre dell'acqua tramite pompe

Tubo per la misurazione dell'acqua.

I tubi di misurazione dell'acqua per serbatoi d'acqua sono costruiti secondo il principio dei vasi comunicanti. Tali tubi, ad esempio, si trovano sui serbatoi dei vagoni ferroviari. In un tubo di vetro aperto collegato al serbatoio, l'acqua si trova sempre allo stesso livello del serbatoio stesso. Se il tubo di misurazione dell'acqua è installato su una caldaia a vapore, l'estremità superiore del tubo è collegata alla parte superiore della caldaia, riempita di vapore.

Questo viene fatto in modo che le pressioni sopra il pelo libero dell'acqua nella caldaia e nel tubo siano le stesse.

Peterhof è un magnifico insieme di parchi, palazzi e fontane. Questo è l'unico complesso al mondo le cui fontane funzionano senza pompe o complesse strutture di pressione dell'acqua. Queste fontane utilizzano il principio dei vasi comunicanti: vengono presi in considerazione i livelli delle fontane e dei bacini di stoccaggio.

La caratteristica della pressione è la forza che agisce uniformemente su una superficie unitaria del corpo. Questa forza influenza vari processi tecnologici. La pressione è misurata in pascal. Un pascal equivale alla forza di un newton applicata su una superficie di 1 m2.

Tipi di pressione

• Atmosferico.

• Metrica del vuoto.

• Eccessivo.

• Assoluto.

Atmosferico La pressione è generata dall'atmosfera terrestre.

Vacuometro la pressione è la pressione che non raggiunge la pressione atmosferica.

Eccessivo la pressione è un valore di pressione maggiore della pressione atmosferica.

Assoluto la pressione è determinata dal valore dello zero assoluto (vuoto).

Tipi e lavoro

I dispositivi che misurano la pressione sono chiamati manometri. Nella tecnologia, molto spesso è necessario determinare la pressione in eccesso. Una gamma significativa di valori di pressione misurati e condizioni speciali per misurarli in vari processi tecnologici determinano la varietà di tipi di manometri, che presentano le proprie differenze nelle caratteristiche di progettazione e nei principi di funzionamento. Consideriamo le principali tipologie utilizzate.

Barometri

Un barometro è un dispositivo che misura la pressione dell'aria nell'atmosfera. Esistono diversi tipi di barometri.

Mercurio Un barometro funziona sulla base del movimento del mercurio in un tubo lungo una determinata scala.

Liquido Un barometro funziona secondo il principio del bilanciamento di un liquido con la pressione atmosferica.

Barometro aneroide funziona modificando le dimensioni di una scatola metallica sigillata con un vuoto all'interno, sotto l'influenza della pressione atmosferica.

Elettronico Il barometro è uno strumento più moderno. Converte i parametri di un aneroide convenzionale in un segnale digitale, che viene visualizzato su un display a cristalli liquidi.

Manometri per liquidi

In questi modelli di dispositivi, la pressione è determinata dall'altezza della colonna di liquido, che equalizza questa pressione. I dispositivi liquidi sono spesso realizzati sotto forma di 2 vasi di vetro, interconnessi, in cui viene versato il liquido (acqua, mercurio, alcool).

Fig. 1

Un'estremità del contenitore è collegata al mezzo da misurare e l'altra è aperta. Sotto la pressione del mezzo, il liquido scorre da un recipiente all'altro finché la pressione non si stabilizza. La differenza nei livelli del fluido determina la sovrappressione. Tali dispositivi misurano la differenza di pressione e il vuoto.

La Figura 1a mostra un manometro a 2 tubi che misura il vuoto, il manometro e la pressione atmosferica. Lo svantaggio è l'errore significativo nella misurazione delle pressioni che presentano pulsazioni. In questi casi vengono utilizzati manometri monotubo (Figura 1b). Contengono un bordo di una nave più grande. La tazza è collegata alla cavità da misurare, la cui pressione sposta il liquido nella parte stretta del recipiente.

Quando si misura, viene presa in considerazione solo l'altezza del liquido nel gomito stretto, poiché il liquido cambia in modo insignificante il suo livello nella tazza, e questo viene trascurato. Per misurare piccole sovrapressioni si utilizzano micromanometri a 1 tubo con tubo inclinato ad angolo (Figura 1c). Maggiore è l'inclinazione del tubo, più precise saranno le letture del dispositivo, a causa dell'aumento della lunghezza del livello del liquido.

Un gruppo speciale è considerato dispositivi per la misurazione della pressione, in cui il movimento del liquido in un contenitore agisce su un elemento sensibile: un galleggiante (1) nella Figura 2a, un anello (3) (Figura 2c) o una campana (2 ) (Figura 2b), che sono collegati ad una freccia, che è un indicatore di pressione.

Figura-2

I vantaggi di tali dispositivi sono la trasmissione remota e la registrazione dei valori.

Estensimetri

Nel campo tecnico hanno guadagnato popolarità gli estensimetri per la misurazione della pressione. Il loro principio di funzionamento è deformare l'elemento sensibile. Questa deformazione avviene sotto l'influenza della pressione. La componente elastica è collegata ad un dispositivo di lettura avente una scala graduata in unità di pressione. I manometri a deformazione si dividono in:

• Primavera.
• Soffietto.
• Membrana.

Figura-3

Manometri a molla

In questi dispositivi l'elemento sensibile è una molla collegata all'indice tramite un meccanismo di trasmissione. All'interno del tubo agisce una pressione, la sezione trasversale cerca di assumere una forma rotonda, la molla (1) cerca di srotolarsi, di conseguenza l'indice si sposta lungo la scala (Figura 3a).

Manometri a membrana

In questi dispositivi la componente elastica è la membrana (2). Si piega sotto pressione e agisce sulla freccia mediante un meccanismo di trasmissione. La membrana è realizzata come una scatola (3). Ciò aumenta la precisione e la sensibilità del dispositivo grazie alla maggiore deflessione a parità di pressione (Figura 3b).

Manometri a soffietto

Nei dispositivi a soffietto (Figura 3c), l'elemento elastico è un soffietto (4), realizzato sotto forma di un tubo corrugato a pareti sottili. A questo tubo viene applicata pressione. Allo stesso tempo, il soffietto aumenta di lunghezza e, con l'aiuto di un meccanismo di trasmissione, muove l'ago del manometro.

Soffietto e specie di membrana I manometri vengono utilizzati per misurare piccole sovrapressioni e vuoto, poiché la componente elastica ha una bassa rigidità. Quando tali dispositivi vengono utilizzati per misurare il vuoto, vengono chiamati misuratori di pescaggio. Un dispositivo che misura la pressione in eccesso è misuratore di pressione , per misurare la pressione in eccesso e il vuoto vengono utilizzati calibri di spinta .

I dispositivi per misurare la pressione del tipo di deformazione presentano un vantaggio rispetto ai modelli liquidi. Consentono di trasmettere a distanza le letture e di registrarle automaticamente.

Ciò avviene per la conversione della deformazione della componente elastica in un segnale di uscita di corrente elettrica. Il segnale viene registrato da strumenti di misura calibrati in unità di pressione. Tali dispositivi sono chiamati manometri estensimetrici. Gli estensimetri, i trasformatori differenziali e i convertitori di modulazione magnetica sono ampiamente utilizzati.

Convertitore trasformatore differenziale

Figura-4

Il principio di funzionamento di un tale convertitore è modificare la corrente di induzione in base al valore della pressione.

I dispositivi con tale convertitore hanno una molla tubolare (1), che muove il nucleo d'acciaio (2) del trasformatore, e non la freccia. Di conseguenza cambia l'intensità della corrente di induzione fornita attraverso l'amplificatore (4) al dispositivo di misurazione (3).

Dispositivi di magnetomodulazione per la misura della pressione

In tali dispositivi la forza viene convertita in un segnale di corrente elettrica grazie al movimento di un magnete associato ad un componente elastico. Durante lo spostamento, il magnete agisce sul convertitore di modulazione magnetica.

Il segnale elettrico viene amplificato in un amplificatore a semiconduttore e inviato a dispositivi di misurazione elettrica secondari.

Estensimetri

I convertitori basati su estensimetri funzionano in base alla dipendenza della resistenza elettrica dell'estensimetro dall'entità della deformazione.

Figura-5

Gli estensimetri (1) (Figura 5) sono fissati sull'elemento elastico del dispositivo. Il segnale elettrico in uscita si verifica a causa di una variazione della resistenza dell'estensimetro e viene registrato da dispositivi di misurazione secondari.

Manometri a contatto elettrico

Figura-6

Il componente elastico del dispositivo è una molla tubolare a giro singolo. I contatti (1) e (2) si realizzano per eventuali segni sulla scala dello strumento ruotando la vite nella testa (3), che si trova all'esterno del vetro.

Quando la pressione diminuisce e raggiunge il limite inferiore, la freccia (4) tramite il contatto (5) accenderà il circuito della lampada del colore corrispondente. Quando la pressione aumenta fino al limite superiore, impostato dal contatto (2), la freccia chiude il circuito della lampada rossa con il contatto (5).

Classi di precisione

I manometri di misura si dividono in due classi:

1. Esemplare.

2. Lavoratori.

Gli strumenti modello determinano l'errore di lettura degli strumenti di lavoro coinvolti nella tecnologia di produzione.

La classe di precisione è collegata all'errore consentito, che è la quantità di deviazione del manometro dai valori effettivi. La precisione del dispositivo è determinata dalla percentuale dell'errore massimo consentito rispetto al valore nominale. Maggiore è la percentuale, minore è la precisione del dispositivo.

I manometri modello hanno una precisione molto più elevata rispetto ai modelli funzionanti, poiché servono a valutare la coerenza delle letture dei modelli funzionanti dei dispositivi. I manometri standard vengono utilizzati principalmente in condizioni di laboratorio, quindi sono fabbricati senza protezione aggiuntiva dall'ambiente esterno.

I manometri a molla hanno 3 classi di precisione: 0,16, 0,25 e 0,4. I modelli funzionanti dei manometri hanno classi di precisione da 0,5 a 4.

Applicazione dei manometri

Gli strumenti di misura della pressione sono i dispositivi più diffusi in vari settori quando si lavora con materie prime liquide o gassose.

Elenchiamo i principali luoghi in cui vengono utilizzati tali dispositivi:

• Nell'industria del gas e del petrolio.
• Nell'ingegneria del riscaldamento per il monitoraggio della pressione dei vettori energetici nelle tubazioni.
• Nell'industria aeronautica, nell'industria automobilistica, nella manutenzione di aeromobili e automobili.
• Nell'industria dell'ingegneria meccanica quando si utilizzano unità idromeccaniche e idrodinamiche.
• Nei dispositivi e negli strumenti medici.
• Nelle attrezzature e nei trasporti ferroviari.
• Nell'industria chimica per determinare la pressione delle sostanze in processi tecnologici.
• In luoghi che utilizzano meccanismi e unità pneumatici.

Ricerca nel testo completo.

Il principio di funzionamento si basa sul bilanciamento della pressione misurata o della differenza di pressione con la pressione di una colonna di liquido. Hanno un design semplice e un'elevata precisione di misurazione e sono ampiamente utilizzati come strumenti di laboratorio e di calibrazione. I manometri per liquidi si dividono in: a U, a campana e ad anello.

A forma di U. Il principio di funzionamento si basa sulla legge dei vasi comunicanti. Sono disponibili nelle versioni bitubo (1) e monotubo (2).

1) sono un tubo di vetro 1 montato su una tavola 3 dotata di scala e riempito con un liquido barriera 2. La differenza di livello nei gomiti è proporzionale alla caduta di pressione misurata. “-” 1. serie di errori: dovuti a imprecisione nella misurazione della posizione del menisco, cambiamenti nella T circostante. ambiente, fenomeni di capillarità (elimina introducendo correttivi). 2. la necessità di due letture, che porta ad un aumento dell'errore.

2) rep. è una modifica di quelli a due tubi, ma un gomito viene sostituito con un vaso largo (tazza). Sotto l'influenza della pressione eccessiva, il livello del liquido nel recipiente diminuisce e nel tubo aumenta.

Galleggiante a forma di U I manometri differenziali sono simili in linea di principio ai manometri a tazza, ma per misurare la pressione utilizzano il movimento di un galleggiante posto in una tazza quando cambia il livello del liquido. Mediante un dispositivo di trasmissione il movimento del galleggiante viene convertito nel movimento della freccia indicatrice. Ampio intervallo di misurazione “+”. Principio operativo liquido i manometri si basano sulla legge di Pascal: la pressione misurata è bilanciata dal peso della colonna di fluido di lavoro: P = ρgh. Sono costituiti da un serbatoio e da un capillare. Come fluidi di lavoro vengono utilizzati acqua distillata, mercurio e alcol etilico. Sono utilizzati per misurare piccole sovrapressioni e vuoto, pressione barometrica. Hanno un design semplice, ma non è prevista la trasmissione remota dei dati.

A volte, per aumentare la sensibilità, il capillare viene posizionato ad una certa angolazione rispetto all'orizzonte. Allora: P = ρgL Sinα.

IN deformazione i manometri vengono utilizzati per contrastare la deformazione elastica dell'elemento sensibile (SE) o la forza da esso sviluppata. Esistono tre forme principali di SE che si sono diffuse nella pratica delle misurazioni: molle tubolari, soffietti e membrane.

Molla tubolare(molla calibro, tubo Bourdon) - un tubo metallico elastico, una delle cui estremità è sigillata e ha la capacità di muoversi, e l'altra è fissata rigidamente. Le molle tubolari vengono utilizzate principalmente per convertire la pressione misurata applicata all'interno della molla in un movimento proporzionale della sua estremità libera.

La più comune è la molla tubolare monogiro, ovvero un tubo piegato a 270° con sede ovale o ellittica. sezione trasversale. Sotto l'influenza della sovrappressione fornita, il tubo si srotola e sotto l'influenza del vuoto si attorciglia. Questa direzione di movimento del tubo è spiegata dal fatto che, sotto l'influenza della sovrappressione interna, l'asse minore dell'ellisse aumenta, mentre la lunghezza del tubo rimane costante.

Lo svantaggio principale delle molle considerate è il loro piccolo angolo di rotazione, che richiede l'uso di meccanismi di trasmissione. Con il loro aiuto, lo spostamento di diversi gradi o millimetri dell'estremità libera di una molla tubolare si trasforma in un movimento angolare della freccia di 270 - 300°.

Il vantaggio è una caratteristica statica vicina a quella lineare. L'applicazione principale è quella degli strumenti indicatori. Campi di misura dei manometri da 0 a 10 3 MPa; vacuometri - da 0,1 a 0 MPa. Classi di precisione dello strumento: da 0,15 (esemplare) a 4.

Le molle tubolari sono realizzate in ottone, bronzo e acciaio inossidabile.

Soffietto. Il soffietto è una tazza metallica a pareti sottili con ondulazioni trasversali. Il fondo del bicchiere si muove sotto pressione o forza.

Nella linearità delle caratteristiche statiche del soffietto, il rapporto tra la forza agente su di esso e la deformazione da essa provocata rimane costante. ed è chiamata rigidità del soffietto. I soffietti sono realizzati con vari gradi di bronzo, acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe di alluminio, ecc. I soffietti con un diametro da 8–10 a 80–100 mm e uno spessore di parete di 0,1–0,3 mm vengono prodotti in serie.

Membrane. Ci sono membrane elastiche ed elastiche. Una membrana elastica è una piastra flessibile rotonda, piatta o ondulata, che può piegarsi sotto pressione.

La caratteristica statica delle membrane piatte cambia in modo non lineare con l'aumentare pressione, quindi una piccola parte della corsa possibile viene utilizzata come area di lavoro. Le membrane ondulate possono essere utilizzate per deflessioni maggiori rispetto a quelle piatte, poiché hanno una nonlinearità della caratteristica significativamente inferiore. Le membrane sono realizzate con vari gradi di acciaio: bronzo, ottone, ecc.

I manometri per liquidi (a tubo) funzionano secondo il principio dei vasi comunicanti, bilanciando la pressione fissa con il peso del liquido di riempimento: la colonna di liquido si sposta ad un'altezza proporzionale al carico applicato.

Le misurazioni basate sul metodo idrostatico sono interessanti grazie alla loro combinazione di semplicità, affidabilità, convenienza ed elevata precisione. Un manometro con liquido all'interno è ottimale per misurare perdite di carico entro 7 kPa (nelle versioni speciali - fino a 500 kPa).

Tipi e tipi di dispositivi

Per misurazioni di laboratorio o applicazioni industriali vengono utilizzati varie opzioni manometri con costruzione a tubo. I seguenti tipi di dispositivi sono più richiesti:

• A forma di U. La base del progetto sono i vasi comunicanti in cui la pressione è determinata da uno o più livelli di liquido contemporaneamente. Una parte del tubo è collegata al sistema di tubazioni per effettuare la misurazione. Allo stesso tempo, l'altra estremità può essere sigillata ermeticamente o avere libera comunicazione con l'atmosfera.
• A coppa. Un manometro per liquidi a tubo singolo è per molti aspetti simile al design dei classici strumenti a forma di U, ma invece di un secondo tubo utilizza un ampio serbatoio, la cui area è 500-700 volte più grande di l'area della sezione trasversale del tubo principale.
• Squillo. In dispositivi di questo tipo la colonna di liquido è racchiusa in un canale anulare. Quando la pressione cambia, il centro di gravità si sposta, il che a sua volta porta al movimento della freccia indicatrice. Pertanto, il dispositivo di misurazione della pressione registra l'angolo di inclinazione dell'asse del canale anulare. Questi manometri offrono un'elevata precisione dei risultati che non dipendono dalla densità del liquido e del mezzo gassoso su di esso. Allo stesso tempo, l'ambito di applicazione di tali prodotti è limitato dal loro costo elevato e dalla complessità della manutenzione.
• Pistone liquido. La pressione misurata sposta l'asta estranea e ne bilancia la posizione con pesi calibrati. Selezionando i parametri ottimali per la massa dell'asta con i pesi, è possibile garantirne l'espulsione in misura proporzionale alla pressione misurata e, quindi, conveniente per il controllo.

In cosa consiste un manometro del liquido?

Il dispositivo di un manometro del liquido può essere visto nella foto:

Applicazione del manometro del liquido

La semplicità e l'affidabilità delle misurazioni basate sul metodo idrostatico spiegano l'uso diffuso di dispositivi riempiti di liquido. Tali manometri sono indispensabili durante l'esecuzione ricerca di laboratorio o risolvere vari problemi tecnici. In particolare gli strumenti vengono utilizzati per le seguenti tipologie di misurazioni:

• Leggera sovrapressione.
• Differenza di pressione.
• Pressione atmosferica.
• Sotto pressione.

Un importante campo di applicazione dei manometri per tubazioni con riempimento di liquido è la verifica degli strumenti di controllo e misura: misuratori di tiraggio, manometri, vacuometri, barometri, manometri differenziali e alcuni tipi di manometri.

Manometro del liquido: principio di funzionamento

Il design del dispositivo più comune è un tubo a forma di U. Il principio di funzionamento del manometro è mostrato in figura:

Un'estremità del tubo ha una connessione con l'atmosfera: è esposta alla pressione atmosferica Patm. L'altra estremità del tubo è collegata alla tubazione di destinazione mediante dispositivi di alimentazione - è esposta alla pressione del mezzo misurato Rab. Se l'indicatore Rabs è superiore a Patm, il liquido viene spostato in un tubo che comunica con l'atmosfera.

Istruzioni per il calcolo

La differenza di altezza tra i livelli del liquido è calcolata dalla formula:

h = (Rabs – Ratm)/((rl – ratm)g)
Dove:
Abs – pressione assoluta misurata.
Ratm – pressione atmosferica.
rzh – densità del fluido di lavoro.
ratm – densità dell'atmosfera circostante.
g – accelerazione gravitazionale (9,8 m/s2)
L'indicatore dell'altezza del fluido di lavoro H è costituito da due componenti:
1. h1 – diminuzione in colonna rispetto al valore originale.
2. h2 – aumento della colonna in un'altra parte del tubo rispetto al livello iniziale.
L'indicatore ratm spesso non viene preso in considerazione nei calcoli, poiché rl >> ratm. Pertanto la dipendenza può essere rappresentata come:
h = Rizb/(rzhg)
Dove:
Rizb è la sovrappressione del mezzo misurato.
In base alla formula precedente, Rizb = hrж g.

Se è necessario misurare la pressione dei gas scaricati, vengono utilizzati strumenti di misura in cui una delle estremità è sigillata ermeticamente e la pressione del vuoto è collegata all'altra mediante dispositivi di alimentazione. Il disegno è mostrato nel diagramma:

Per tali dispositivi viene utilizzata la formula:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

La pressione all'estremità sigillata del tubo è zero. Se è presente aria, i calcoli della pressione del vacuometro vengono eseguiti come segue:
Ratm – Rabs = Rizb – hrzh g.

Se l'aria nell'estremità sigillata viene evacuata e la contropressione Ratm = 0, allora:
Rab = hrzh g.

I progetti in cui l'aria all'estremità sigillata viene evacuata ed evacuata prima del riempimento sono adatti all'uso come barometri. Puoi farlo fissando la differenza di altezza della colonna nella parte sigillata calcoli accurati pressione barometrica.

Vantaggi e svantaggi

I manometri del liquido hanno sia forte che lati deboli. Utilizzandoli è possibile ottimizzare i costi di capitale e operativi per le attività di controllo e misurazione. Allo stesso tempo, bisogna ricordare i possibili rischi e vulnerabilità di tali strutture.

I principali vantaggi degli strumenti di misura riempiti di liquido includono:

• Elevata precisione di misurazione. I dispositivi con un basso livello di errore possono essere utilizzati come riferimento per il controllo di varie apparecchiature di controllo e misurazione.
• Facilità d'uso. Le istruzioni per l'utilizzo del dispositivo sono estremamente semplici e non contengono azioni complesse o specifiche.
• Basso costo. Il prezzo dei manometri a liquido è significativamente inferiore rispetto ad altri tipi di apparecchiature.
• Installazione veloce. La connessione alle condotte di destinazione viene effettuata mediante dispositivi di alimentazione. L'installazione/smontaggio non richiede attrezzature speciali.

Quando si utilizzano manometri a riempimento di liquido, è necessario tenere in considerazione alcuni punti deboli di tali progetti:

• Un improvviso aumento della pressione può portare al rilascio del fluido di lavoro.
• Non è prevista la possibilità di registrazione e trasmissione automatica dei risultati della misurazione.
• La struttura interna dei manometri a liquido ne determina una maggiore fragilità
• I dispositivi sono caratterizzati da un campo di misurazione abbastanza ristretto.
• La correttezza delle misurazioni può essere compromessa da una scarsa pulizia delle superfici interne dei tubi.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento del manometro si basa sul bilanciamento della pressione misurata mediante la forza di deformazione elastica di una molla tubolare o di una membrana a due piastre più sensibile, un'estremità della quale è sigillata in un supporto e l'altra è collegata tramite un'asta ad un meccanismo a settore tribico che converte il movimento lineare dell'elemento sensibile elastico in un movimento circolare della freccia indicatrice.

Varietà

Il gruppo di strumenti che misurano la sovrappressione comprende:

Manometri - strumenti con misurazioni da 0,06 a 1000 MPa (Misura della pressione in eccesso - la differenza positiva tra pressione assoluta e barometrica)

I vacuometri sono dispositivi che misurano il vuoto (pressione inferiore a quella atmosferica) (fino a meno 100 kPa).

I manometri e i vacuometri sono manometri che misurano sia la pressione in eccesso (da 60 a 240.000 kPa) che quella del vuoto (fino a meno 100 kPa).

Misuratori di pressione - manometri per piccole sovrapressioni fino a 40 kPa

Metri di trazione: vacuometri con limite fino a meno 40 kPa

Manometri di pressione e vuoto con limiti estremi non superiori a ±20 kPa

I dati sono forniti in conformità con GOST 2405-88

La maggior parte dei manometri nazionali e importati sono fabbricati secondo gli standard generalmente accettati, pertanto i manometri di varie marche si sostituiscono a vicenda. Quando si sceglie un manometro è necessario conoscere: il limite di misurazione, il diametro del corpo, la classe di precisione del dispositivo. Anche la posizione e la filettatura del raccordo sono importanti. Questi dati sono gli stessi per tutti i dispositivi prodotti nel nostro Paese e in Europa.

Esistono anche manometri che misurano la pressione assoluta, cioè la sovrappressione + atmosferica

Un dispositivo che misura la pressione atmosferica è chiamato barometro.

Tipi di manometri

A seconda del design e della sensibilità dell'elemento, esistono manometri a liquido, a portata morta e a deformazione (con molla tubolare o membrana). I manometri sono suddivisi in classi di precisione: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (rispetto a meno numero, più preciso è il dispositivo).

Tipi di manometri

Per scopo, i manometri possono essere suddivisi in tecnici: tecnici generali, contatti elettrici, speciali, autoregistranti, ferroviari, resistenti alle vibrazioni (riempiti di glicerina), navali e di riferimento (modello).

Tecnico generale: progettato per la misura di liquidi, gas e vapori non aggressivi per le leghe di rame.

Contatto elettrico: hanno la capacità di regolare il mezzo misurato, grazie alla presenza di un meccanismo di contatto elettrico. Un dispositivo particolarmente popolare in questo gruppo può essere chiamato EKM 1U, sebbene sia fuori produzione da tempo.

Speciale: ossigeno - deve essere sgrassato, poiché a volte anche una leggera contaminazione del meccanismo a contatto con l'ossigeno puro può provocare un'esplosione. Spesso prodotto in casse blu con il simbolo O2 (ossigeno) sul quadrante; acetilene - le leghe di rame non sono ammesse nella fabbricazione del meccanismo di misurazione, poiché a contatto con l'acetilene esiste il pericolo della formazione di rame-acetilene esplosivo; ammoniaca: deve essere resistente alla corrosione.

Riferimento: avendo una classe di precisione più elevata (0,15; 0,25; 0,4), questi dispositivi vengono utilizzati per il controllo di altri manometri. Nella maggior parte dei casi, tali dispositivi sono installati su manometri a pistone morto o altre installazioni in grado di sviluppare la pressione richiesta.

I manometri per navi sono destinati all'uso nelle flotte fluviali e marine.

Ferroviario: destinato all'uso nel trasporto ferroviario.

Autoregistrazione: manometri in custodia, dotati di un meccanismo che permette di riprodurre su carta millimetrata il grafico di funzionamento del manometro.

Conduttività termica

I misuratori di conducibilità termica si basano sulla diminuzione della conduttività termica di un gas con la pressione. Questi manometri hanno un filamento incorporato che si riscalda quando la corrente lo attraversa. Per misurare la temperatura del filamento è possibile utilizzare una termocoppia o un sensore di temperatura resistivo (DOTS). Questa temperatura dipende dalla velocità con cui il filamento trasferisce il calore al gas circostante e quindi dalla conduttività termica. Viene spesso utilizzato un misuratore Pirani, che utilizza un singolo filamento di platino sia come elemento riscaldante che come DOTS. Questi manometri forniscono letture accurate tra 10 e 10−3 mmHg. Art., ma sono piuttosto sensibili Composizione chimica gas misurati.

[modifica]Due filamenti

Una bobina di filo viene utilizzata come riscaldatore, mentre l'altra viene utilizzata per misurare la temperatura attraverso la convezione.

Manometro Pirani (un filetto)

Il manometro Pirani è costituito da un filo metallico esposto alla pressione da misurare. Il filo viene riscaldato dalla corrente che lo attraversa e raffreddato dal gas circostante. Al diminuire della pressione del gas diminuisce anche l’effetto di raffreddamento e aumenta la temperatura di equilibrio del filo. La resistenza di un filo è una funzione della temperatura: misurando la tensione attraverso il filo e la corrente che lo attraversa, è possibile determinare la resistenza (e quindi la pressione del gas). Questo tipo di manometro fu progettato per primo da Marcello Pirani.

Gli indicatori di termocoppia e termistore funzionano in modo simile. La differenza è che per misurare la temperatura del filamento vengono utilizzati una termocoppia e un termistore.

Intervallo di misurazione: 10−3 - 10 mmHg. Arte. (circa 10−1 - 1000 Pa)

Manometro di ionizzazione

I manometri a ionizzazione sono gli strumenti di misura più sensibili per pressioni molto basse. Misurano la pressione indirettamente misurando gli ioni prodotti quando il gas viene bombardato da elettroni. Minore è la densità del gas, minore sarà il numero di ioni che si formeranno. La calibrazione di un manometro ionico è instabile e dipende dalla natura dei gas misurati, che non è sempre nota. Possono essere calibrati rispetto alle letture del manometro McLeod, che sono molto più stabili e indipendenti dalla chimica.

Gli elettroni termoionici entrano in collisione con gli atomi del gas e generano ioni. Gli ioni vengono attratti dall'elettrodo ad una tensione opportuna, detta collettore. La corrente del collettore è proporzionale al tasso di ionizzazione, che è una funzione della pressione del sistema. Pertanto, la misurazione della corrente del collettore consente di determinare la pressione del gas. Esistono diversi sottotipi di manometri a ionizzazione.

Intervallo di misurazione: 10−10 - 10−3 mmHg. Arte. (circa 10−8 - 10−1 Pa)

La maggior parte dei misuratori di ioni sono di due tipi: catodo caldo e catodo freddo. Il terzo tipo, un manometro con rotore rotante, è più sensibile e costoso dei primi due e non verrà trattato in questa sede. Nel caso di un catodo caldo, un filamento riscaldato elettricamente crea un fascio di elettroni. Gli elettroni passano attraverso il manometro e ionizzano le molecole di gas che li circondano. Gli ioni risultanti si raccolgono sull'elettrodo caricato negativamente. La corrente dipende dal numero di ioni, che a sua volta dipende dalla pressione del gas. I manometri a catodo caldo misurano accuratamente la pressione nell'intervallo 10−3 mmHg. Arte. fino a 10-10 mmHg. Arte. Il principio di un manometro a catodo freddo è lo stesso, tranne per il fatto che gli elettroni vengono prodotti in una scarica creata da una scarica elettrica ad alta tensione. I manometri a catodo freddo misurano accuratamente la pressione nell'intervallo 10−2 mmHg. Arte. fino a 10−9 mmHg. Arte. La calibrazione dei manometri a ionizzazione è molto sensibile alla geometria strutturale, alla composizione chimica dei gas misurati, alla corrosione e ai depositi superficiali. La loro calibrazione potrebbe diventare inutilizzabile se attivata a pressione atmosferica e molto bassa. La composizione del vuoto a basse pressioni è solitamente imprevedibile, quindi è necessario utilizzare uno spettrometro di massa insieme a un manometro di ionizzazione per misurazioni accurate.

Catodo caldo

Un manometro a ionizzazione a catodo caldo Bayard-Alpert è tipicamente costituito da tre elettrodi che funzionano in modalità triodo, dove il catodo è un filamento. I tre elettrodi sono il collettore, il filamento e la griglia. La corrente del collettore viene misurata in picoampere da un elettrometro. La differenza di potenziale tra il filamento e la terra è tipicamente di 30 volt, mentre la tensione di griglia a tensione costante è di 180-210 volt, a meno che non vi sia un bombardamento elettronico opzionale attraverso il riscaldamento della griglia, che può avere un potenziale elevato di circa 565 volt. Il misuratore di ioni più comune è un catodo caldo Bayard-Alpert con un piccolo collettore di ioni all'interno della griglia. Un involucro di vetro con un foro per il vuoto può circondare gli elettrodi, ma solitamente non viene utilizzato e il manometro è integrato direttamente nel dispositivo per il vuoto e i contatti vengono instradati attraverso una piastra di ceramica nella parete del dispositivo per il vuoto. I misuratori di ionizzazione a catodo caldo possono danneggiarsi o perdere la calibrazione se vengono accesi a pressione atmosferica o anche a basso vuoto. Le misurazioni dei manometri a ionizzazione a catodo caldo sono sempre logaritmiche.

Gli elettroni emessi dal filamento si muovono più volte in avanti e all'indietro attorno alla griglia finché non la colpiscono. Durante questi movimenti, alcuni elettroni entrano in collisione con le molecole del gas e formano coppie elettrone-ione (ionizzazione elettronica). Il numero di tali ioni è proporzionale alla densità delle molecole di gas moltiplicata per la corrente termoionica e questi ioni volano verso il collettore formando una corrente ionica. Poiché la densità delle molecole di gas è proporzionale alla pressione, la pressione viene stimata misurando la corrente ionica.

La sensibilità alla bassa pressione dei manometri a catodo caldo è limitata dall'effetto fotoelettrico. Gli elettroni che colpiscono la griglia producono raggi X, che producono rumore fotoelettrico nel collettore di ioni. Ciò limita la gamma dei vecchi misuratori a catodo caldo a 10−8 mmHg. Arte. e Bayard-Alpert a circa 10-10 mm Hg. Arte. Fili aggiuntivi al potenziale catodico nella linea visiva tra il collettore di ioni e la griglia impediscono questo effetto. Nel tipo ad estrazione gli ioni vengono attratti non da un filo, ma da un cono aperto. Poiché gli ioni non possono decidere quale parte del cono colpire, passano attraverso il foro e formano un fascio ionico. Questo fascio ionico può essere trasmesso ad una tazza di Faraday.

BRUCIATORE PRECAMERA

Il bruciatore a precamera è un apparecchio costituito da un collettore gas con fori per l'uscita del gas, un monoblocco canalizzato e una precamera in refrattario ceramico, posta sopra il collettore, in cui viene miscelata gas con aria e viene bruciata la miscela gas-aria . Il bruciatore della precamera è progettato per la combustione del gas naturale nei forni di caldaie componibili in ghisa, essiccatori e altri impianti termici funzionanti a un vuoto di 10-30 Pa. I bruciatori della precamera si trovano sul fondo del focolare, creando così buone condizioni per una distribuzione uniforme dei flussi di calore lungo la lunghezza del focolare. I bruciatori della precamera possono funzionare a bassa e media pressione del gas. Il bruciatore della precamera è costituito da un collettore gas ( tubo d'acciaio) con una fila di fori per uscita gas. A seconda della potenza termica, il bruciatore può avere 1, 2 o 3 collettori. Un monoblocco ceramico è installato sopra il collettore gas su un telaio in acciaio, formando una serie di canali (miscelatori). Ogni uscita gas ha il proprio miscelatore ceramico. I flussi di gas che escono dai fori del collettore espellono il 50-70% dell'aria necessaria per la combustione, il resto dell'aria arriva per rarefazione nel focolare. Come risultato dell'espulsione, la formazione della miscela viene intensificata. La miscela viene riscaldata nei canali e all'uscita inizia a bruciare. Dai canali, la miscela in fiamme entra nella precamera, nella quale viene bruciato il 90-95% del gas. La precamera è realizzata in mattoni refrattari; sembra una fessura. La combustione del gas avviene nel forno. L'altezza della torcia è 0,6-0,9 m, il coefficiente di eccesso d'aria è 1,1...1,15.

I compensatori sono progettati per mitigare (compensare) l'espansione della temperatura dei gasdotti, per evitare la rottura del tubo, per facilitare l'installazione e lo smontaggio dei raccordi (flangia, valvole).

Un gasdotto lungo 1 km e con diametro medio, se riscaldato a 1 °C si allunga di 12 mm.

I compensatori sono:

· Lente;

· a forma di U;

· A forma di lira.

Compensatore della lenteha una superficie ondulata che cambia la sua lunghezza a seconda della temperatura del gasdotto. Il compensatore di lente è ricavato da semilenti stampate mediante saldatura.

Per ridurre la resistenza idraulica ed evitare intasamenti, all'interno del compensatore è installato un tubo guida, saldato alla superficie interna del compensatore sul lato ingresso gas.

La parte inferiore delle mezze lenti è riempita di bitume per evitare l'accumulo di acqua.

Quando si installa il compensatore in inverno, è necessario allungarlo leggermente e in estate, al contrario, comprimerlo con i dadi di accoppiamento.

A forma di UA forma di lira

compensatore.compensatore.

I cambiamenti nella temperatura dell'ambiente circostante il gasdotto causano cambiamenti nella lunghezza del gasdotto. Per un tratto rettilineo di un gasdotto in acciaio lungo 100 m, l'allungamento o l'accorciamento con una variazione di temperatura di 1° è di circa 1,2 mm. Pertanto, su tutti i gasdotti dopo le valvole, contando lungo il flusso del gas, devono essere installati compensatori di lenti (Fig. 3). Inoltre, durante il funzionamento, la presenza di un compensatore di lenti facilita l'installazione e lo smontaggio delle valvole.

Durante la progettazione e la costruzione dei gasdotti, si sforzano di ridurre il numero di compensatori installati massimizzando l'uso dell'autocompensazione modificando la direzione del percorso sia in pianta che in profilo.

Riso. 3. Compensatore lente 1 - flangia; 2 tubi; 3 - camicia; 4 - mezza lente; 5 - zampa; 6 - costola; 7 - trazione; 8 - noce

Principio di funzionamento di un manometro a liquido

Nella posizione iniziale l'acqua nei tubi sarà allo stesso livello. Se si applica pressione alla pellicola di gomma, il livello del liquido in un gomito del manometro diminuirà e nell'altro aumenterà.

Questo è mostrato nella foto sopra. Premiamo il film con il dito.

Quando premiamo sulla pellicola, la pressione dell'aria nella scatola aumenta. La pressione viene trasmessa attraverso il tubo e raggiunge il liquido spostandolo. Man mano che il livello in questo gomito diminuisce, il livello del fluido nell'altro gomito del tubo aumenterà.

Dalla differenza dei livelli del liquido sarà possibile giudicare la differenza tra la pressione atmosferica e la pressione esercitata sulla pellicola.

La figura seguente mostra come utilizzare un manometro per liquidi per misurare la pressione in un liquido a varie profondità.

Manometro a membrana

In un manometro a membrana, l'elemento elastico è una membrana, ovvero una piastra metallica ondulata. La deflessione della piastra sotto pressione del liquido viene trasmessa attraverso un meccanismo di trasmissione all'indice dello strumento che scorre lungo la scala. Gli strumenti a membrana vengono utilizzati per misurare la pressione fino a 2,5 MPa e per misurare il vuoto. A volte vengono utilizzati dispositivi con uscita elettrica, in cui viene inviato all'uscita un segnale elettrico proporzionale alla pressione all'ingresso del manometro.