Пружинные приборы

В пружинных манометрах используются различные пружины — трубчатая многовитковая (геликоидальная), трубчатая одновитковая, пластинчатая (мембрана) и гармоникообразная (сильфон), показанные на рис.13.1.

Рис. 13.1. Упругие элементы:

а — трубчатая пружина; б — многовитковая трубчатая пружина; в — мембрана; г — сильфон

Манометр с трубчатой пружиной применяют для измерения давления в очень широких пределах. На рис.13.2 показана конструкция такого манометра.

Рис. 13.2. Схема манометра с одновитковой трубчатой пружиной

Прибор состоит из трубчатой пружины 5, один конец которого впаян в отверстие держателя 1, а другой наглухо запаян и несет на себе наконечник 10. Полость пружины связана с измеряемой средой через канал в держателе 1, снабженным радиальным штуцером 14. Держатель прибора оснащен платой 2, на которой монтируется трубко-секторный механизм. Последний включает в себя зубчатое колесо (трубку) 8 и зубчатый сектор 9. Для исключения люфта в передаточном механизме используется спиральная пружина 7, один конец которой с помощью штифта крепится на оси трубки, а другой — к колонке 6, укрепленной на плате 2. К хвостовику сектора 9 с помощью винта 12 крепится тяга 4.

Посредством тяги перемещение свободного конца пружины передается зубчатому сектору, который имеет ось вращения 14. Вращение зубчатого сектора передается трубке, на оси которой насажена стрелка 4 для отсчета показаний на шкале 4.

Шкала манометра равномерная, поскольку перемещение свободного конца пружины пропорционально измеряемому давлению. Регулировка хода стрелки производится винтом 12.

Наряду с рассмотренными приборами, оснащенными одинаковой трубчатой пружиной, в практике измерения давления и разряжения получили широкое распространение манометры и вакуумметры, снабженные электро-контактными сигнализирующими устройствами. Эти средства измерений давления получили название электроконтактных. Класс точности электроконтактных манометров и вакуумметров (например, серии ЭКМ), как правило, составляет 1,5.

У манометров с многовитковой (геликоидальной) трубчатой пружиной вследствие большой длины многовитковой пружины величина перемещения ее свободного конца больше, чем у трубчатой одновитковой пружины, при одном и том же давлении (рис. 13.1, б).

В горной промышленности получили также распространение магнитоупругие преобразователи, действие которых основано на использовании эффекта зависимости магнитной проницаемости μ от величины механического воздействия (сжатия или растяжения) на ферромагнитный сердечник преобразователя. Это свойство называют магнитоупругостью и характеризуют чувствительностью S= dμ / dl. Наибольшим значением S=200 Гн/м² обладает пермаллой (железоникелевый сплав).

Различают магнитоупругие датчики дроссельного и трансформаторного типов. Последние могут контролировать только усилие сжатия, однако обладают большей чувствительностью.

Магнитоупругие датчики используются для контроля усилий (например, при загрузке скипов и посадке клетей шахтных подъемных установок на кулаки), горных давлений и т.п.

Достоинствами магнитоупругих преобразователей являются простота и надежность в работе, значительная мощность выходных сигналов. Основным недостатком — значительная инерционность.

На рис.13.3 показан манометр типа ММ с упругой металлической концентрически гофрированной мембраной, зажатой между двумя фланцами.

Рис. 13.3. Манометр с металлической мембраной

Штуцер в нижнем фланце соединяет манометр прямым каналом с измеряемой средой. Под воздействием усилия давления мембрана прогибается пропорционально величине этого давления. Стойка в центре мембраны, соединенная при помощи шарнира с поводком зубчатого сектора передаточного механизма, перемещает на соответствующий угол стрелку по шкале прибора.

Благодаря непосредственному сообщению полости мембраны с измеряемой средой этим манометром удобно пользоваться для измерения давления вязких жидкостей (мазут, смола и др.). Основная погрешность прибора составляет 2,5 или 4 % от верхнего предела шкалы.