Устройство и принцип работы пружинного манометра

Устройство и принцип работы пружинного манометра.

2.2.1. Принцип действия и конструкции
Большинство показывающих манометрических приборов (манометров, мановакуумметров и вакуумметров) с трубчатой пружиной – устройства прямого действия (преобразования), в которых давление последовательно преобразуется в перемещение чувствительного элемента и связанного с ним механически показывающего устройства.

Трубчато-пружинным манометром
называется деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина/16/.
манометрические приборы с трубчатой пружиной появились в прошлом столетии. Автором изобретения считается, хотя имеются и другие претенденты, французский инженер Бурдон (см.п.2.1). Разновидностью трубки Бурдона является трубчатая пружина советского ученого А. Г. Нагаткина, выполненная из заготовки с различающейся по периметру толщиной стенки.

Трубчатая пружина в показывающих манометрических приборах малого и среднего давления имеет вид 3/4 окружности. Для измерений давлений выше 6 МПа применяют 1,5-и 2,5-витковую пружину. В последних вариантах исполнения значительно увеличивается надежность прибора, снижается влияние гистерезиса на его класс точности.

В приборе с 3/4-трубчатой пружиной трубка 1 изогнута (рис. 2.4) с определенными радиусами внутреннего r

и внешнего
R
диаметров, зависящими от диаметра корпуса измерительного прибора и требуемого класса точности, с углом изгиба трубки j = 180-300°. Один конец такой пружины запаян, а другой – соединен с держателем 2, с помощью которого внутренняя полость трубки сообщается с областью измеряемого давления
р
.

Рис. 2.4. Принципиальная схема чувствительного элемента манометра в виде одновитковой трубчатой пружины: 1 – пружина; 2 – держатель

Под воздействием среды избыточного давления (как положительного, так и отрицательного), подведенной к внутренней полости, трубка стремится к распрямлению (при вакуумметрическом давлении – к закручиванию). При этом соответственно изменяются внутренний и внешний радиусы пружины с r

на
r

1 и с
R
на
R
1 (рис. 2.5). Следствием этого является уменьшение угла закручивания пружины от j до j
1
, что вызывает соответствующее изменение положения свободного конца пружины на величину x. Это в свою очередь приводит к перемещению посредством передаточного механизма показывающей стрелки 5 (рис. 2.6) прибора, пропорциональному измеряемому давлению. Распрямление трубки происходит обычно на угол не более 15о, а перемещение ее свободного конца составляет в зависимости от размера чувствительного элемента от 2 до 10 мм. Причем для каждого типоразмера и при определенном передаточном механизме ход конца пружины для различных давлений и, конечно, при разной толщине стенок трубчатых пружин должен быть приблизительно одинаков.