U-образный манометр – прибор, манометр, который используется для измерения давления

Жидкостный манометр

Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, жидкость устанавливается на одинаковом уровне.

К одному концу стеклянной трубки прикрепляется резиновая трубка, соединенная с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой. Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой понизится.

Рисунок 2. Открытый жидкостный манометр.

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.

Так как коробка соединена с коленом стеклянной трубки, давление передается и на жидкость в этом колене (обозначим его «первым»), то есть давление в первом колене будет больше давления в другом, потому что на то колено действует только атмосферное давление воздуха.

Жидкость придет в равновесие и остановится, 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 можно связать с высотой этого избыточного столба.

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

Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра.

Конструкция манометра не изменена, но мы можем коробочку, обтянутую пленкой, погрузить в емкость с водой. Из опыта видно, что чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра. Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.

А если мы будем переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине? И снова нам поможет ответить на этот вопрос закон Паскаля: показания манометра не будут меняться, потому что давление по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.

Взгляните на рисунок 4. Так выглядит жидкостный манометр в реальной жизни.

Рисунок 4. Реалистичное изображение жидкостного манометра.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g) где: Рабс – абсолютное измеряемое давление. Ратм – атмосферное давление. rж – плотность рабочей жидкости. rатм – плотность окружающей атмосферы. g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2) Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих: 1. h1 – понижение столба по сравнению с исходным значением. 2. h2 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем. Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм. Таким образом, зависимость можно представить как: h = Ризб/(rж g) где: Ризб – избыточное давление измеряемой среды. На основе приведенной формулы, Ризб = hrж g.

Если необходимо измерить давление разряженных газов, применяются измерительные приборы, в которых один из концов герметически запаян, а к другому с помощью подводящих устройств подключают вакуумметрическое давление. Конструкция показана на схеме:

Схема жидкостного вакуумметра абсолютного давления

Для таких приборов применяется формула: h = (Ратм – Рабс)/(rж g).

Давление в запаянном торце трубки равно нулю. При наличии в нем воздуха расчеты вакуумметрического избыточного давления выполняются как: Ратм – Рабс = Ризб – hrж g.

Если воздух в запаянном конце откачан, и давление противодействия Ратм = 0, то: Рабс= hrж g.

Конструкции, в которых воздух в запаянном конце откачивается и перед заполнением вакууммируется, подходят для применения в качестве барометров. Фиксация разницы высоты столба в запаянной части позволяет произвести точные расчеты барометрического давления.

Металлический манометр

Внешний вид металлического манометра вы уже увидели на рисунке 1. Рассмотрим теперь его внутреннее устройство, которые бывает основных двух типов. Первый представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Устройство металлического манометра №1.

Изогнутая пустотелая трубка 1, запаянная с одного конца, с другой стороны соединяется с краном 4, который сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

При увеличении давления трубка 1 начинает разгибаться, и при помощи рычажного механизма 5 и зубчатки 3 передает движение стрелке 2, которая двигается вдоль шкалы прибора.

Трубка 1 обладает упругостью, и при уменьшении давления возвращается в свое изначальное положение, а стрелка – к нулевому делению шкалы.

На рисунке 6 представлен немного другой тип металлического манометра.

Рисунок 6. Устройство металлического манометра №2.

Различие в строении заключается только в том, что трубка запаяна с двух сторон, но имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2.

Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 4 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.

Реальный внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Реалистичное изображение металлического манометра.

Преимущества и недостатки

Жидкостные манометры имеют как сильные, так и слабые стороны. При их использовании удается оптимизировать капитальные и эксплуатационные издержки на контрольно-измерительные мероприятия. В то же время следует помнить о возможных рисках и уязвимых местах таких конструкций.

Среди ключевых преимуществ измерительных приборов с жидкостным наполнением следует отметить:

• Высокая точность измерений. Приборы с низким уровнем погрешности могут использоваться в качестве образцовых для поверки различного контрольно-измерительного оборудования.
• Простота использования. Инструкция по использованию прибора является предельно простой и не содержит каких-либо сложных или специфических действий.
• Невысокая стоимость. Цена жидкостных манометров значительно ниже по сравнению с другими типами оборудования.
• Быстрый монтаж. Подключение к целевым трубопроводам производится с помощью подводящих устройств. Осуществление монтажа/демонтажа не требует специального оборудования.

При использовании манометрических устройств с жидкостным наполнением следует учитывать и некоторые слабые стороны таких конструкций:

• Резкий скачок давления может привести к выбросу рабочей жидкости.
• Возможность автоматической фиксации и передачи результатов измерений не предусмотрена.
• Внутреннее устройство жидкостных манометров определяет их повышенную хрупкость
• Приборы характеризуются достаточно узким диапазоном измерений.
• Корректность измерений может быть нарушена некачественной очисткой внутренних поверхностей трубок.

Принцип действия манометра

Манометр — это прибор для измерения избыточного давления. Из-за того, что эта величина может быть различной, приборы имеют разновидности.

Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

Виды манометров

Приборы измерения давления различаются в зависимости от конструкции:

• Жидкостные.
• Мембранные.
• Пружинные.
• Дифференциальные.

Современные виды устройств разделили на 7 больших групп в зависимости от условий работы:

1. Образцовые. Приборы с очень высокой точностью измерения. Используют для проверки точности показаний другого аналогичного измерительного оборудования, то есть поверки.
2. Электроконтактные. Специальные устройства для контроля и предупреждения о достижении максимально допустимого параметра, способного разрушить систему. Для этого встраивают клапан, который сбрасывает давление до безопасного уровня. В результате обеспечивается безопасная работа на предприятиях, котельных.
3. Общетехнические. Эти устойчивы к вибрациям и низким температурам, поэтому используются на транспорте и на трубопроводах.
4. Самопишущие. Позволяют не только наблюдать визуально за показаниями, но и фиксировать их на специальной диаграмме, чтобы проследить динамику изменения параметра за определенный промежуток времени. Подобные устройства незаменимы в исследовательских лабораториях, на тепловых электростанциях, многих предприятиях.
5. Специальные. Созданы для работы с различными вредными и опасными газами, например, аммиаком, ацетиленом, аргоном, метаном. Они отличаются от других устройств цветом корпуса или кольца, прижимающего стекло.
6. Железнодорожные. Подобные устройства имеют повышенную стойкость к вибрации, благодаря вязкой жидкости внутри корпуса, например, глицерином или силиконовым маслом.
7. Судовые. Имеют корпус, защищенный от влияния атмосферных осадков, не подвержены коррозии.

Встречаются приборы с особыми характеристиками: сигнализирующие, виброустойчивые, коррозионностойкие.

Виды и конструкция прибора

• Корпус.
• Стрелки прибора.
• Шестерёнки.
• Ось.
• Поводок.
• Зубчатый сектор.

Между зубьями сектора и шестерёнки устанавливается специальная пружина, которая необходима для того, чтобы исключить мёртвый ход.

Измерительная шкала представлена в Барах или Паскалях. Стрелка показывает избыточное давление той среды, в которой проводится замер.

Принцип действия очень прост.

Давление от измеряемой среды поступает внутрь трубки.

Под его воздействием трубка пытается выровняться, так как площадь внешней и внутренней поверхностей имеет разную величину.

Свободный конец трубки совершает движение, при этом стрелка поворачивается на определённый угол благодаря передаточному механизму.

Измеряемая величина и деформация трубки находятся в прямолинейной зависимости.

Именно поэтому значение, которое показывает стрелка, и является давлением определённой среды.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

• Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
• Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
• Судовые. Используются на морском и речном судне.
• Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
• Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
• Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
• Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

• Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
• Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
• Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
• Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

Жидкостные системы измерения

Величина в этих манометрах измеряется при помощи уравновешивания веса жидкостного столба. Мерой давления является уровень жидкости в сообщающихся сосудах. Этими приборами можно измерять величину в пределах 10−105 Па. Они нашли своё применение в лабораторных условиях.

По сути, это U-образная трубка, где находится жидкость с большим удельным весом в сравнении с той жидкостью, в которой непосредственно измеряется гидростатическое давление. Такой жидкостью чаще всего является ртуть.

Кран для манометра. Устройство

На трубопровод прибор крепится с помощью многофункционального трёхходового крана.

В зависимости от положения рукоятки запорного механизма контролируется работа измерительного прибора. В корпусе находится пробка с Т-образным отверстием. Поворотом рукоятки в рабочий режим поток направляется к манометру, который фиксирует давление. Если перевести кран в положение «закрыто», то поток в трубе остановиться или изменит направление. Прибор покажет нулевое значение.

Таким образом, кран необходим для продувки, проверки прибора и полного отключения измерительного устройства, например, для его замены.

Приборы, измеряющие давление, несмотря на одинаковый принцип действия, применяются для различных условий эксплуатации и имеют разные схемы исполнения. Одни показывают величину давления жидкости, а другие работают только с газом. Некоторые из них применяются в контрольно-измерительной аппаратуре для определения точных показателей давления. Часто манометры входят в состав блоков автоматики и сигнализации, обеспечивают безопасные условия работы на предприятиях.

предоставляет широкий ассортимент различных видов клапанов. Запорная арматура по самым выгодным ценам!

Как проверить давление воды в кране без манометра

Для проверки напора воды в системе водопровода без манометра понадобится самостоятельно соорудить «жидкостный манометр» из шланга. Для этого следует выполнить следующие действия:

• взять прозрачный шланг, длина которого должна быть 2 м;
• зафиксировать его в вертикальном положении;
• открыть кран и заполнить шланг водой до нулевого уровня (соответствует низу крана);
• плотно закрыть другой конец шланга.

Далее необходимо сделать записи некоторых показателей – длину от нулевого уровня до закрытого пробкой конца, длину трубки между уровнем жидкости под давлением и закрытым концом шланга. Для расчета используется следующая формула.

Существует еще несколько способов измерить давление в системе водоснабжения, но все они являются приблизительными и довольно неточными. Благодаря огромному ассортименту сегодня можно приобрести недорогой и качественный манометр, который можно легко установить даже без помощи специалистов. А постоянный контроль давления позволит отслеживать работу насосного, очистительного и другого оборудования для подачи воды.