Какими приборами измеряют давление гидравлика

Жидкостные приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления по назначению можно разделить на три основные группы: барометры, манометры и вакуумметры. Барометры служат для измерения атмосферного давления, манометры – для измерения избыточного давления, вакуумметры – для измерения разрежения. Применяются также и комбинированные приборы.

По конструкции приборы применяются трех основных видов: жидкостные, механические и электрические.

Жидкостные приборыприменяютсядля измерения всех видов давления. Жидкостные барометры, так же как и другие жидкостные приборы, основаны на принципе сообщающихся сосудов и применяются в двух основных вариантах: чашечные и сифонные (рис. 6.2).

Жидкостной барометр-стеклянная трубка с запаянным одним концом. В качестве жидкости обычно применяется ртуть. Давление столба ртути в трубке уравновешивается атмосферным давлением. При изменении атмосферного давления измеряется высота ртутного столба, которая и служит мерой давления.

Рис. 6.2. Жидкостные барометры:

Жидкостные манометрыприменяются различных видов и конструктивных вариантов. По типу применяемой жидкости жидкостные манометры делятся на пьезометры и ртутные манометры. В пьезометрах в качестве рабочей жидкости используется та же жидкость, давление которой измеряется. В свою очередь, каждая из групп делится на две подгруппы: на обычные приборы для измерения давления в жидкости и приборы для измерения разности давлений – дифференциальные манометры.

Пьезометр-вертикальная стеклянная трубка, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к сосуду в том месте, где требуется измерить избыточное давление (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Жидкостные пьезометры:

а– обычный; б – дифференциальный

Применяя основное уравнение гидростатики ко всей жидкости, заключенной в пьезометре, получим

где pабс – абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра, h – высота подъема жидкости в пьезометре – пьезометрическая высота.

Из уравнения (6.3) следует, что избыточное (манометрическое) давление на высоте присоединения пьезометра равно

Отсюда пьезометрическая высота равна

Если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки hi, так как pабс = pат + rghi, и следовательно, h = hi.

Для замера разности давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда применяют дифференциальные пьезометры(см. рис.6.3). Можно показать, что

то есть разность уровней в трубках прямо пропорциональна разности давлений в сосудах.

Ртутные манометрыпредназначены для измерения давлений жидкостей и газов в больших пределах, чем это можно осуществить с помощью, например, водяных пьезометров. Ртутный манометр состоит из резервуара с жидкостью и стеклянной трубки, присоединенной к этому резервуару. Давление определяется по разности уровней ртути в резервуаре и стеклянной трубке (рис.6.4).

Рис. 6.4. Жидкостные манометры:

а– обычный; б – дифференциальный

Так как плотность ртути в 13,6 раза выше плотности воды, то высота подъема ртути в стеклянной трубке будет во столько же раз меньше подъема воды в пьезометре, Аналогично дифференциальным пьезометрам для измерения разности давлений требуютсядифференциальныертутныеманометры.

Жидкостные вакуумметрыпо устройству и работе принципиально не отличаются от жидкостных манометров (рис. 6.5). Кроме того, разрежение может определяться по разности уровней жидкости в резервуаре и стеклянной трубке(см. рис. 4.5, б).

Рис. 6.5. Жидкостные ваккууметры:

а– обычный; б – дифференциальный

Источник

XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Основная часть. Гидростатическое давление разделяют на абсолютное или полное, избыточное (манометрическое) и недостаточное (вакуумметрическое).

Полное или абсолютное гидростатическое давление в любой точке или сечении жидкости равно внешнему давлению на ее свободной поверхности , сложенному с давлением столба жидкости , у которого основание равно единице площади, а высота — глубине погружения точки или сечения в жидкость.

Разность между абсолютным гидростатическим и атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением, характеризующим избыток давления по сравнению с атмосферным.

Если на поверхности жидкости давление больше атмосферного, то избыточное давление в рассматриваемом случае будет равно:

таким образом, избыточное давление в ном случае создается как за счет веса столба жидкости , так и за счет разности давлений .

Вакуумом (вакуумметрическим давлением) называется разность между атмосферным и абсолютным давлением, характеризующая недостаток давления до окружающего атмосферного:

Вакуумом (вакуумметрическим давлением) называется разность между атмосферным и абсолютным давлением, характеризующая недостаток давления до окружающего атмосферного:

Для измерения давления применяют различные приборы, которые можно разделить на две основные группы: жидкостные и механические.

Простейшим прибором является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости. Он представляет собой стеклянную трубку, открытую с одного конца (трубка на рис. 14а).

в) дифференциальный манометр

Рисунок 14 – Жидкостные приборы для измерения давления

Для уменьшения длины измерительной трубки применяют приборы с жидкостью большей плотностью (например, ртутью). Ртутный манометр представляет собой У-образную трубку, изогнутое колено которого заполняется ртутью (рис. 14б). Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом — повышается.

Дифференциальный манометр применяют в тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда (рис. 14 в).

Применение жидкостных приборов ограничивается областью сравнительно небольших давлений. Если необходимо измерять высокие давления, применяют приборы второго типа -механические.

Пружинный манометр является наиболее распространенным из механических приборов. Он состоит (рис.15а) из полой тонкостенной изогнутой латунной или стальной трубки (пружины) 1, один конец которой запаян и соединен приводным устройством 2 с зубчатым механизмом 3. На оси зубчатого механизма располагается стрелка 4. Второй конец трубки открыт и соединен с сосудом, в котором замеряется давление. Под действием давления пружина деформируется (распрямляется) и через приводное устройство приводит в действие стрелку, по отклонению которой определяют значение давления по шкале 5.

а) пружинный манометр б) мембранный манометр

Рисунок 15 — Механические приборы для измерения давления.

Мембранные манометры также относятся к механическим (рис. 15б). В них вместо пружины устанавливается тонкая пластина-мембрана 1 (металлическая или из прорезиненной материи). Деформация мембраны посредством приводного устройства передается стрелке, указывающей значение давления.

Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений.

Для измерения давлений меньше атмосферного применяют жидкостные и механические вакуумметры, принцип работы которых тот же, что и у манометров.

Применение. Достоинства и недостатки. Пьезометр — очень чувствительный и точный прибор, однако он удобен только при измерении небольших давлений, в противном случае трубка получается очень длинной, что осложняет его применение. Так же недостатком измерения давления пьезометрами это то, что достаточно большие давления нельзя определить из-за чрезмерной их высоты. В основном пьезометры применяются при достаточно небольших давлениях не более 3000 Па, т.е. пьезометрических высот не более 3,0 м в.ст. В машиностроении используются более высокие давления (в сотни атмосфер), что ограничивает применение пьезометров. Достоинством является его весьма высокая точность измерения давления.

Аналогичные по принципу работы приборы с использованием ртути позволяют в 13,6 раза уменьшить пьезометрические высоты (ртуть в 13,6 раза тяжелее воды). Но ртуть ядовита, и такие приборы в машиностроении практически перестали применяться.

Механические приборы используются в тех случаях, когда более точные, жидкостные, не могут применяться из-за чрезмерно больших измеряемых давлений. В некоторых конструкциях механических манометров и вакуумметров используются упругие рабочие элементы (например, полые пружины, гибкие диафрагмы, сильфоны и т.п.), которые деформируются под действием давления жидкости.

Заключение. Из всего вышесказанного можно сделать выводы, что самым эффективным и более применяемым является механический (пружинный) манометр, потому что именно этот прибор может измерять чрезмерно высокие давления, по сравнению с пьезометром и жидкостными манометрами. Так же большим недостатком жидкостного ртутного манометра является его токсичность и опасность, что сократило его применение практически совсем. Но нельзя исключать тот факт, что пьезометры и жидкостные манометры более точные, чем механические манометры.

Гидравлика: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРМУМ»: ИНФРА-М, 2009. – 464 с.: ил. – (Высшее образование) / Ухин Б.В.

Гидравлика, гидропривод и гидросистемы: учебное пособие /Новиков А. П., Кондратенко И. Ю. /Воронежская государственная лесотехническая академия / 2007 год /151 страница

Гидравлика: учебное пособие /Малашкина В. А. /Московский государственный горный университет • 2012 год • 103 страницы

Источник

Приборы для измерения давления

Для измерения давления используются разнообразные приборы. Их можно классифицировать по различным признакам, главным из них является вид измеряемого давления.

• 1. Приборы для измерения атмосферного давления — барометры.
• 2. Приборы для измерения избыточного давления — манометры и вакуумметры.
• 3. Приборы для измерения разности давлений — дифференциальные манометры.
• 4. Приборы для измерения абсолютного давления — манометры абсолютного давления.
• 5. Приборы для измерения малого избыточного давления —В микроманометры.

По принципу действия различают приборы жидкостные, пружинные, электрические, комбинированные и др.

Познакомимся с некоторыми видами этих приборов, наиболее часто используемых на практике.

Жидкостные приборы — пьезометры и жидкостные вакуумметры — работают, используя гидростатический принцип действия, когда измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым весом столба жидкости, высота которого служит мерой давления.

Пьезометры обычно представляют собой прямые или И-образные прозрачные трубки, присоединяемые к месту где требуется измерить давление, другой конец остается открытым. Приборы такого вида показаны на рис. 2.8, 2.11В и др. Трубки градуируются либо на щите за трубками устанавливаются шкалы, с помощью которых можно определить высоту поднятия жидкости в трубках.

Жидкостные вакуумметры показаны на рис. 2.9 и 2.10, там же объяснен принцип их действия. В качестве жидкости в пьезометрах в основном используется вода, поэтому диапазон измерения в них небольшой — 1 — 15 к11а, что определяется высотой поднятия воды в трубках. Раньше для увеличения такого диапазона использовались ртутные манометры, но в настоящее время ввиду вредности ртути как веществ они обычно не используются.

Удобно пользоваться жидкостными дифференциальными манометрами, которые измеряют разность давлений в двух сечениях трубы, один из видов таких манометров показан на рис. 2.22. Для измерения разности давлений пере вентилем и за ним установлены два пьезометра П) и [ 12, которые соединены между собой, как показано на рисунке.

На поверхности воды в пьезометрах можно подать давление р, поэтому высота поднятия воды в трубках не лимитируется величиной давления в трубопроводе. А вот разница уровней воды в пьезометрах к определяется разницей давлений перед вентилем и за ним. Действительно,

Тогда разница давлений перед вентилем и за ним определяется как Ар = рф.

Другой тип и-образного дифференциального манометра показан на рис. 2.23. Данный манометр измеряет разност давлений в двух трубопроводах А и В.

Для измерения используется и-образная стеклянная трубка 1, примерно до середины залитая рабочей измеряющей жидкостью плотностью рм. В трубах движется жидкость плотностью р. Разница уровней установки труб Аг Пусть давление в трубопроводе А — р а в трубопроводе В —

Рис. 2.22. Жидкостной дифференциальный манометр

2.11. Приборы для измерения давления 49

Рис. 2.23. и-образный жидкостной манометр

Р2, и давление на поверхности рабочей жидкости в дифференциальном манометре ры и рм2. Тогда

Однако Л| = /г + /?2 + Аг; тогда

Пружинные манометры используются для измерения больших давлений. Рассмотрим принцип действия манометра с одновитковой трубчатой пружиной (рис. 2.24). Деталью, воспринимающей давление, является полая изогнута трубка 4, одним концом соединенная с полостью 9 в держателе 1. Другой конец трубки шарнирно соединен с передаточным механизмом, состоящим из рычагов 7, 8, соединенны также шарнирно, и шестеренки (не показана), перемещающей стрелку, прикрепленную к ней; с помощью пластины 6В крепится передаточный механизм. Держатель 1 крепитс к корпусу 3 манометра, а также имеет на своем конце резьбовой штуцер 2 для присоединения к месту измерения давления. Если в полости 9 создается избыточное давление, соответствующее измеряемому, то это давление передаетс в полую изогнутую трубку 4 и заставляет ее несколько разогнуться. Значит, ее конец перемещается вправо вверх. Пере-

Рис. 2.24. Пружинный манометр

даточный механизм поворачивает стрелку прибора по часовой стрелке в пределах циферблата 10. Перемещение свободного конца трубки в некоторых пределах изменений давления пропорционально давлению, действующему н нее. Поэтому шкала на циферблате прибора равномерна.

Пружинные вакуумметры по конструкции аналогичны манометрам, однако в вакуумметрах под действием давления, меньшего атмосферного, изогнутая трубка 4 не распрямляется, а сжимается, вызывая перемещение стрелки.

Источник