Manometre – Noțiuni de bază, tipuri și funcții ale manometrelor

Structură

Manometrele sunt utilizate într-o varietate de aplicații, inclusiv pentru măsurarea presiunii în anvelopele auto, monitorizarea condițiilor de presiune atmosferică în stațiile meteo și măsurarea presiunii în conductele de gaz și apă. În funcție de zona de aplicare și de proiectare, manometrele pot măsura presiunea relativă față de presiunea statică respectivă (de ex. presiunea atmosferică) sau presiunea absolută față de vid (de ex. barometrul).

Cum funcționează manometrele

În ceea ce privește elementele care transmit presiunea către mecanismul de afișare într-un sistem, aplicația industrială distinge în mod esențial între manometre cu tub radial, manometre cu diafragmă și manometre cu capsulă. O scală analogică cu un ac sau un afișaj digital, în care presiunea măsurată fizic este convertită într-un semnal electric prin senzori de presiune și este indicată pe afișaj, servește drept dispozitiv de afișare.

Manometrele sunt concepute pentru un anumit interval de presiune care trebuie luat în considerare la selecție.

Manometru cu tub Bourdon

Manometrul radial cu tub este un manometru care funcționează în conformitate cu principiul deformării elastice. În interiorul carcasei acestuia există un arc tubular (denumit și arc Bourdon), care formează conexiunea dintre substanța ce trebuie măsurată și scala de afișare. Arcul de pe tubul din interiorul manometrului este umplut cu materialul de măsurare (de ex. apă).

Dacă presiunea din interiorul arcului tubului spiralat crește, se deformează elastic și încearcă să se desfacă. Motivul pentru acest lucru este reprezentat de efectele fizice asociate cu designul spiralat sau circular. Această mișcare este transferată mecanic de la vârful arcului tubului la ac printr-o tijă solicitată la tracțiune, indicând astfel presiunea aplicată pe scală. Manometrele cu tub și arc sunt versatile și adecvate pentru o gamă largă de aplicații.

Cu toate acestea, deoarece lichidele sau gazele care trebuie măsurate pătrund direct în manometrul de presiune, acestea nu sunt în general adecvate pentru măsurarea presiunii în cazul mediilor agresive. În aceste cazuri, trebuie utilizate detectoare de presiune fabricate din materiale speciale, pentru a obține o separare între manometru și materialul de măsurare sau pentru a comuta la manometre cu diafragmă cu înveliș.

Manometre cu diafragmă

Manometrele cu diafragmă transmit presiunea dintr-un sistem către dispozitivul de afișare folosind o diafragmă. În apropierea dispozitivului de afișare există o diafragmă, care este de obicei prinsă între două flanșe și este conectată la ac printr-un tachet și separă fizic interiorul manometrului de substanța care trebuie măsurată.

Dacă o forță acționează asupra diafragmei din exterior, aceasta se deformează de-a lungul forței de acționare și transpune mișcarea prin tachet într-o valoare care poate fi citită pe scală. Deoarece diafragma este susținută de flanșa de pe partea manometrului la sarcină maximă, această formă a manometrului este comparativ rezistentă la supraîncărcare.

Manometrele cu diafragmă pot afișa rezultate precise chiar și la presiuni foarte scăzute de câteva milibari și pot fi utilizate și pentru măsurarea presiunii în sisteme cu medii agresive, dacă au o acoperire adecvată a diafragmei (de ex., cu PTFE sau aur).

Manometre cu capsulă

Manometrele cu capsulă sunt proiectate similar ca structură cu manometrele cu diafragmă, dar sunt prevăzute cu două diafragme conectate una de cealaltă pe marginile din interior.

O deschidere este prevăzută în diafragma de pe partea materialului de măsurare, prin intermediul căreia materialul de măsurare (de obicei gaze uscate) poate curge direct în elementul capsulei. Acolo, suprapresiunea exercitată sau presiunea de vid va cauza, în condiții de presiune negativă, deformarea capsulei, care, ca rezultat, se extinde sau se contractă. Deformarea este transferată către sistemul de afișare printr-o conexiune mecanică. Manometrele cu capsulă sunt adecvate pentru măsurători precise ale presiunii în intervale exprimate în mbar, datorită preciziei lor ridicate de măsurare.

Proprietățile manometrelor

Următoarea listă oferă o prezentare generală a celor mai importante proprietăți ale manometrelor.

Principiul de funcționare și construcția

Manometrele înregistrează presiunea într-un sistem utilizând diferite principii funcționale. Pe lângă principiile descrise mai sus, care sunt cele mai răspândite, există multe alte forme speciale de manometre, concepute pentru aplicații speciale. De exemplu, barometrele cu capsulă închisă sunt o categorie specială de barometre cu arc de capsulă, scale de presiune sau manometre pentru lichide.

Interval de afișare

Intervalul de afișare indică intervalul de presiune în care manometrul este adecvat pentru măsurătoare. Presiunea este, de preferință, specificată în bari.

Clasă de precizie

Clasa de precizie a unui manometru indică cât de mare poate fi deviația valorii afișate pe manometru față de valoarea reală aplicată.

Conform EN 837-1, clasele de precizie sunt cuprinse între 0,1 și 4,0 la o temperatură de referință de 20°C. Clasele de precizie sunt indicate ca procent din intervalul de afișare. Cu o clasă de precizie de 1,0 și un interval de afișare de 100 de bari, limita de eroare a unui manometru ar fi, prin urmare, de ± 1 bar.

Protecție la suprasarcină

Protecția la suprasarcină se referă la capacitatea unui manometru de a rezista la presiuni ce depășesc intervalul de afișare. Dacă presiunea crește și mai mult și depășește acest interval de siguranță, deformarea elastică a elementelor de absorbție a presiunii se transformă în deformare plastică. Sistemul de măsurare este deformat permanent.

Dimensiune nominală

Dimensiunea afișajului manometrului este dată ca dimensiune nominală exprimată în milimetri.

Gradația scalei

Gradația scalei furnizează informații despre acuratețea citirii dispozitivului de afișare și denotă intervalele scalei de afișare.

Proprietăți de instalare

Pe lângă proprietățile de bază ale manometrelor menționate mai sus, trebuie luate în considerare și alte proprietăți specifice instalației, cum ar fi dimensiunea filetului și poziția șurubului de fixare, atunci când se selectează manometrul corect pentru aplicația planificată. Manometrele pot fi, de asemenea, umplute cu un lichid (de exemplu, glicerină) pentru a atenua vibrațiile puternice sau presiunile care fluctuează rapid.

Cum funcționează indicatoarele de presiune diferențială

Măsurarea presiunii diferențiale este de o importanță deosebită pentru utilizarea industrială și este utilizată, de exemplu, pentru a măsura nivelul de umplere al rezervoarelor care conțin lichide sau pentru a măsura vitezele de curgere și debitele asociate.

Măsurarea presiunii diferențiale este de o importanță deosebită pentru utilizarea industrială și este utilizată, de exemplu, pentru a măsura nivelul de umplere al rezervoarelor care conțin lichide sau pentru a măsura vitezele de curgere și debitele asociate.

Diferența de presiune este evaluată pe baza extinderii și direcției deformării acestei membrane și este transferată către sistemul de afișare. Pentru a măsura vitezele de curgere pot fi utilizați diverși senzori de măsurare precum sondele de presiune dinamică sau venturimetrele/duzele, în funcție de secțiunea transversală a conductei și de condițiile de funcționare.

Senzori de presiune și de debit

Senzorii de presiune și senzorii de debit reprezintă forme speciale de manometre.

Senzorii de presiune sunt utilizați, de exemplu, pentru a măsura nivelurile de umplere ale rezervoarelor sau recipientelor. Aceștia sunt utilizați și în cadrul sistemelor hidraulice, pentru a controla presiunea uleiului din sistem. Există diferite tipuri de senzori de presiune, cum ar fi senzorii cu rezistență piezoelectrică sau senzorii capacitivi.

Senzorii de debit, pe de altă parte, sunt utilizați pentru a măsura cantitatea de lichid sau gaz printr-un sistem de conducte. Acest lucru este important pentru dozarea precisă a mediilor din industria chimică sau farmaceutică, precum și a sistemelor de încălzire pentru verificarea consumului de energie.

Selectarea manometrului corespunzător

La selectarea manometrelor, este important să luați în considerare specificațiile componentelor și materialelor.

Acest lucru se poate baza pe specificațiile DIN care sunt răspândite în Europa sau pe specificațiile JIS care provin din Japonia. Cu toate acestea, este important de reținut că nu toate componentele și materialele sunt compatibile JIS și DIN.

Prin urmare, se recomandă să conveniți asupra specificațiilor unei regiuni atunci când selectați componente de precizie combinate.