Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Манометр с трубкой Бурдона — это деформационный прибор для измерения избыточного давления, в котором чувствительным элементом служит изогнутая трубчатая пружина. Понять, как работает манометр с трубкой Бурдона, проще всего через цепочку преобразований: давление среды заставляет изогнутую трубку частично разгибаться, её свободный конец перемещается, а передаточный механизм превращает это малое перемещение в поворот стрелки по шкале. Ниже разобраны устройство трубчатой пружины, передаточный (трибко-секторный) механизм, шкала и классы точности, а также демпфирование при пульсациях и вибрации.
По терминологии метрологии манометр — это измерительный прибор (или измерительная установка) для измерения давления или разности давлений. Прибор, у которого чувствительным элементом является упругий элемент, деформирующийся под действием давления, называют деформационным; его разновидность с трубчатой пружиной — трубчато-пружинный манометр, наиболее распространённый в промышленности.
Трубка Бурдона — это полая металлическая трубка некруглого (эллиптического или плоскоовального) сечения, согнутая по дуге и запаянная с одного (свободного) конца; другим концом она сообщается со штуцером и с измеряемой средой. Под действием давления сечение трубки стремится приобрести форму, более близкую к круглой; из-за разности площадей стенок это вызывает раскручивание дуги — трубка частично разгибается, а её запаянный конец перемещается. Ход свободного конца мал, поэтому его усиливают и преобразуют в поворот стрелки передаточным механизмом.
Ключ работы прибора — упругая деформация изогнутой трубки: давление превращается в перемещение, а перемещение — в поворот стрелки.
Форму сечения выбирают некруглой (эллиптической или плоскоовальной) — именно асимметрия сечения обеспечивает раскручивание дуги под давлением. Для умеренных давлений применяют одновитковую трубчатую пружину; для высоких давлений её ход становится недостаточным, поэтому используют многовитковую (винтовую или спиральную) пружину, у которой суммарное перемещение конца больше.
Материал трубки выбирают по измеряемой среде: медные сплавы (латунь, бронза) — для воздуха, нейтральных газов, воды и масел; коррозионностойкую (нержавеющую) сталь — для агрессивных сред и для кислорода. Точность и стабильность показаний зависят от упругих свойств материала и от остаточных деформаций, поэтому чувствительные элементы стабилизируют технологически (в том числе циклическими нагрузками — «старением»).
Перемещение свободного конца трубки составляет доли миллиметра и само по себе не годится для отсчёта. Его преобразует трибко-секторный (передаточный) механизм: тяга связывает конец трубки с зубчатым сектором, сектор входит в зацепление с трибкой (малой шестернёй), на оси которой закреплена стрелка. Передаточное отношение подбирают так, чтобы полному ходу трубки соответствовал поворот стрелки на весь диапазон шкалы.
Для выборки зазоров в зубчатом зацеплении на оси стрелки ставят спиральный волосок, поджимающий механизм в одну сторону: это устраняет люфт и обратный ход. Изменением точки крепления и длины тяги регулируют чувствительность и совмещают показания с отметками шкалы.
Шкалу градуируют в единицах СИ (Па, кПа, МПа) и в допускаемых внесистемных единицах (бар, кгс/см², psi и др.), при этом внесистемные значения рекомендуется дублировать в единицах СИ. Ряд диаметров корпуса стандартизован.
Условные обозначения на циферблате (класс точности, единица величины, среда, рабочее положение) наносят по требованиям общего стандарта на манометры. Диаметр корпуса связан с допустимым классом точности: более точным приборам соответствуют, как правило, большие диаметры шкалы.
Класс точности численно равен пределу допускаемой основной приведённой погрешности в процентах от диапазона показаний. Класс выбирают из нормированного ряда.
Δ = (K.т. × P_шк) / 100
Δ
K.т.
P_шк
0…10 МПа
Δ = 1,5 × 10 / 100 = ±0,15 МПа
2 МПа
0,15 / 2 × 100 ≈ 7,5 %
7 МПа
0,15 / 7 × 100 ≈ 2,1 %
Пульсации, гидроудары и вибрация вызывают дрожание стрелки, ускоренный износ передаточного механизма и раннюю потерю точности. Для защиты применяют демпфирование двумя способами, часто совместно.
В метрологии постоянное (статическое) давление определяют как давление, изменяющееся во времени со скоростью не более 1 % диапазона показаний в секунду; более быстрые изменения относят к переменному (пульсирующему), и для них демпфирование обязательно. При работе с горячей средой или паром перед прибором ставят петлевую (сифонную) трубку либо отвод-охладитель, снижающие температуру на чувствительном элементе.
Диапазон подбирают так, чтобы рабочее давление приходилось на среднюю часть шкалы: это снижает относительную погрешность и разгружает механизм. Практические ориентиры по загрузке шкалы приведены ниже.
Ориентировочно верхний предел выбирают так, чтобы рабочее давление лежало во второй трети шкалы: тогда стрелка работает в наиболее точной зоне, а механизм не перегружен постоянной работой у верхнего предела. Материал чувствительного элемента и смачиваемых частей согласуют со средой: для агрессивных, вязких, кристаллизующихся сред применяют нержавеющие исполнения или мембранные разделители; кислородные приборы должны быть обезжирены и промаркированы; для ацетилена недопустимы детали из меди и её сплавов.
Давление среды поступает внутрь изогнутой трубки некруглого сечения. Под давлением сечение стремится округлиться, и трубка немного разгибается. Её свободный конец через тягу поворачивает зубчатый сектор и шестерню со стрелкой — стрелка показывает давление на шкале.
Сечение трубки не круглое, а эллиптическое или плоскоовальное. Внутреннее давление стремится сделать его круглым; из-за разности площадей стенок дуга раскручивается, и трубка частично распрямляется. Чем выше давление, тем больше перемещение конца.
Из тяги, зубчатого сектора и трибки (малой шестерни) со стрелкой. Тяга передаёт перемещение конца трубки на сектор, сектор вращает трибку, а спиральный волосок на оси убирает люфт зацепления.
Это предел допускаемой основной погрешности в процентах от диапазона шкалы. Ряд классов: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (крайние — по заказу). Например, класс 1,5 при шкале 10 МПа даёт абсолютную погрешность ±0,15 МПа на любой отметке.
Диаметр — из ряда 40…250 мм (чаще 63, 100, 160 мм); больший диаметр удобнее для точного отсчёта. Класс 1,5 подходит для большинства технологических задач, для ответственных измерений берут 0,6–1,0. Шкалу подбирают так, чтобы рабочее давление было во второй трети.
Жидкостное заполнение корпуса демпфирует колебания стрелки при пульсациях и вибрации, снижает износ механизма и делает отсчёт устойчивым. Такие приборы относят к виброустойчивому исполнению; дополнительно давление подводят через дроссель.
У него чувствительный элемент и смачиваемые части выполнены из коррозионностойкой стали, либо применяется мембранный разделитель сред. Обычная латунная трубка в агрессивной среде разрушается. Кислородные приборы дополнительно обезжиривают и маркируют.
Напрямую — нет: перегрев деформирует трубку и искажает показания. Перед прибором устанавливают петлевую (сифонную) трубку или отвод-охладитель, которые снижают температуру на чувствительном элементе.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.