Трехходовой кран принцип работы для манометра: Трехходовой кран для манометра: принцип работы

Содержание

Принцип работы стандартного трехходового крана для манометра

Принцип работы стандартного трехходового крана для манометра


Трехходовой кран представляет собой устройство, позволяющее упростить эксплуатацию манометра на участке подключения к системе. Основные цели, которые можно достичь с помощью стандартного трехходового крана заключаются в следующем:


  • Простое подключение прибора к рабочей среде.

  • Сброс давления перед манометром на магистрали, а не только отключение.

  • Продувка отвода (сифона) для удаления загрязнений.


Функционально трехходовой кран имеет 3 положения (см. рисунок ниже):


  1. С помощью крана в полость измерительного элемента манометра подается рабочая среда.

  2. Данное положение позволяет «продуть» систему через вспомогательное технологичесое отверстие. В таком положении прибор будет изолирован от измеряемой среды.

  3. Повернув рукоять крана в противоположное направление можно полностью отключить прибор от магистрали и снять его.


Принцип работы стандартного трехходового крана для манометра


Исходя из того, как ведет себя стрелка, когда рукоятка оказывается в положении «закрыто» или наоборот, переходит в рабочее состояние, можно судить об исправность крана: если стрелка при отключении манометра опускается стремительно и плавно в положение нуля, а при подключении прибора без промедления и резких скачков занимает рабочее положение на циферблате, то кран работает нормально.


Медленное движение стрелки в обоих направлениях указывает на то, что кран засорился. Чтобы продуть кран, и существует положение сброса.


По типу подключения трехходовые краны изготавливаются по умолчанию с резьбами М20*1,5 и G1/2.


Всегда в наличии в нашем магазине Вы можете приобрести краны следующий типоразмеров:


  • Трехходовой кран G1/2-G1/2 (внутр.-внутр.)

  • Трехходовой кран G1/2-M20x1,5(внутр.-наруж.)

  • Трехходовой кран М20х1,5-М20х1,5 (внутр.-внутр.)

  • Трехходовой кран М20х1,5-М20х1,5 (внутр.-наруж.)


По методу производства краны разделяются на цельноточенные из латунного шестигранника, литые и краны изготовленные методом штамповки.


Купить цельноточенные краны.


Купить штампованные краны.

Трехходовой кран для манометра: цели применения, варианты

Для чего нужен 3 х ходовой кран для манометра? Неизменно ли он обязан устанавливаться? В каких вариантах выполнения выпускаются эти устройства? Какие конкретно неисправности свойственны для них? Чем герметизировать резьбовые соединения при установке крана? Попытаемся ответить на эти вопросы.

Цели

Для начала узнаем, для чего по большому счету нужен трехходовой манометрический кран.

Его установка преследует следующие цели:

  • Она разрешает совершить поверку измерительного прибора, подключив контрольный манометр.

Уточним: очевидно, в этом случае кран должен иметь не дренажную трубку, а полноценный отвод с резьбой либо трубным фланцем для подключения второго прибора.

  • 3х-ходовой кран для манометра позволяет не только отключить прибор от магистрали, но и скинуть давление перед ним. Считается, что это значительно снижает возможность отказа (залипания стрелки).
  • Наконец, он разрешает продуть отвод на манометр — скинуть через него некоторое количество рабочей среды. При продувке из отвода удаляются все накопившиеся загрязнения, талантливые оказать влияние на точность измерения давления.

Возможно ли обойтись простым проходным муфтовым вентилем? В промышленных условиях, где постоянный контроль давления нужен для соблюдения разработки производства, в подкачках и на газопроводах — нет. Неверные показания смогут обойтись через чур дорого.

В системе отопления частного дома либо в элеваторном узле многоквартирного манометры в большинстве случаев подключаются как раз к обычному контрольному вентилю. Фактически, в элеваторах манометр довольно часто устанавливается лишь на время снятия контрольных показаний: пока имеется вольный доступ в технические подвалы, неприятность воровства оборудования останется актуальной.

Варианты выполнения

Как возможно устроен трехходовой кран под манометр 1:2 дюйма? Приведем пара описаний наиболее распространенных конструкций.

Пробковый натяжной

Пробковый трехпрохо

Принцип работы стандартного трехходового крана для манометра


Трехходовой кран представляет собой устройство, позволяющее упростить эксплуатацию манометра на участке подключения к системе. Основные цели, которые можно достичь с помощью стандартного трехходового крана заключаются в следующем:


  • Простое подключение прибора к рабочей среде.

  • Сброс давления перед манометром на магистрали, а не только отключение.

  • Продувка отвода (сифона) для удаления загрязнений.


Функционально трехходовой кран имеет 3 положения (см. рисунок ниже):


  1. С помощью крана в полость измерительного элемента манометра подается рабочая среда.

  2. Данное положение позволяет «продуть» систему через вспомогательное технологичесое отверстие. В таком положении прибор будет изолирован от измеряемой среды.

  3. Повернув рукоять крана в противоположное направление можно полностью отключить прибор от магистрали и снять его.


Принцип работы стандартного трехходового крана для манометра


Исходя из того, как ведет себя стрелка, когда рукоятка оказывается в положении «закрыто» или наоборот, переходит в рабочее состояние, можно судить об исправность крана: если стрелка при отключении манометра опускается стремительно и плавно в положение нуля, а при подключении прибора без промедления и резких скачков занимает рабочее положение на циферблате, то кран работает нормально.


Медленное движение стрелки в обоих направлениях указывает на то, что кран засорился. Чтобы продуть кран, и существует положение сброса.


По типу подключения трехходовые краны изготавливаются по умолчанию с резьбами М20*1,5 и G1/2.


Всегда в наличии в нашем магазине Вы можете приобрести краны следующий типоразмеров:


  • Трехходовой кран G1/2-G1/2 (внутр.-внутр.)

  • Трехходовой кран G1/2-M20x1,5(внутр.-наруж.)

  • Трехходовой кран М20х1,5-М20х1,5 (внутр.-внутр.)

  • Трехходовой кран М20х1,5-М20х1,5 (внутр.-наруж.)


По методу производства краны разделяются на цельноточенные из латунного шестигранника, литые и краны изготовленные методом штамповки.


Купить цельноточенные краны.


Купить штампованные краны.

Принцип работы трехходового крана — Манометры UAM

С целью присоединения манометра к трубопроводу используют трехходовой кран, который выполняет следующие функции:

    1. С помощью данной конструкции манометр присоединяется в месте отбора давления к трубопроводу (рис.1).
    2. Данная конструкция крана предусматривает возможность сброса давления из манометра, прежде чем осуществлять его демонтаж (рис 2).
    3. Трехходовой кран с фланцем дает возможность подключения поверочного манометра

с целью проверки показаний рабочего манометра, не отключая его от системы (рис 3).
Принцип работы трехходового крана
Наша компания наряду со стандартными трехходовыми кранами, предлагает кнопочные краны.
Кнопочные краны нормально закрытые (НЗ) служат для кратковременной подачи давления при измерении, на механические измерительные приборы – манометры и т.п., а также для снятия давления (разгрузки) после того, как будет завершен процесс измерения.
Благодаря этому, данная разновидность кранов обеспечивает увеличение эксплуатационного ресурса, и продолжительность работы манометров, поскольку исключается постоянное воздействие пульсаций давления на чувствительный элемент манометра, что в свою очередь предотвращает износ измерительного механизма прибора раньше срока.
Кнопочные краны нормально открытые (НО) служат для постоянной подачи давления при измерении, на электронные датчики и преобразователи давления, а также для кратковременного снятия давления, для удобства контроля нуля приборов.

Как работает трехходовой кран для подключения манометра

000Кран http://www.termopribor-ltd.ru/index.php?categoryID=284 предназначен для присоединения рабочего манометра к магистрали с рабочей средой и сброса давления при снятии манометра. Устанавливается в котельных, тепловых узлах, паропроводах и т.д.

Трехходовой кран служит: для соединения манометра с котлом; для соединения манометра с атмосферой; для продувки сифонной трубки; для соединения рабочего манометра с контрольным (манометром и для заполнения сифонной трубки водой.
На рисисунке показаны возможные положения трехходового крана.

При первом положении крана манометр соединен с паровым пространством, в котором измеряется давление. Это (Положение крана является рабочим. При втором положении трехходового крана манометр разобщен с паровым пространством и соединен с наружным воздухом. Стрелка манометра в этом случае должна показывать 0. При третьем положении крана манометр отключен, а паровое пространство котла соединено с наружным воздухом. В этом положении трехходового крана происходит продувка сифонной трубки манометра.

Четвертое положение крана используется для установки контрольного манометра. Для продувки манометра нужно поставить трехходовой кран во второе положение; если манометр исправен, то стрелка его должна быстро и плавно опускаться на нуль. Если стрелка опускается плавно, но до нуля не доходит, это показывает, что пружина манометра ослабла. Когда стрелка опускается к нулю, медленно, то это объясняется тем, что засорен трехходовой кран.

При установке трехходового крана из второго в первое положение стрелка манометра должна быстро и плавно занять прежнее место. Медленный подъем стрелки укажет, что в соединительной трубке к манометру или в нижней части трехходового крана имеется засорение. Для продувки соединительной трубки трехходовой кран устанавливается в третье положение, при котором манометр выключается, а подводка к манометру соединяется с наружным воздухом.

При этом положении пар под давлением поступает из крана наружу и продувает соединительную трубку. Для прочистки трехходового крана нужно поставить его во второе положение и снять манометр. После этого каналы крана чистят проволокой, установив его в начале в первое, а затем в четвертое положение.

Если при четвертом положении из каждого канала будет вы ходить сильная струя пара, прочистка считается законченной. Прочистив кран, устанавливают его во второе положение и присоединяют манометр, после чего приводят кран в рабочее положение.

Точную проверку манометра производят контрольным манометром, присоединяемым к фланцу трехходового крана. Установив контрольный манометр, ставят кран в четвертое положение и сверяют показания обоих манометров.

5.4.1. Краны

Трехходовые краны из за своей целенаправленности использования получившие название манометровые применяются при малых давлениях (до 1,6 МПа). Наиболее известными конструкциями трехходовых кранов являются пробковые и получающие распространение в последние годы краны шаровые.

Пробковые краны наиболее просты по конструкции, компактны, имеют малое гидравлическое сопротивление. Они подразделяются на два вида: с натягом и сальниковые (рис.5.34).

Рис.5.34. Схема пробковых кранов: натяжной (а) и сальниковый (б).

Основой этих устройств является пробка, которая изготавливается обычно из латуни и притирается по посадочному гнезду корпуса. Из латуни также производятся и пробковые краны для манометрических приборов. Проходное отверстие пробки может соответствовать проходному отверстию присоединяемых коммуникаций. Наиболее часто, все-таки, производители с целью гарантии герметичности и упрощения технологического процесса изготовления предусматривают конструкцию с проходным диаметром отверстия в пробке 3-5 мм. Проверку на герметичность пробковые краны отечественного производства проходят на давлении 2,5 МПа.

На притираемые поверхности кранов обычно наносят повышающую герметичность и снижающую трение смазку на основе специальных технических масел. Которые, как показали промышленные испытания, через несколько месяцев после начала эксплуатации крана из притираемого зазора могут вымываться рабочей средой.

В сальниковых кранах поджатие пробки осуществляется путем затяга сальника, через набивку которого передается осевая нагрузка на пробку крана. При нарушении герметичности притираемых конусных поверхностей рабочая среда не поступает наружу, а просачивается в перекрытую часть трубопровода.

В натяжных кранах продольное усилие на пробке создается затяжкой гайки на хвостовике пробки. В натяжных кранах верхний и нижний торцы пробки не уплотняются. В случае нарушения герметизации рабочая среда в них поступает наружу.

Для управления краном пробка обычно снабжается квадратом под ключ или рукояткой как отдельно, так и закрепленной на этом квадрате.

В настоящей работы не рассматриваются двухходовые краны, которые функционально не отличаются от сантехнических, в которых обеспечиваются два положения: открыто или закрыто. Наибольший интерес и существенные отличия представляют краны трехходовые, специфические именно для манометрических приборов.

Трехходовой пробковый манометровый кран состоит (рис. 5.35а) из корпуса 1 со сквозным каналом 2, установленной в нем пробки 3 с Т-образным проходом 4, со сбросным отверстием 5. Пробка в наружной части имеет «фаски» для ее поворота отдельной ручкой в одно из рабочих положений. На наружной части этой пробки также нанесено направление Т-образного прохода.

Рис.5.35. Схема трехходового пробкового манометрового крана: 1 – корпус; 2 – сквозной канал; 3 – пробка; 4 – Т-образный проход в пробке; 5 – сбросное отверстие.

На рис. 5.36 показана схема различных положений пробки в корпусе трехходового крана. Если обозначить на рисунке (рис.5.36а) 1 – подвод рабочей среды к крану, 2 — подключение к манометрическому прибору, 3 – соединение с атмосферой, то на рис. рис.5.36а показана схема, когда прибор находится под воздействием давления рабочей среды. Соединение с атмосферой отсутствует. Назовем условно это рабочим положением №1. Такое положение свойственно для крана, когда манометрический прибор находится в режиме измерений.

Положение №2 (рис.5.36б): Внутренняя полость измерительного прибора соединена с атмосферой. Подвод рабочей среды отключен. В таком положении пробки крана проверяется установка прибора на ноль.

Положение №3 (рис.5.36в): Линия подвода рабочей среды, как и внутренняя полость измерительного прибора соединены с атмосферой. В такое положение кран выставляется при ремонте и обслуживании технологического оборудования, когда в технологической линии отсутствует рабочая среда, работа измерительного прибора не предусматривается.

Положение №4 (рис.5.36г): Внутренняя полость измерительного прибора изолирована от рабочей среды и атмосферы. Линия подвода рабочей среды соединена с атмосферой. Положение крана характерно для продувки импульсных (соединительных) линий подвода рабочей среды к измерительному прибору. В таком положении рабочая среда проходит через импульсные линии и сбрасывается в атмосферу через сбросное отверстие 4 (рис.5.35) или в линию отвода. Таким образом удаляются различные составляющие, недопустимые для нахождения в подводящих коммуникациях (паровые или газовые включения, возможные продукты коррозии или сварки и т.п.).

Рис.5.36. Положения пробки в корпусе пробкового крана: а— пол.№1 — подключение измерительного прибора; б — пол.№2 – проверка установки прибора на ноль, соединение внутренней полости чувствительного элемента с атмосферой; поверка прибора на рабочем месте; в — пол.№3 – останов технологического процесса, соединением подводящих коммуникаций и внутренней полости прибора с атмосферой или поверка (контроль) прибора по рабочей точке; г – пол.№4 – продувка импульсных линий; 1 – подвод рабочей среды; 2 – подключение измерительного прибора; 3 – сбросное отверстие — соединение с атмосферой.

Традиционные модели трехходового пробкового крана имеют вид, представленный на рис.5.37а…г. В этих моделях соединение с атмосферой изготавливается в виде отверстия в корпусе.

Наиболее простая модель пробкового крана представлена на рис.5.37а, которая может комплектоваться дополнительно съемной ручкой. Модернизированный вид такого крана представлен на рис.5.37б, отличающийся стационарной ручкой для поворота пробки и установки соответствующего технологического положения. Такие краны изготавливаются методом литья. Пробки и корпуса кранов с целью обеспечения герметичности притираются на специальном оборудовании.

Рис.5.37. Виды трехходовых натяжных (КТН) пробковых кранов: а,б – литых; в,г – изготовленые методом механообработки.

Кран трехходовой пробковый с ручкой (КТНр) с внутренними резьбами для подсоединения, вид которого представлен на рис.5.37в, аналогичен по конструкции предыдущей модели. Изготавливаются такие краны из цельного металла методом механообработки. Гарантированность физических характеристик фасованного металла перед литьевыми заготовками в определенной мере способствует большей надежности готового изделия, хотя не избавляет в принципе от тех недостатков, которые присущи пробковым конструкциям.

На рис.5.37г приведен вид крана трехходового с ручкой (КТНр) с внешними присоединительными резьбами. Корпус такой конструкции изготавливается из фасонного металла методом металлообработки или горячей штамповки. Подсоединение манометрического прибора осуществляется с помощью стяжной муфты, показанной на этом виде. Присоединение к подводящей коммуникации реализовывается также с помощью стяжной муфты или накидной гайки.

Для подключения контрольного манометра, что актуально для проверки технического состояния рабочего манометрического прибора или его поверки по рабочей точке (см. раздел 6) в специальных моделях трехходовых пробковых кранов предусматривается присоединительный фланец. Конструкции фланцев пробковых трехходовых кранов могут быть различными (рис.5.38б,в,г).

Рис. 5.38. Схема (а) и виды трехходовых пробковых кранов с фланцами под контрольный манометр: б – квадратным; в – круглым; г – с пазами.

Манометровый кран с квадратным фланцем (рис.5.38б) традиционно производится отечественными заводами на протяжении многих лет. Иностранные производители предлагают на отечественном рынке краны с круглым и с пазами фланцем (рис.5.38в,г). К сожалению, полной информации по методам подсоединения контрольного манометра к такому крану производителями не предлагается. Методы подсоединения контрольного манометра к трехходовым кранам в различных исполнениях представлены в разделе 6.3.

Наиболее практичным в применении оказывается трехходовой пробковый кран с резьбовым штуцером под контрольный манометр (рис.5.39)

Рис.5.39. Схема (а) и вид(б) трехходового пробкового крана со штуцером под контрольный манометр.

В предлагаемой модели контрольный манометр подсоединяется к трехходовому крану с помощью стяжной муфты. В нерабочем положении сброса, когда рабочий манометр включен в работу штуцер может быть дополнительно герметизирован резьбовой пробкой, как это, например, показано на рис.5.39б.

Пробковые краны, вместе с тем по отдельным наблюдениям, в промышленной эксплуатации сравнительно быстро могут терять герметичность. Притирка поверхностей, а затем натяг их соприкосновения приводит к эффекту сваривания трением. При отсутствии функционирования (периодических переключений положения крана), регулярного технического обслуживания (проворачивания, смазки поверхностей притирки) и даже непродолжительной эксплуатации поворот пробки достаточно затруднителен. Но после его осуществления, при остаточных частях процесса сварки на взаимных поверхностях, полностью нарушается герметичность устройства, которую можно восстановить только в условиях производства.

К сожалению, как показывает практика, даже профилактические смазки в зазоре пробки и корпуса не всегда обеспечивают долговременность и надежность работы пробковых кранов

Шаровые трехходовые манометровые краны (рис.5.40) обеспечивают выполнение всех функций, необходимых для функционирования приборов измерения давления.

Основным рабочим элементом в шаровом трехходовом кране служит шар, изготавливаемый из нержавеющей стали. В металлическом шаре, по аналогии с пробкой, изготавливаются отверстия, позволяющие устанавливать в этом устройстве все четыре положения (рис.5.36). Притираемые к этому шару детали производятся из фторопласта.

Полированность шаровой поверхности шара и достаточная эластичность фторопласта уплотнителей обеспечивают надежность работы такого крана. Рабочее давление шарового крана составляет до 1,6 МПа с проверкой герметичности его в технологическом производстве давлением 2,5МПа.

Рис.5.40. Шаровой трехходовой манометровый кран.

Резьбовые подсоединения у кранов обычно следующие: резьба на входе от трубопровода – G ½, на выходе (гнездо для подключения манометрического манометра –

М20х1,5. Однако могут иметь место и другие варианты: G ½ и G ½, 20х1,5 и М20х1,5 и др. Резьбы подсоединения к трубопроводу могут изготовляться внутренними и наружными.

Соединение крана с трубопроводом может быть организовано с помощью стяжной муфты, когда на входе крана и на отводе имеют место наружные резьбы с левой и правой нарезками соответственно. Кроме универсальности конструкции использование стяжной муфты также обеспечивает позиционирование крана относительно фронта монтажа приборов.

Запорно-функциональные краны предназначены для перекрытия поступления рабочей среды во внутреннюю полость манометрического прибора.

В ряде случаев нет необходимости иметь манометрический прибор в постоянно подключенном состоянии. Контроль показаний осуществляется с определенной периодичностью. Для таких целей могут применяться кнопочные краны, которые обеспечивают подвод измеряемой среды к прибору только при нажатии на его пальчиковую кнопку (рис.5.41).

Рис. 5.41. Схема (а) и вид (б) кнопочного крана: 1 – толкатель; 2 – нижний уплотнитель; 3 – верхний уплотнитель; 4 – корпус; 5 – пружина; 6 – накидная гайка

На толкателе 1 на определенном расстоянии друг от друга закреплены нижний 2 и верхний 3 автономные уплотнители. Они обеспечивают герметичность относительно как окружающей среды, так и линий, с которыми соединены. Например, нижний уплотнитель соединен с внутренней полостью манометрического прибора, присоединяемого к выходу корпуса 4 включателя. При этом сохраняется изолированность этой полости от линии подвода среды измеряемого давления.

Наличие на толкателе упоров, а также пружины 5 и накидной гайки 6 создает устойчивое положение включателя.

При нажатии на толкатель происходит перемещение нижнего и верхнего уплотнителей. Линия подвода измеряемого давления соединяется с внутренней полостью измерительного прибора.

При отжатом положении внутренняя полость измерительного прибора соединена с атмосферой. Такое положение крана называют нормально закрытым (НЗ). Конструкция нормально открытого крана (НО) предусматривает в схеме рис.5.41а верхнее расположение пружины. НЗ кнопочные краны практичны в условиях недопустимости постоянной нагрузки на измерительный прибор. Так, например, при пульсационных нагрузках с целью уменьшения нагрузки на трибко-секторный передаточный механизм прибор подключается по мере необходимости контроля параметров.

Конструкция НО кнопочного крана практична при необходимости проверки нуля прибора.

Температурный диапазон для таких кранов некоторых производителей составляет от -40 до +70оС при обеспечении герметичности по классу А (ГОСТ 9544-2005). Максимальное рабочее давление составляет 1,6 МПа.

При замене манометрических приборов без отключения технологических линий (при отсутствии трехходовых кранов) может применяться запорный клапан, выполненный в виде переходника (рис. 5.42).

Рис. 5.42. Запорный клапан в виде переходника: 1 – корпус; 2 – шток; 3 – резиновый сальник; 4 – пружина

В корпусе переходника установлен шток с пружиной. В пазу на конце штока размещается резиновый сальник. При отсутствии манометра пружина воздействует на шток и прижимает резиновый сальник к посадочному гнезду корпуса. При вворачивании в корпус переходника манометра его держатель воздействует на шток и перемещает его в посадочном гнезде. Между резиновым сальником и корпусом появляется зазор, обеспечивающий доступ рабочей среды к внутренней полости чувствительного элемента прибора.

Принцип работы приборов для измерения давления

В манометре Бурдона используется принцип, согласно которому сплющенная трубка имеет тенденцию выпрямляться или восстанавливать свою круглую форму в поперечном сечении под давлением.

bourdon-tube-pressure-gauge-working-animation

bourdon-tube-pressure-gauge-working-animation

Хотя это изменение поперечного сечения может быть едва заметным и, таким образом, связано с умеренными напряжениями в пределах диапазона упругости легко обрабатываемых материалов, деформация материала трубки увеличивается за счет придания трубке С-образной формы. или даже спираль, так что вся трубка имеет тенденцию упруго распрямляться или раскручиваться, когда она находится под давлением.

На практике плоская тонкостенная трубка с закрытым концом присоединяется полым концом к неподвижной трубе, содержащей измеряемое давление жидкости. По мере увеличения давления закрытый конец движется по дуге, и это движение преобразуется во вращение шестерни (сегмента а) с помощью соединительного звена, которое обычно регулируется.

Pressure Gauge Operation Animation

Pressure Gauge Operation Animation

Ведущая шестерня малого диаметра находится на валу указателя, поэтому движение усиливается передаточным числом. Расположение индикаторной карты за указателем, исходное положение вала указателя, длина рычага и исходное положение — все это обеспечивает средства для калибровки указателя, чтобы указать желаемый диапазон давления для изменений поведения самой трубки Бурдона.

Перепад давления может быть измерен манометрами, содержащими две разные трубки Бурдона с соединительными рычагами.

Механические детали

Стационарные детали:

  • A: Блок приемника. Это соединяет впускную трубу с неподвижным концом трубки Бурдона (1) и фиксирует пластину шасси (B). В два отверстия крепятся винты, которыми крепится корпус.
  • B: Пластина шасси. К нему прилагается лицевая карта. Он содержит отверстия для подшипников осей.
  • C: Вторичная пластина шасси. Он поддерживает внешние концы осей.
  • D: Столбы для соединения и разделения двух пластин шасси.

pressure-gauge-internal-parts-animation

pressure-gauge-internal-parts-animation

Подвижные части:

  1. Неподвижный конец трубки Бурдона. Он сообщается с входной трубой через приемный блок.
  2. Подвижный конец трубки Бурдона. Этот конец запечатан.
  3. Поворотный и поворотный штифт.
  4. Соедините шарнирный штифт с рычагом (5) пальцами, чтобы обеспечить вращение шарнира.
  5. Рычаг. Это продолжение секторной шестерни (7).
  6. Штифт оси шестерни сектора.
  7. Сектор шестерни.
  8. Стрелка указателя оси. Он имеет прямозубую шестерню, которая входит в зацепление с секторной шестерней (7) и проходит через поверхность, приводя в движение стрелку индикатора. Из-за небольшого расстояния между выступом звена рычага и шарнирного пальца и разницы между эффективным радиусом секторной шестерни и прямозубой шестерни любое движение трубки Бурдона значительно усиливается. Небольшое движение трубки приводит к большому перемещению стрелки индикатора.
  9. Волосовая пружина для предварительной нагрузки зубчатой ​​передачи для устранения люфта и гистерезиса зубчатой ​​передачи.

pressure-gauge-internal-parts

pressure-gauge-internal-parts

Также прочтите: Принцип работы ротаметров

.Тензорезистор

Принцип работы Инструментальные средства

Тензометрические датчики или пьезорезистивные датчики

Пьезорезистивный означает «чувствительное к давлению сопротивление» или сопротивление, значение которого изменяется в зависимости от приложенного давления. Тензодатчик представляет собой классический пример пьезорезистивного элемента, типичный элемент тензодатчика, показанный здесь на кончике моего пальца:

Piezoresistive (strain gauge) sensors

Piezoresistive (strain gauge) sensors

Для того, чтобы быть практичным, тензодатчик должен быть приклеен (приклеен) к образец большего размера, способный выдержать приложенную силу (напряжение):

strain gauge wheatstone bridge

strain gauge wheatstone bridge

По мере того, как испытуемый образец растягивается или сжимается под действием силы, проводники тензодатчика деформируются аналогичным образом.Электрическое сопротивление любого проводника пропорционально отношению длины к площади поперечного сечения (R ∝ {l / A}), что означает, что деформация растяжения (растяжение) увеличивает электрическое сопротивление за счет одновременного увеличения длины и уменьшения площади поперечного сечения, в то время как деформация сжатия (сплющивание) снижает электрическое сопротивление за счет одновременного уменьшения длины и увеличения площади поперечного сечения.

При прикреплении тензодатчика к диафрагме получается устройство, которое изменяет сопротивление в зависимости от приложенного давления.Давление заставляет диафрагму деформироваться, что, в свою очередь, вызывает изменение сопротивления тензодатчика. Измеряя это изменение сопротивления, мы можем сделать вывод о величине давления, приложенного к диафрагме.

Классическая система тензодатчиков, представленная на предыдущем рисунке, сделана из металла (как испытуемый образец, так и сам тензодатчик). В пределах своей упругости многие металлы обладают хорошими пружинными характеристиками. Металлы, однако, подвержены усталости при повторяющихся циклах деформации (растяжения и сжатия), и они начнут «течь», если будут деформированы за пределами их предела упругости.Это частый источник ошибок в металлических пьезорезистивных приборах для измерения давления: при избыточном давлении они имеют тенденцию терять точность из-за повреждения пружины и элементов тензодатчика.

Современные технологии производства сделали возможным создание тензодатчиков из кремния вместо металла. Кремний демонстрирует очень линейные пружинные характеристики в узком диапазоне движений и высокую устойчивость к усталости. Когда кремниевый тензодатчик перенапрягается, он полностью выходит из строя, а не «течет», как в случае с металлическими тензодатчиками.Обычно это считается лучшим результатом, поскольку он четко указывает на необходимость замены датчика (тогда как металлический датчик деформации может создавать ложное впечатление о продолжении работы после события перенапряжения).

strain gauge with Diaphragm

strain gauge with Diaphragm

По мере того, как диафрагма изгибается наружу под действием приложенного давления жидкости, тензодатчик растягивается на большую длину, вызывая увеличение его сопротивления. Это изменение сопротивления приводит к дисбалансу мостовой схемы, вызывая напряжение (Vout), пропорциональное величине приложенного давления.Таким образом, тензодатчик преобразует приложенное давление в измеряемый сигнал напряжения, который может быть усилен и преобразован в токовый сигнал контура 4-20 мА (или в цифровой сигнал «полевой шины»).

В некоторых конструкциях одиночная кремниевая пластина служит одновременно и диафрагмой, и тензодатчиком, чтобы в полной мере использовать превосходные механические свойства кремния (высокая линейность и низкая усталость). Однако кремний химически несовместим со многими технологическими жидкостями, поэтому давление должно передаваться на силиконовую диафрагму / датчик через нереактивную заполняющую жидкость (обычно жидкость на основе силикона или фторуглерода).Металлическая изолирующая диафрагма передает давление технологической жидкости заполняющей жидкости, которая, в свою очередь, передает давление на силиконовую пластину. На другой упрощенной иллюстрации показано, как это работает:

strain gauge element

strain gauge element

Изолирующая диафрагма спроектирована так, чтобы быть намного более гибкой (менее жесткой), чем кремниевая диафрагма, поскольку ее цель — беспрепятственно передавать давление жидкости от технологической жидкости к заполняющей жидкости. , чтобы не действовать как пружинный элемент. Таким образом, кремниевый датчик испытывает такое же давление, как если бы он находился в непосредственном контакте с технологической жидкостью, без необходимости контакта с технологической жидкостью.Гибкость металлической изолирующей диафрагмы также означает, что она испытывает гораздо меньшие нагрузки, чем силиконовая чувствительная диафрагма, что позволяет избежать проблем, связанных с усталостью металла, которые возникают при конструкциях преобразователей, использующих металл в качестве чувствительного (пружинного) элемента.

Такое использование заполняющей жидкости для передачи давления от изолирующей диафрагмы к чувствительной диафрагме внутри преобразователя используется в большинстве, если не во всех современных конструкциях преобразователей давления, даже в тех, которые не являются пьезорезистивными.

Кредиты: Тони Р.Kuphaldt — Лицензия Creative Commons Attribution 4.0

.Вакуумметры

Принцип работы — Инструменты

Вакуумметры

, где показания давления не зависят от типа газа (механические вакуумметры)

Вакуумметры

Вакуумметры Бурдона

Внутренняя часть трубы, изогнутой по дуге окружности (т. называемая трубкой Бурдона) подключается к вакуумной системе. Из-за воздействия внешнего атмосферного давления конец трубки более или менее изгибается в процессе откачки.

Активизирует указатель, прикрепленный к этой точке.Соответствующее давление можно определить по линейной шкале. С помощью манометров Бурдона можно приблизительно определить давление от 10 мбар (7,5 торр) до атмосферного.

Капсульный вакуумметр

Этот вакуумметр содержит герметичную откачиваемую тонкостенную капсулу с диафрагмой, которая находится внутри прибора.

При снижении давления вакуума капсула вздувается. Это движение передается через систему рычагов на указатель и затем может быть считано как давление на линейной шкале.

Мембранный вакуумметр

В случае диафрагменного вакуумметра, который может измерять абсолютное давление, герметичная и откачиваемая вакуумная камера отделена диафрагмой от измеряемого давления вакуума. Он служит эталонным количеством.

При увеличении вакуумирования разница между давлением, которое необходимо измерить, и давлением в эталонной камере становится меньше, что приводит к изгибу диафрагмы. Этот прогиб может быть передан механическими средствами, такими как рычаг, например, на указатель и шкалу, или электрически с помощью тензодатчика или изгибающего стержня для преобразования в электрический измерительный сигнал.

Диапазон измерения таких мембранных вакуумметров составляет от 1 мбар (0,75 торр) до более 2000 мбар (1500 торр).

Емкостный вакуумметр

Чувствительная к давлению диафрагма этих емкостных датчиков абсолютного давления изготовлена ​​из керамики Al2O3. Термин «емкостное измерение» означает, что пластинчатый конденсатор образован диафрагмой с неподвижным электродом за диафрагмой.

Когда расстояние между двумя пластинами этого конденсатора изменяется, это приводит к изменению емкости.Это изменение, пропорциональное давлению, затем преобразуется в соответствующий электрический сигнал измерения.

Здесь также откачанная эталонная камера служит эталоном для измерений давления. С помощью емкостных манометров можно точно измерить давление от 10-5 мбар / торр до давления, значительно превышающего атмосферное, при этом придется использовать разные емкостные датчики с диафрагмами разной толщины (и, следовательно, чувствительности).

Вакуумметры, где показания давления зависят от типа газа

Датчик теплопроводности (Пирани)

Этот принцип измерения использует теплопроводность газов с целью измерения давления в диапазоне от 10-4 мбар / Торр до атмосферное давление.Нить накала в измерительной головке образует одно плечо моста Уитстона.

Нагревательное напряжение, прикладываемое к мосту, регулируется таким образом, чтобы сопротивление нити и, следовательно, температура нити оставалась постоянной независимо от количества тепла, отдаваемого нитью.

Поскольку теплопередача от нити к газу увеличивается с увеличением давления, напряжение на мосту является мерой давления. Улучшения в отношении температурной компенсации привели к стабильным показаниям давления даже при больших изменениях температуры, особенно при измерении низких давлений.

Вакуумметр для ионизации с холодным катодом (Пеннинг)

Здесь давление измеряется посредством разряда газа внутри измерительной головки, при этом разряд газа зажигается путем приложения высокого напряжения. Результирующий ионный ток выводится как сигнал, пропорциональный преобладающему давлению.

Разряд газа поддерживается также при низких давлениях с помощью магнита. Новые концепции конструкции таких датчиков обеспечивают безопасную и надежную работу этих так называемых датчиков Пеннинга в диапазоне давлений от 10-2 до 1 x 10-9 мбар / торр.

Вакуумметр для ионизации с горячим катодом

В этих датчиках обычно используются три электрода. Горячий катод излучает электроны, которые падают на анод. Таким образом, газ, давление в котором необходимо измерить, ионизируется.

Результирующий ток положительных ионов регистрируется третьим электродом — так называемым детектором ионов — и этот ток используется в качестве сигнала, пропорционального давлению. Датчики с горячим катодом, которые в основном используются сегодня, основаны на принципе Баярда-Альперта.

С таким расположением электродов можно проводить измерения в диапазоне давлений от 10-10 до 10-2 мбар / торр. Другое расположение электродов позволяет работать с более высоким диапазоном давлений от 10-1 мбар / торр до 10-10 мбар / торр.

Для измерения давлений ниже 10-10 мбар / торр используются так называемые экстракторные ионизационные датчики фирмы Redhead. В экстракторных ионизационных датчиках созданные ионы фокусируются на очень тонком и коротком ионном детекторе.

Благодаря геометрическому расположению этой системы мешающие воздействия, такие как рентгеновские эффекты и десорбция ионов, могут быть почти полностью устранены.Ионизационный манометр экстрактора позволяет измерять давление в диапазоне от 10-4 до 10-12 мбар / торр.

.Направляющие регулирующие клапаны

Принцип работы

Направленные регулирующие клапаны выполняют только три функции:

  • останавливают поток жидкости,
  • разрешают поток жидкости, а
  • изменяют направление потока жидкости.

Эти три функции обычно работают вместе.

Классификация гидрораспределителей

Направляющие регулирующие клапаны можно классифицировать по —

  • количеству портов
  • количеству позиций
  • способам управления
  • типу золотника.

Пример: гидрораспределитель 5/2 будет иметь пять отверстий и два положения золотника.

Количество портов

Порты, которые будут учитываться, должны быть только внешними портами. 5/2

Количество положений

Включая нормальные и рабочие положения, которые может принимать золотник клапана, есть типы, такие как двухпозиционный, трехпозиционный и пропорциональный клапан…

Способы управления

Ручное, пружинное, электрическое, пневматическое и гидравлический.

С ручным управлением

Клапаны с ручным управлением работают с простыми рычагами или лопастями, когда оператор прикладывает силу для управления клапаном. Сила пружины иногда используется для восстановления положения клапана.

Некоторые ручные клапаны используют либо рычаг, либо внешний пневматический или гидравлический сигнал для возврата золотника.

С механическим приводом

Клапаны с механическим приводом прилагают усилия с помощью кулачков, колес, роликов и т. Д., Следовательно, эти клапаны подвержены износу.

с гидравлическим приводом

DCV с гидравлическим приводом работает при гораздо более высоких давлениях, чем его пневматический эквивалент. Следовательно, они должны быть гораздо более прочными по своей природе, поэтому должны быть изготовлены с высокой точностью из более качественных и прочных материалов.

С соленоидом

Они широко используются в гидравлической промышленности. В этих клапанах используются электромеханические соленоиды для скольжения золотника. Поскольку простое приложение электроэнергии обеспечивает управление, эти клапаны широко используются.

Однако электрические соленоиды не могут создавать большие силы, если к ним не подается большое количество электроэнергии. Тепловыделение представляет угрозу при длительном использовании этих клапанов при включении в течение долгого времени. Многие имеют ограниченный рабочий цикл. Это делает их использование прямого действия обычно ограниченным низкими рабочими силами.

Часто соленоидный клапан малой мощности используется для управления небольшим гидравлическим клапаном (называемым пилотом), который запускает поток жидкости, который приводит в действие гидравлический клапан большего размера, требующий большей силы.

Бистабильный пневматический клапан обычно представляет собой пилотный клапан, который представляет собой 3-х канальный 2-позиционный фиксируемый клапан. Клапан сохраняет свое положение при потере мощности, отсюда и название бистабильности.

Би-стабильность может быть достигнута с помощью механического фиксатора и двух противоположных соленоидов или магнитной защелки с магнитной защелкой с катушкой, чувствительной к полярности. Положительное открытие и отрицательное закрытие или наоборот. При срабатывании катушка удерживается в магнитном положении.

Тип катушки

Катушка бывает двух типов: скользящая и вращающаяся.Катушка скольжения имеет цилиндрическое поперечное сечение, а также пазы и канавки цилиндрической формы. Поворотные клапаны имеют сферические площадки и проточки в виде просверленных в них отверстий.

Направляющий регулирующий клапан

Самым простым направленным регулирующим клапаном является 2-ходовой клапан. 2-ходовой клапан останавливает поток или разрешает поток. Водяной кран — хороший пример 2-ходового клапана. Водяной кран позволяет или останавливает поток ручным управлением.

Цилиндр одностороннего действия требует подачи и выпуска от порта для работы.Для этого требуется 3-ходовой клапан. Трехходовой клапан обеспечивает поток жидкости к приводу в одном положении и выпускает жидкость из него в другом положении. Некоторые 3-ходовые клапаны имеют третье положение, которое блокирует поток во всех портах.

Для привода двойного действия требуется 4-ходовой клапан. 4-ходовой клапан создает давление и выпускает воздух из двух отверстий независимо друг от друга. 3-х позиционный 4-х ходовой клапан останавливает привод или позволяет ему плавать. 4-ходовой клапан является распространенным типом гидрораспределителя как для воздушного, так и для гидравлического контуров.3-позиционный 4-ходовой клапан чаще встречается в гидравлических контурах.

5-ходовой клапан чаще всего встречается в воздушных контурах. 5-ходовой клапан выполняет ту же функцию, что и 4-ходовой клапан. Единственное отличие — дополнительный бак или выхлопное отверстие. (Некоторые поставщики называют свои 5-ходовые клапаны «5-ходовыми 4-ходовыми».)

Все золотниковые клапаны имеют пять отверстий, но гидравлические клапаны имеют соединенные внутри выпускные отверстия, идущие к общему выпускному отверстию. Поскольку масло должно возвращаться в резервуар, удобно соединить отверстия для двух резервуаров с одним отверстием для возврата.

Для воздушных клапанов резервуаром является атмосфера, поэтому выпускной трубопровод обычно не имеет значения. Использование двух выпускных отверстий делает клапан меньше и дешевле. Как будет объяснено позже, двойные выхлопы, используемые для глушителей с регулировкой скорости или в качестве входов с двойным давлением, делают эту конфигурацию универсальной.

Ниже приведены схематические символы для обычно используемых гидрораспределителей.

2-ходовые гидрораспределители

2-ходовые распределители имеют два порта, обычно называемые входным и выходным .Когда входное отверстие заблокировано в состоянии покоя, как показано на Рисунке 8-1, это называется «нормально закрытым» (NC). Коробка в состоянии покоя или нормальное состояние — это коробка, к которой и от нее идут линии потока.

Коробки или корпуса представляют положение клапана. На рис. 1 активное поле показывает заблокированные порты или закрытое состояние, а верхнее поле показывает путь потока.

Когда оператор перемещает клапан, это то же самое, что сдвигать верхнюю коробку вниз, чтобы занять место нижней коробки.В смещенном состоянии поток идет от входа до выхода . Отпускание ладонной кнопки на рис. 1 позволяет пружине клапана вернуться в нормальное состояние остановки потока.

2-ходовой клапан образует продувочное устройство или вращает гидравлический двигатель в одном направлении. Сам по себе 2-ходовой клапан не может работать даже с цилиндром одностороннего действия.

2-way directional control valves

2-way directional control valves

На рисунке показан «нормально открытый» (НО) 2-ходовой распределитель. Включение соленоида на этом клапане останавливает поток жидкости.

Клапанные приводы бывают разных типов. На рис. 3 показан пилот-привод соленоида, использующий регулируемое соленоидом давление из впускного отверстия для перемещения рабочего золотника. На рисунке 4 показан кулачковый клапан. Движущийся элемент машины обычно управляет клапаном этого типа.

3-ходовые гидрораспределители

3-ходовой клапан имеет три рабочих порта. Этими портами являются: вход , выход и выхлоп (или резервуар ). Трехходовой клапан не только подает жидкость к приводу, но также позволяет жидкости возвращаться из него.

На рисунках с 5 по 10 показаны условные обозначения для 3-ходовых гидрораспределителей.

3-way directional control valves

3-way directional control valves

Рисунок. Электромагнитный трехходовой селекторный клапан с пилотным управлением.

На рисунке изображен трехходовой трехпозиционный клапан с блокировкой всех портов. Клапан этого типа, соединенный с цилиндром одностороннего действия с возвратной силой или пружиной, может выдвигаться, втягиваться или останавливаться в любом месте хода.

directional control valves symbols

directional control valves symbols

Некоторые 3-ходовые клапаны выбирают пути потока жидкости, как показано на рисунке выше.Для этой операции используйте золотниковый клапан. Другим условием потока является переключающий клапан , показанный на рисунке ниже. Переключающий клапан направляет жидкость в любой из двух путей.

directional control valves image

directional control valves image.