PRZYRZĄDY DO
POMIARU CIŚNIENIA
PRZYRZĄDY DO
POMIARU CIŚNIENIA
Ciśnienie (P) to skalarna wielkość fizyczna, równa
stosunkowi siły (F
n
)
działającej prostopadle na daną powierzchnię do pola tej
powierzchni (A).
JEDNOSTKI CIŚNIENIA
[Pa] – paskal
1 hPa = 100 Pa
1 kPa = 1000 Pa
1 bar = 100 000 Pa
1 MPa = 1000 000 Pa
1 at (kG/cm
2
) = 98066,5 Pa
1 mm Hg (Torr) = 133,322 Pa
RODZAJE CIŚNIEŃ
ciśnienie atmosferyczne (ciśnienie barometryczne)
– ciśnienie wywierane przez warstwę powietrza,
ciśnienie normalne – ciśnienie, jakie wywiera
760mm słupa rtęci znajdującej się w temperaturze
0°C w miejscu, gdzie przyspieszenie ziemskie wynosi
980,665 cm/s
2
,
ciśnienie absolutne (ciśnienie bezwzględne) –
ciśnienie wyznaczone względem próżni absolutnej,
ciśnienie manometryczne:
– nadciśnienie
– podciśnienie
RODZAJE CIŚNIEŃ
źródło: D. Taler, „Pomiar ciśnienia, prędkości i strumienia przepływu płynu”,
Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2006
Ze względu na rodzaj ciśnienia wyróżnia się:
barometry – mierzące ciśnienie atmosferyczne
manometry – mierzące nadciśnienie
wakuometry – mierzące podciśnienie
manowakuometry – mierzące nadciśnienie
i podciśnienie
manometry różnicowe – mierzące różnice
ciśnień
mikromanometry – mierzące małe ciśnienia
PRZYRZĄDY DO POMIARU CIŚNIENIA
Ze względu na zasadę działania:
hydrostatyczne
sprężynowe
tłokowe
Elektryczne
złożone
Ze względu na wykonywaną funkcję:
zwykłe
specjalne
wskazujące
rejestrujące
sygnalizacyjne
zdalne
MANOMETRY
HYDROSTATYCZNE działają na
zasadzie równoważenia
mierzonego ciśnienia słupem
cieczy, np. manometr
dwuramienny (U-rurka).
Za pomocą manometrów U -
rurkowych można mierzyć
nadciśnienie, podciśnienie
i różnicę ciśnień w zależności od
sposobu przyłączenia.
Rys.2 Manometr cieczowy
dwuramienny:
1- rurka szklana, 2- deska mocująca,
3- podziałka milimetrowa
CIŚNIENIOMIERZE
Z ELEMENTEM SPRĘŻYSTYM
Element pomiarowy(sprężysty)
odkształca się pod wpływem siły
wywołanej ciśnieniem. Wielkość
odkształcenia jest miarą mierzonego
ciśnienia.
Odkształcenie czujnika sprężystego
jest przekształcane mechanicznie na
wskazanie elementu ruchomego lub
przy pomocy przetwornika
elektrycznego na impuls
elektryczny.
Rys. 3 Manometr z rurką Bourdona
Manometr z rurką sprężystą
Bourdona - budowa i zasada
działania
1 – złączka z gwintem
2 – obsada ze złączką
3 – wygięta rurka mosiężna lub
stalowa
4 – przekładnia na końcu rurki
5 – wskazówką poruszająca się
po skali
6 – element sprężysty znajdujący
się na
osi obrotu wskazówki
Cały mechanizm znajduje się w
obudowie metalowej. Wielkość
ciśnienia odczytuje się
bezpośrednio ze skali.
Rys. 4 Manometr z rurką Bourdona
MANOMETRY PRZEPONOWE (MEMBRANOWE)
Ciśnieniomierze te są stosowane do
pomiaru niskich ciśnień i do mediów
gazowych.
Puszka manometru zbudowana jest
z dwóch membran, które są szczelnie
złączone na całym obwodzie.
Ciśnienie działa na stronę
wewnętrzną
puszki, a wytworzony ruch pokazuje
wskazówka jako pomiar ciśnienia.
Zakresy ciśnienia:
(0....16 mbar) do (0....40 bar)
(0....1,6 kPa) do (0....4 MPa) - przy
klasie
dokładności od 0,6 do 2,5%.
Rys. 5 Manometr membranowy
Rys. 6Schemat manometru puszkowego
MANOMETR RECKNAGLA (Z RURKĄ
POCHYŁĄ)
Rurka może przyjmować różne kąty pochyleń,
dzięki czemu możliwa jest zmiana zakresu
pomiarowego oraz dokładność pomiaru ciśnień
rzędu kilkudziesięciu paskali.
Manometr ten stosowany jest do pomiaru
nadciśnienia, podciśnienia oraz różnicy ciśnień.
Przystosowany jest również do pomiaru ciśnień
dynamicznych.
Manometr
Recknagla –
budowa
1 - zbiornik,
2 - rurka,
3 - podstawa,
4 - podzielnia,
5 - śruba,
6 - podziałka,
7 - poziomnice
Rys. 7 Manometr Recknagla
Mikromanometr
kompensacyjny Askania
przyrząd laboratoryjny
przeznaczony do pomiaru
nadciśnienia, podciśnienia
oraz
różnicy ciśnień statycznych.
Ze względu na dokładność
pomiaru może być
wykorzystany do cechowania
innych manometrów. Cieczą
manometryczną jest woda.
Rys. 8 Mikromanometr Askania
MINIMETR ASKANIA
Pomiar ciśnienia za
pomocą minimetru
Askania
polega na pomiarze
wzniosu
zbiornika
wyrównawczego,
a nie różnicy poziomów
cieczy. Powoduje to
eliminacje błędów
związanych z lepkością
cieczy oraz różną
średnicą
rurek na całej długości.
Rys.9 Budowa minimetru Askania
MANOMETR BETZA
Zastosowany
w manometrze układ
optyczny (źródło
światła,
zestaw soczewek
i matówka) umożliwia
dokładny odczyt na
linijce
pływaka różnicy
poziomów
cieczy.
Rys.10 Budowa manometru Betza
CIŚNIENIOMIERZE DO POMIARU CIŚNIENIA
RÓŻNICOWEGO
Zasada działania:
Gdy ciśnienia p
1
i p
2
mają taką samą wartość, element pomiarowy nie
zmienia
położenia poruszyć, więc nie ma wskazania ciśnienia. Wartość
ciśnienia różnicowego
jest wskazywana tylko wtedy, gdy jedno ciśnień jest wyższe lub
niższe.
Przekaz ruchu elementu pomiarowego i wskazanie ciśnienia
odbywają się
analogicznie w ciśnieniomierzach do pomiaru nadciśnienia.
Zastosowanie:
monitorowanie stanu filtrów,
pomiar poziomu wypełnienia w pojemnikach zamkniętych,
pomiar przepływu (spadek ciśnienia).
W innym modelu manometru różnicowego manometr wyposażony
jest w dwie rurki
Bourdona i dwie wskazówki na jednej podzielni. Różnicę ciśnień
przeprowadzający
pomiar oblicza sam.
MANOMETR RÓŻNICOWY
Elementy budowy:
1 – membrana
2 – sprężyna pomiarowa
3 – trzpień
4 – skok pomiarowy
5 – mikroprzełączniki
6 – metalowe podpory
membrany
7 – śruby nastawcze
8 – dodatkowa podziałka
wskazująca chwilowo
ustawioną wartość
zadaną.
Rys.11 Budowa manometru różnicowego
MANOMETR PUSZKOWY
Rolę czujnika jest przepona (membrana)
wykonana ze
sprężystego materiału, zamocowana między
kołnierzami
górnej i dolnej części obudowy przyrządu.
Mierzone ciśnienie jest doprowadzane do
jednej z komór
utworzonych przez przeponę i obudowę
czujnika. Ugięty
środek przepony, odkształcony pod wpływem
ciśnienia
powoduje wychylenie wskazówki, wskazując
miarę
ciśnienia.
Manometry przeponowe stosowane są do
pomiaru
ciśnień do 3 MPa, podciśnień i różnic
ciśnień.
Manometr
puszkowy
1 — przepona
2 — dźwignia
3— przekładnia
zębata
4 — wskazówka
5 — pokrywa górna
6 — pokrywa dolna
Rys. 12 Schemat manometru
puszkowego
MANOMETRY TŁOKOWE
Istnieją dwa rodzaje manometrów tłokowych:
- manometry techniczne – stosowane
sporadycznie ze względu na
skomplikowana budowę
- manometry obciążnikowo-tłokowe –
stosowane do wzorcowania i sprawdzania
innych manometrów oraz do
bezpośredniego pomiaru wysokich ciśnień.
Zakres stosowanych ciśnień wynosi 0,2-3000
MPa.
MANOMETR
OBCIĄŻNIKOWO-
TŁOKOWY
elementy budowy:
1 – tłok
2 – cylinder
3 – talerz
4 – obciążniki
5 – pompa olejowa
6 – śruba
7 – cylinder
8 – tłoczek gumowy
Rys. 13. Schemat manometru obciążnikowo-
tłokowego.
LITERATURA:
1.
2. PN-EN 472:1998 Ciśnieniomierze. Terminologia.
3. PN-EN 837-1 do 3:2000 Ciśnieniomierze.
4. PN-EN 60654-2 do 3:2000 Warunki pracy urządzeń do
pomiarów i sterowania procesami przemysłowymi.
5. M. Turkowski, „Przemysłowe sensory i przetworniki
pomiarowe”, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, Warszawa 2002,
6.
7.