Funktionsprinzip einer Rohrfeder. Rohrfeder: ausführlich in einfacher Sprache. Ist diese Erklärung richtig?

Praktische Arbeit

Ziel der Arbeit: Untersuchung von Federmanometern vom Typ OBM (Gerät, Funktionsprinzip, Funktionsweise).

Federmanometer Typ OBM

Manometer (aus dem Griechischen manos – selten, locker und metreo – messen) – ein Gerät zur Messung des Überdrucks (Druck über dem Atmosphärendruck) von Dämpfen, Gasen oder Flüssigkeiten, die in einem geschlossenen Raum eingeschlossen sind. Eine Art Manometer ist ein Vakuummeter – ein Gerät zur Messung von Drücken nahe Null und ein Druck-Vakuummeter – ein Gerät zur Messung von Vakuum und Überdruck.

Am beliebtesten bei den Verbrauchern sind Manometer mit Rohrfeder oder Verformungsmanometer, deren Konstruktion 1849 von E. Bourdon erfunden wurde.

Die Rohrfeder ist das Hauptstrukturelement des Manometers, sein empfindliches Element, das den primären Druckwandler darstellt.

Die Bourdon-Röhre besteht üblicherweise aus Messing oder Phosphorbronze, hat eine halbkreisförmige Form für niedrige Drücke und eine Spulenform für mittlere und hohe Drücke. Ein Ende des Rohrs ist mit dem Einlassanschluss des Manometers verbunden, das das Verbindungselement zum Messmedium darstellt, und das andere Ende ist abgedichtet und in einem Ausleger untergebracht. Durch die Verwendung von Rohren mit komplexerer Form (Spirale, Spirale) ist es möglich, Geräte mit höherer Empfindlichkeit, aber kleinerer Messgrenze zu erhalten.

Funktionsprinzip von Verformungsdruckmessgeräten.

Unter dem Druck des Mediums bewegt sich das auskragende Ende der Bourdon-Röhre – die Röhre versucht, sich aufzurichten. Die Größe dieser Bewegung ist proportional zur Größe des Drucks.

Ein einfacher Schalthebel treibt einen Zeiger an, der den Druckwert auf der Instrumentenskala anzeigt. Die meisten Manometer der inländischen Marken MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, deutsche Manometer Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG und Manometer anderer Hersteller verfügen über solche Ein Gerät.

Eine Gesamtansicht des Federmanometers vom Typ OBM ist in Abb. 1 dargestellt.

Abbildung 1 – Federmanometer Typ OBM

Abbildung 2 – Diagramm eines Manometers mit Bourdon-Rohr

1-Bourdon-Rohr, 2-Stab-Übertragungsmechanismus, 3-Zahn-Sektor, 4-Zeiger, 5-Armatur

Rohrfedern werden als empfindliche Elemente in Manometern eingesetzt. Wie aus Abb. ersichtlich ist. In Fig. 3 geht ein Ende der Rohrfeder 3 in den Anschluss 7 zur Aufnahme des gemessenen Drucks. Unter dem Einfluss von Druck wird das freie Ende des Druckrohrs 5 verformt (gebogen), und das Ausmaß der elastischen Verformung ist proportional zum gemessenen Druck. Aufgrund dieser Beziehung zeigt die Messnadel 1 aufgrund der Bewegung der kinematischen Einheit (Stamm 2 – Sektor 4 – Treiber 6) den wahren Wert des gemessenen Drucks relativ zur Instrumentenskala an.

Abbildung 3 – Kinematisches Diagramm eines Manometers mit Bourdon-Rohr

1-Pfeil, 2-Rohr, 3-Feder, 4-Zahn-Sektor, 5-Drucksensor (manometrisches Rohr), 6-Leiter, 7-Anschluss

Die Reparatur von federanzeigenden und registrierenden Manometern erfolgt durch den Reparaturdienst der Abteilung Messtechnik. Dazu müssen Arbeitsplätze in einem speziellen Bereich mit Sicherungsgläsern eines Standardsortiments mit einem Durchmesser von 60, 100, 160 und 250 mm, Standardskalen und speziellen Abziehern zum Entfernen von Messnadeln aus den Instrumentenachsen ausgestattet sein; Klemmen zum Befestigen von Teilen von Manometern, ein Satz Leitern zum Wiederherstellen verstopfter Gewinde von Armaturen M 20X1,4, Geräte zum Zeichnen von Skalen, Sätze von Pinzetten und Uhrenlupen, Sätze kleiner Gasbrenner zum Löten empfindlicher Elemente (Federn).

Die arbeitsintensivsten Vorgänge sind der Austausch des empfindlichen Elements (Rohr) des Manometers und die Einstellung der kinematischen Verbindung „Sektor – Rohr“ (siehe Abb. 3).

Das Sensorelement des Geräts wird ausgetauscht, nachdem es zur Messung von Druck verwendet wurde, der den Maximalwert überschreitet. Dadurch dehnt sich der Schlauch, was zu bleibenden Verformungen führt, die nicht repariert werden können. Um ein solches Gerät zu reparieren, wird es vollständig zerlegt und montiert 7 Befestigen Sie das Rohr in einem Schraubstock und zerlegen Sie es mit einem Gasbrenner 5 aus der Tafel. Nachdem das Lot geschmolzen ist, wird das defekte Rohr mit einer Zange entfernt und an seiner Stelle nach Reinigung der Oberfläche eine ähnliche Messfeder eingebaut (bei einer bestimmten Druckmessgrenze). Der Lötbereich wird mit einem Lösungsmittel behandelt – Kolophonium mit Aceton (Alkohol) oder Salzsäure.

Der Druck wird mithilfe eines empfindlichen Elements gemessen – einer Rohrfeder, einer Membran, einer Flüssigkeitssäule, einem Dehnungsmessstreifen usw. Die gängigsten Druckmessgeräte sind:

• U-Rohr
• Federdruckmessgerät auf Basis einer Rohrfeder
• Membranmanometer
• Membrandrucksensor
• DMS-Drucksensor
• Balgdrucksensor
• Piezoelektrischer Drucksensor

Betrachten wir das Funktionsprinzip verschiedener Arten von Manometern.

Wie funktioniert ein Federdruckmessgerät?

Das empfindliche Element von Federdruckmessgeräten ist eine Rohrfeder – ein hohles Messingrohr mit elliptischem oder ovalem Querschnitt, das bogenförmig gebogen und an einem Ende verschlossen ist. Das andere Ende des Schlauchs ist mit dem Manometeranschluss verbunden, sodass der Innenhohlraum des Schlauchs mit dem Bereich kommuniziert, in dem der Druck gemessen wird.

Auf die Innenfläche der Rohrfeder wirkt Druck. Aufgrund der unterschiedlichen Bereiche, auf die der Druck des Mediums wirkt, tendiert das Rohr dazu, sich zu begradigen. Es stellt sich heraus, dass sich das Messingrohr bei steigendem Druck entspannt und bei sinkendem Druck biegt. Dies führt zu einer Bewegung des versiegelten Endes des Rohrs, das über eine Stange mit einem Zahnradsektor verbunden ist, der auf das Pfeilgetriebe wirkt. Mithilfe einer auf dem Gerät aufgedruckten Skala wird die Position des Pfeils als Wert für den Überdruckwert interpretiert.

Druckmessgeräte auf Basis einer Rohrfeder können Drücke bis zu Hunderten von MPa messen und werden häufig in hydraulischen Antrieben, pneumatischen Antrieben und Wasserversorgungsheizsystemen eingesetzt.

Warum ist das Manometer mit Glyzerin gefüllt?

Um Vibrationen und Vibrationen bei Pulsationen und abrupten Druckänderungen zu reduzieren, wird das Manometer mit einer Dämpfungsflüssigkeit – Glycerin – gefüllt und dem empfindlichen Element wird Druck zugeführt.

Was ist ein Referenzmanometer?

Referenzmanometer- ein Gerät zur Druckmessung mit hoher Genauigkeit, das zum Testen, Kalibrieren, Überprüfen und Kalibrieren anderer Druckmessgeräte oder Drucksensoren bestimmt ist, zum Messen präziser Druckmessungen, beispielsweise bei der Durchführung von Forschungsexperimenten, zum Kalibrieren und Überprüfen anderer Druckmessgeräte.

Standard-Manometer verfügen in der Regel über zusätzliche Einstell- und Einstellvorrichtungen, beispielsweise kann die Möglichkeit der Temperatureinstellung vorgesehen sein. An die Mechanik mustergültiger Druckmessgeräte werden hohe Anforderungen gestellt; sie werden mit hoher Präzision gefertigt.

Beispielhafte Manometer zeigen den Druck mit hoher Genauigkeit an und der Skalendurchmesser dieser Manometer ist größer als der herkömmlicher Instrumente. Der Durchmesser von Standard-Manometern mit 0,4 beträgt 160 mm, und mit einer Genauigkeitsklasse von 0,15 oder 0,25 - 250 mm.

Wie funktioniert ein Plattenfedermanometer?

Als Messelement verwendet ein Membrandruckmessgerät eine Membran, die auf einen Mechanismus einwirkt, der mit einem Zeiger verbunden ist. Der gemessene Druck, der dem Manometer zugeführt wird, verformt die Membran, was wiederum eine Bewegung der Nadel bewirkt.

Der Messbereich eines Membrandruckmessgeräts hängt von der Steifigkeit und Fläche der Membran ab.

Membrandruckmessgeräte eignen sich zum Arbeiten mit aggressiven Medien; sie dienen zur Druckmessung in:

• Zement- und Betonpumpen
• Abwassertransportsysteme
• Bei der Koksproduktion

Parameter des Manometers

Bei der Auswahl von Manometern sollten folgende Parameter berücksichtigt werden:

• Medium, in dem Druck gemessen wird
• Anwendungsgebiet
• Genauigkeitsklasse des Manometers
• Durchmesser gemäß GOST 2405-88. „Manometer, Vakuummeter, Druck- und Vakuummessgeräte“ produziert Manometer mit einem Durchmesser von 40, 50, 63, 100, 160, 250 Millimetern
• Messgrenze
• - MPa, Bar, kg/cm 2
• Gehäusematerial
• Flanschpräsenz
• Anschlussgewinde der Armatur
• Einbauort – radial oder axial

Das Manometer kann über mehrere Skalen verfügen, um den Druck in verschiedenen Einheiten zu messen.

Das vorgestellte Manometer verfügt über Skalen zur Druckmessung in MPa und psi. Das Gerät zeigt einen Druck von 250 Bar bzw. 3500 psi an.

Symbol für Manometer

Die Gerätebezeichnung gibt an:

1. Funktioneller Zweck des Geräts
   • DM – Manometer;
   • DV – Vakuummeter;
   • JA – Vakuummanometer;
   • DT – Tiefgangsmesser;
   • DN - Manometer;
   • DG – Schubmesser.
2. Serien- oder Seriennummer des Manometers
3. Gemessener Druckwert
4. Einheiten
5. Genauigkeitsklasse

Für ein Manometer mit Seriennummer 0001, Grenzwert 100, Maßeinheit MPa, Genauigkeitsklasse 1 sieht die Bezeichnung beispielsweise so aus:

Hersteller von Manometern können ihre eigenen Kennzeichnungsregeln festlegen, das Bezeichnungsprinzip und die im Code angegebenen Hauptparameter bleiben jedoch denen im Beispiel ähnlich.

Druckanzeige(aus dem Griechischen manos – selten, locker und metreo – Maß) – ein Gerät zur Messung des Überdrucks (Druck über Atmosphäre) von Dämpfen, Gasen oder Flüssigkeiten, die in einem begrenzten Raum eingeschlossen sind. Eine Art Manometer ist Vakuummessgerät– ein Gerät zur Druckmessung nahe Null und Druck-Vakuum-Messgerät Gerät zur Messung von Vakuum und Überdruck.

Am beliebtesten bei den Verbrauchern sind Manometer mit Rohrfeder oder Verformungsdruckmessgeräte, deren Konstruktion 1849 von E. Bourdon erfunden wurde.
Rohrfeder – das Hauptstrukturelement des Manometers, sein empfindliches Element, das der primäre Druckwandler ist.
Rohrfeder Es besteht normalerweise aus Messing oder Phosphorbronze, hat eine halbkreisförmige Form für niedrige Drücke und eine Spulenform für mittlere und hohe Drücke. Ein Ende des Rohrs ist mit dem Einlassanschluss des Manometers verbunden, das das Verbindungselement zum Messmedium darstellt, und das andere Ende ist abgedichtet und in einem Ausleger untergebracht. Durch die Verwendung von Rohren mit komplexerer Form (Spirale, Spirale) ist es möglich, Geräte mit höherer Empfindlichkeit, aber kleinerer Messgrenze zu erhalten.

Funktionsprinzip von Verformungsdruckmessgeräten.

Unter dem Druck des Mediums bewegt sich das auskragende Ende der Bourdon-Röhre – die Röhre versucht, sich aufzurichten. Die Größe dieser Bewegung ist proportional zur Größe des Drucks.
Ein einfacher Schalthebel treibt einen Zeiger an, der den Druckwert auf der Instrumentenskala anzeigt. Die meisten Manometer der inländischen Marken MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, deutsche Manometer Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG und Manometer anderer Hersteller verfügen über solche Ein Gerät.

Schema eines Manometers mit Rohrfeder

1-Bourdon-Rohr, 2-Stab-Übertragungsmechanismus, 3-Zahn-Sektor, 4-Zeiger, 5-Armatur

Neben Zeigermanometern sind auch skalenlose Manometer (mit einem ähnlichen Gerätedesign) DER mit einheitlichen elektrischen Ausgangssignalen weit verbreitet und werden in Steuerungssystemen, automatischen Regelungen und der Steuerung verschiedener technologischer Prozesse eingesetzt.
Ein wesentlicher Nachteil von Verformungsdruckmessgeräten ist die Hysterese.
Die Essenz des Phänomens: Das verformbare Element der Bourdon-Röhre, das einem hohen Druck ausgesetzt wird, liefert bei nachfolgenden Messungen leicht überhöhte Messwerte. Gleiches gilt für das Vakuummeter, das nach dem Pumpen auf ein tiefes Vakuum die Messwerte im Gegenteil unterschätzt. Wenn man bedenkt, dass das Vakuumpumpensystem in einem Druckbereich von Atmosphärendruck bis 0,133 Pa (10 V – 3 mm Hg) arbeitet, wirken sich solche Unterschiede negativ auf die Genauigkeit des Dehnungsmessstreifens aus.

Um Schäden an Dehnungsmessstreifen aufgrund erheblicher Druckabfälle in den Messsystemen zu vermeiden, ist ein Hahn oder Ventil vorgesehen, das das Gerät zwischen den Messungen abschaltet.

Eine Rohrfeder ist ein elastisches Element in der Instrumentierung, mit dem Sie in der Industrie verwendete Drücke aller Niveaus steuern können. Es erkennt Druckänderungen und wandelt diese Änderungen in mechanische Bewegung um. Eine Rohrfeder ist normalerweise mit einem Manometer verbunden, das die Druckänderung auf einer Skala anzeigt.

Bei der Rohrfeder handelt es sich nicht um ein eigenständiges Messgerät, sondern um ein Hilfselement, das in das Messgerät eingebaut wird. Damit können Sie die erforderliche Druckdifferenz erzeugen, um die Durchflussrate einer Flüssigkeit, eines Gases oder Dampfes zu messen. Rohrfeder-Manometer sind aufgrund ihrer geringen Kosten, Vielseitigkeit und hohen Zuverlässigkeit die am häufigsten verwendeten Messgeräte.

Hergestellt aus einer Vielzahl von Metallen, darunter Bronze, Messing und Edelstahl. Die Wahl des Materials wird durch die Anwendungsumgebung und die Höhe des gemessenen Drucks bestimmt: Je höher der Druck, desto stärker das Material.

Funktionsprinzip einer Rohrfeder

Ein Ende der C-förmigen Bourdon-Röhre ist offen, das andere, Spitze genannt, ist geschlossen. Das offene Ende ist mit einer Kupplung verbunden, die im Inneren des Rohrs ein Einlassloch aufweist. Die Druckquelle ist mit der Kupplung verbunden, sodass der Druck von der Quelle durch den Einlass in das Rohr fließt.

Wenn Druck ausgeübt wird, beginnt sich die Rohrfeder zu bewegen. Abhängig von der Gestaltung des Elements und der Art des ausgeübten Drucks neigt der Schlauch dazu, sich aufzurichten oder zu kräuseln. Zwar ist die Verschiebung der Spitze bei Druckeinwirkung unbedeutend, in den meisten Fällen beträgt sie nicht mehr als einen Zentimeter. In diesem Fall ist der Betrag der Spitzenverschiebung proportional zum Betrag des ausgeübten Drucks. Das Manometer, an das die Spitze angeschlossen ist, wandelt diese kleine Bewegung der Spitze in eine ablesbare Nadelbewegung um.

Arten von Bourdon-Röhren

Neben der C-förmigen Rohrfeder gibt es eine spiralförmige Rohrfeder, deren Grundaufbau der der C-förmigen Rohrfeder entspricht, nur dass die Röhre in diesem Fall die Form einer Spirale hat.

Diese Wicklung ermöglicht es, das Rohr stärker zu begradigen als das C-förmige. Letztlich ist die Verschiebung der Schlauchspitze bei Druckeinwirkung größer als bei einem C-Schlauch. Da einige Instrumente eine größere Verschiebung erfordern als ein C-Rohr, wird diese Erhöhung durch einen Spiralschlauch als Vorteil angesehen.

Es gibt auch ein Bourdon-Schneckenrohr, dessen Design dem Design der C-förmigen und Spiralrohre sehr ähnlich ist. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass bei einem Wendelrohr die Windungen schraubenförmig nahe beieinander gewickelt sind. Dadurch ist das Rohrdesign wesentlich kompakter als andere und kann auf engstem Raum eingesetzt werden. Ebenso wie die Helix weist das Wendelrohr im Vergleich zum C-Rohr einen größeren Spitzenversatz auf.

Mit einem Rohrfedermanometer wird Überdruck von 0,6 bis 70 bar gemessen. Es ist ein mechanisches Druckmessgerät und arbeitet ohne Stromversorgung.

Eine Rohrfeder ist ein ringförmiges Rohr mit ovalem Querschnitt. Der Druck des Messmediums wirkt auf die Rohrinnenfläche und bewirkt eine Bewegung des losen Rohrendes. Diese Bewegung ist ein Maß für den Druck und wird über einen Mechanismus angezeigt. Diese Bewegung ist ein Maß für den Druck und wird über einen Mechanismus angezeigt.

Ein Ende der C-förmigen Bourdon-Röhre ist offen, das andere, Spitze genannt, ist geschlossen. Das offene Ende ist mit einer Kupplung verbunden, die im Inneren des Rohrs ein Einlassloch aufweist. Die Druckquelle ist mit der Kupplung verbunden, sodass der Druck von der Quelle durch den Einlass in das Rohr fließt.

Wenn Druck ausgeübt wird, beginnt sich die Rohrfeder zu bewegen. Abhängig von der Gestaltung des Elements und der Art des ausgeübten Drucks neigt der Schlauch dazu, sich aufzurichten oder zu kräuseln. Zwar ist die Verschiebung der Spitze bei Druckeinwirkung unbedeutend, in den meisten Fällen beträgt sie nicht mehr als einen Zentimeter. In diesem Fall ist der Betrag der Spitzenverschiebung proportional zum Betrag des ausgeübten Drucks. Das Manometer, an das die Spitze angeschlossen ist, wandelt diese kleine Bewegung der Spitze in eine ablesbare Nadelbewegung um.

Neben der C-förmigen Rohrfeder gibt es eine spiralförmige Rohrfeder, deren Grundaufbau der der C-förmigen Rohrfeder entspricht, nur dass die Röhre in diesem Fall die Form einer Spirale hat.

Diese Wicklung ermöglicht es, das Rohr stärker zu begradigen als das C-förmige. Letztlich ist die Verschiebung der Schlauchspitze bei Druckeinwirkung größer als bei einem C-Schlauch. Da einige Instrumente eine größere Verschiebung erfordern als ein C-Rohr, wird diese Erhöhung durch einen Spiralschlauch als Vorteil angesehen.