В рассматриваемом приборе тонкостенный стальной колокол 5, подвешенный на винтовой пружине 5, плавает в разделительной жидкости (трансформаторном масле), налитой в сосуд 4. Трансформаторное масло отделяет «плюсовую» камеру (под колоколом) от «минусовой» (над колоколом). Для понижения центра тяжести колокола в нижней его части прикреплен кольцевой груз 10, который при перемещении колокола остается всегда погруженным в масло.
Дифференциально-трансформаторный преобразователь 9 закреплен на разделительной трубке 8, выполненной из нержавеющей немагнитной стали. Внутри разделительной трубки находится сердечник 11, жестко связанный с колоколом с помощью стержня 7, выполненного из немагнитной стали,
Дифманометр имеет два запорных вентиля для включения и выключения прибора и один уравнительный вентиль. При работе прибора большее (или избыточное) давление р1 подается через вентиль, обозначенный знаком +, и трубку 1 в запасную камеру (ловушку), а затем по трубке 2 -- в пространство под колоколом. Меньшее (или вакуумметрическое) давление р2 через вентиль, обозначенный знаком --, и трубку 6 поступает во вторую запасную камеру (ловушку) и через трубку 12 подается в пространство над колоколом. Под действием измеряемой разности давлений р1 -- р2 колокол и жесткосвязанный с ним сердечник дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещаются до тех пор, пока усилие от приложенной к колоколу разности давлений не уравновесится упругими силами винтовой пружины. Перемещение сердечника приводит к изменению взаимной индуктивности между первичной и вторичной цепями преобразователя, а вместе с тем и к изменению выходного сигнала.
Если измеряемый перепад давления будет превышать предельное номинальное значение, повреждения дифманометра не произойдет, так как при больших и длительных перегрузках разделительная жидкость частично сбрасывается в запасные камеры. Если будет иметь место такой - случай, то необходимо выключить прибор, слить масло из запасных камер, восстановить уровень масла в приборе и произвести его поверку.
Заполнение прибора маслом и слив его осуществляются через отверстия, закрытые винтовыми пробками, которые на рис. 10 не показаны.
Дифманометры колокольные типа ДКО-3702 выпускаются с верхними пределами измерений, соответствующими предельным номинальным перепадам давления или сумме предельных номинальных перепадов давления, лежащих в интервале от 10 до 100 кгс/м2 (от 100 до 1000 Па). Предельно допускаемое рабочее избыточное давление дифманометров колокольных 2,5 кгс/см2 (0,25 МПа). Дифманометр ДКО-3702 имеет класс точности 1. Если дифманометр отградуирован вместе с вторичным прибором, то пределы допускаемой основной погрешности показаний не превышают ±1,5% нормирующего значения измеряемой величины.
Дифманометры колокольные позволяют измерять расход находящегося при низком избыточном давлении газа в комплекте с вторичным прибором, снабженным квадратичным кулачком, и сужающим устройством при малых перепадах давления. Эти Дифманометры используются также в качестве тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров,
Дифманометры ДКО-3702 работают в комплекте с вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы КПД1, КВД1, КСД2 и КСДЗ с нормированной взаимной индуктивностью между первичной и вторичной цепями дифтрансформатора 10--0--10 Мг, дифманометры колокольные выпускаются также и с ферродинамическими преобразователями, например типа ДКОФМ.
3.5 Кольцевой дифманометр
Дифманометры кольцевые применяют в промышленности для измерения расхода газа по перепаду давления в сужающем устройстве. Дифманометры этого типа используются также для измерения малого вакуумметрического и избыточного давления газа.
Схема дифманометра кольцевого показана на рис. 11. Дифманометр представляет собой замкнутое полое кольцо, разделенное вверху непроницаемой перегородкой, а в нижней своей части на угол, равный ос, заполненное разделительной жидкостью (водой или трансформаторным маслом). Кольцо может поворачиваться на некоторый угол ф (обычно 40--50° С) около оси, перпендикулярной плоскости окружности. Осью кольца является опорная призма (одна или две), расположенная в центре кольца и опирающаяся на стальную подушку (одну или две), заделанную в кронштейне, который на схеме не показан. К нижней части кольца прикреплен груз С, который создает противодействующий момент и определяет максимальное значение угла поворота кольца при заданном верхнем пределе измерения разности давлений.
Давления р1 и р2 к обеим полостям кольца, образованным перегородкой и разделительной жидкостью, подводятся посредством гибких резиновых трубок. Противодействующий момент, создаваемый резиновыми трубками, мал и не оказывает существенного влияния на угол поворота кольца. Подвижная система дифманометра До заполнения кольца разделительной жидкостью и снятом грузе С балансируется с помощью специальных грузов 'так, чтобы центр тяжести подвижной системы совпадал с осью вращения. На схеме кольцевого дифманометра (рис. 11) балансирные грузы не показаны.
Кольцо дифманометра будет находиться в равновесии до тех пор, пока в обеих его полостях давление одинаково, т. е. p1 = р2 Если р1 будет больше р2, то под действием разности давлений независимо от движения кольца разделительная жидкость в нем переместится на угол в и, таким образом, действующая на жидкость разность давлений будет уравновешиваться столбом жидкости Н, При этом действующая на перегородку кольцевой трубки разность давлений создает движущую силу. Эта сила, приложенная в центре тяжести перегородки, находящейся на расстоянии R от оси вращения кольца, будет создавать вращающий момент. Противодействующий момент создается силой тяжести груза. Для равновесия кольца необходимо, чтобы существовало равенство моментов.
Дифманометры кольцевые изготовляются с отсчетными устройствами или без них и снабжаются одним или двумя передающими ферродинамическими преобразователями. Эти дифманометры могут быть использованы для работы в комплекте с одним или двумя вторичными ферродинамическими приборами.
Дифманометры ДК-Ф с кольцом, изготовленным из стали, и с резиновыми подводящими трубками рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление не более 0,25 кгс/см2 (0,025 МПа).
Кольцевые дифманометры-расходомеры ДК-Ф выпускаются на предельные номинальные перепады давления 40,63, 100 и 160 кгс/м2 (400, 630, 1000 и 1600 Па). Дифманометры ДК-Ф выпускаются также в качестве тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров. Тягомеры и напоромеры имеют те же верхние пределы измерения, что и дифманометры-расходомеры ДК-Ф. Тягонапоромеры выпускаются с верхними пределами измерения избыточного и вакуумметрического давлений ±20 кгс/м2 (±200 Па).
4. Поплавковые дифманометры
4.1 Дифманометры поплавковые
Дифманометры поплавковые изготовляют по типу жидкостных чашечных приборов. Сосуды поплавковых дифманометров располагают обычно U-образно. У дифманометров этого типа измеряемый перепад давления уравновешивается давлением столба рабочей жидкости (ртути или трансформаторного масла), залитой в прибор. Измерение высоты этого столба осуществляется с помощью поплавка, передающего положение уровня рабочей жидкости в одном из сосудов на отсчетное устройство. Передача хода от поплавка к отсчетному устройству может быть осуществлена механическим путем или с помощью электрического преобразователя на вторичный показывающий (самопишущий) прибор. У дифманометров с масляным заполнением поплавок выполняют пустотелым.
Дифманометры с ртутным заполнением предназначены для измерения: расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве; перепада давления жидкости и газообразных сред; уровня жидкости, находящейся под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением.
Рисунок 11 -- Схема дифманометра поплавкового
Рассмотрим принципиальную схему дифманометра поплавкового с цилиндрическими сосудами, расположенными U-образно (рис. 12). Здесь большее давление р1 подается в широкий (плюсовый) сосуд, а меньшее р2 Действует на поверхность рабочей жидкости другого сосуда, называемого минусовым или сменным. Для получения необходимой перестановочной силы диаметр поплавка должен иметь достаточные размеры. Диаметр поплавка в свою очередь определяет оптимальные размеры площади поперечного сечения сосуда, в котором он находится. Размеры минусового сосуда (диаметр и высота) обычно выбираются в зависимости от измеряемого перепада давления.
Таким образом, изменяя у поплавковых дифманометров этого типа только размеры минусового сосуда, представляется возможность менять верхние пределы измерений в широком интервале от 0,063 до 1,0 кгс/см2 (от 0,0063 до 0,10 МПа), что является большим достоинством поплавковых дифманометров с сосудами, расположенными U-образно.
4.2 Дифманометр поплавковый типа ДП-710Р
Рассмотрим некоторые типы поплавковых дифманометров. На рис. 13 показана схема устройства самопишущего поплавкового дифманометра-расходомера с ртутным заполнением типа ДП-710Р. Прибор состоит из поплавкового плюсового 4 и сменного минусового 12 сосудов, соединенных 11-образно. Меняя сменный сосуд, можно изменять предельные номинальные перепады давления для данного типа прибора в пределах следующих значений: 630; 1000; 1600; 2500 кгс/м2 (6300; 10 000; 16 000; 25 000 Па) и 0,40; 0,63; 1,00 кгс/см2 (0,040; 0,063; 0,100 МПа). Если этим предельным номинальным перепадам давления присвоить семь порядковых номеров, то номер перепада давления будет соответствовать номеру сменного сосуда. Диаметр плюсового сосуда этих дифманометров равен 78,0 мм, а высота полного хода поплавка -- 35,25 мм.
В рассматриваемом приборе движение поплавка 3 передается рычажно-секторному механизму 5 и 7, преобразующему линейное перемещение поплавка в угловое перемещение шестерни 6. Связь этого механизма, находящегося в сосуде 4 под рабочим-давлением, с отсчетным устройством, расположенным в корпусе прибора 1 под атмосферным давлением, осуществляется с помощью шестерни 6 магнитной муфты (рис. 13, б).
Магнитная муфта состоит из ведущего магнитопровода П-образной формы 13, ведомого ромбовидного постоянного магнита 14 и разделяющего их стакана 17, выполненного из немагнитного материала. Магнитопровод 13 имеет общую ось с шестерней 6, находящейся в зацеплении с сектором 7, сидящем на оси 11. Ось 11 является одновременно и осью рычага 5, связанного с поплавком (рис. 13, с). На оси 15, являющейся одновременно и осью ведомого ромбового магнита, жестко насажено лекало 16, профиль которого рассчитан по квадратичной зависимости.
На рис. 13, в показан самопишущий механизм прибора, предназначенного для измерения расхода вещества. По профилю лекала 16, насаженного на оси 15 магнитной муфты, скользит щуп 18, на оси которого жестко насажено перо 19 для непрерывной записи показаний прибора на дисковой диаграммной бумаге. Привод диаграммы осуществляется от синхронного двигателя, а у некоторых модификаций приборов -- от часового механизма. На оси щупа может быть закреплен кривошип, который соединяют с рычагом интегратора. Этот кривошип используется также для передачи угла поворота щупа к трибко-секторному механизму показывающего дифманометра.
Дифманометр снабжен предохранительным клапаном 2 (рис. 13, с), который исключает возможность выброса ртути из прибора при одностороннем плюсовом давлении. Прибор включается в работу с помощью вентилей 8 и 10, которые имеют устройство для продувки Соединительных линий. Для выравнивания давления в сосудах при пуске прибора или поверке его на нуль служит уравнительный вентиль Р.
Дифманометры, предназначенные для измерения разности давлений и уровня жидкости, лекалом не снабжаются. У этих приборов на ось 15 магнитной муфты насаживается шестерня, которая с помощью сектора и четырехзвенника сочленяется с держателем (мостиком) пера.
Некоторые модификации дифманометров поплавковых могут быть снабжены сигнальным устройством, интегратором или пневматическим преобразователем с унифицированным пневматическим выходным сигналом.
Рассмотренный дифманометр типа ДП-710Р рассчитан на предельное допускаемое рабочее избыточное давление 250 кгс/см2 (25 МПа). Дифманометры-расходомеры, применяемые для измерения расхода жидкостей, газов и пара по перепаду давления в сужающем устройстве, имеют класс точности 1, а дифманометры-перепадомеры и уровнемеры-- 1 и 1,5.
4.3 Дифманометр поплавковый типа ДПЭМ
Далее в качестве примера рассмотрим дифманометр поплавковый с масляным заполнением типа ДПЭМ, схематично показанный на рис. 14. Дифманометр не имеет отсчетных устройств. Он состоит из сменного / и поплавкового 2 сосудов, соединенных U-образно. На дне поплавкового сосуда укреплена разделительная трубка 6 из немагнитной нержавеющей стали. Снаружи на этой трубке установлен дифференциально-трансформаторный преобразователь 7. К поплавку 3 снизу прикреплена биметаллическая пластина 4, которая жестко связана с сердечником 5. Биметаллическая пластина позволяет уменьшить температурную погрешность прибора. Дифференциально-трансформаторный преобразователь с помощью пружины 9 прижат к гайке 8, позволяющей перемещать преобразователь вдоль разделительной трубки в тех случаях, когда необходимо изменить его положение относительно сердечника (первоначальная установка на нуль). Однако при эксплуатации дифманометра корректировка нуля производится корректором нуля во вторичном приборе.
Дифманометры ДПЭМ выпускаются на предельные номинальные перепады давления от 40 до 400 кгс/м2 (от 400 до 4000 Па). Эти дифманометры имеют класс точности 1. Если дифманометр отградуирован вместе с вторичным прибором, то комплекту присваивается класс точности 1,5. Дифманометры ДПЭМ рассчитаны на предельно допускаемое рабочее избыточное давление 2,5 кгс/см2. Они применяются для измерения расхода газа по перепаду давления в сужающем устройстве, разности давлений, разрежения (тяги) и небольшого избыточного, давления (напора).