Le principe de fonctionnement est basé sur l'équilibrage de la pression mesurée ou de la différence de pression avec la pression de la colonne de liquide. Ils ont un appareil simple et une grande précision de mesure, ils sont largement utilisés comme instruments de laboratoire et d'étalonnage. Les manomètres à liquide sont divisés en: en forme de U, en cloche et annulaire.

En forme de U. Le principe de fonctionnement est basé sur la loi des vases communicants. Ils sont bitubes (1) et monotubes coupelle (2).

1) est un tube en verre 1, monté sur un plateau 3 gradué et rempli de liquide de barrage 2. La différence de niveau dans les coudes est proportionnelle à la perte de charge mesurée. "-" 1. un certain nombre d'erreurs: en raison de l'imprécision de la lecture de la position du ménisque, des modifications de l'encerclement T. milieu, phénomènes de capillarité (supprimés par l'introduction d'amendements). 2. la nécessité de deux lectures, ce qui entraîne une augmentation de l'erreur.

2) représentation est une modification du bitube, mais un genou est remplacé par un large vaisseau (tasse). Sous l'action d'une surpression, le niveau de liquide dans le récipient diminue et dans le tube, il augmente.

Flotteur en forme de U Les manomètres différentiels sont similaires en principe aux manomètres à coupelle, mais pour mesurer la pression, ils utilisent le mouvement d'un flotteur placé dans une coupelle lorsque le niveau de liquide change. Au moyen du dispositif de transmission, le mouvement du flotteur est converti en mouvement de la flèche de pointage. "+" large limite de mesure. Principe de fonctionnement liquide Les manomètres sont basés sur la loi de Pascal - la pression mesurée est équilibrée par le poids de la colonne de fluide de travail : P = rgh. Ils sont constitués d'un réservoir et d'un capillaire. Les fluides de travail utilisés sont l'eau distillée, le mercure, éthanol. Sont appliqués aux mesures des petites surpressions et du vide, de la pression barométrique. Ils sont de conception simple, mais il n'y a pas de transmission de données à distance.

Parfois, pour augmenter la sensibilité, le capillaire est placé à un certain angle par rapport à l'horizon. Alors : P = ρgL Sinα.

À déformation les manomètres sont utilisés pour contrecarrer la déformation élastique de l'élément sensible (SE) ou la force développée par celui-ci. Il existe trois formes principales de SE qui se sont généralisées dans la pratique de la mesure : les ressorts tubulaires, les soufflets et les membranes.

ressort tubulaire(ressort manométrique, tube Bourdon) - un tube métallique élastique dont l'une des extrémités est scellée et a la capacité de se déplacer, et l'autre est fixée de manière rigide. Les ressorts tubulaires sont principalement utilisés pour convertir la pression mesurée appliquée à l'intérieur du ressort en un mouvement proportionnel de son extrémité libre.

Le ressort tubulaire à simple spire le plus courant est un tube coudé à 270° avec une section transversale ovale ou elliptique. Sous l'influence de la surpression appliquée, le tube se déroule et sous l'action du vide, il se tord. Ce sens de déplacement du tube s'explique par le fait que sous l'effet d'une surpression interne, le petit axe de l'ellipse augmente, tandis que la longueur du tube reste constante.

Le principal inconvénient des ressorts considérés est un petit angle de rotation, ce qui nécessite l'utilisation de mécanismes de transmission. Avec leur aide, le mouvement de l'extrémité libre du ressort tubulaire de plusieurs degrés ou millimètres est converti en un mouvement angulaire de la flèche de 270 à 300 °.

L'avantage est une caractéristique statique proche du linéaire. L'application principale est l'affichage des instruments. Plages de mesure des manomètres de 0 à 10 3 MPa ; jauges à vide - de 0,1 à 0 MPa. Classes de précision des instruments : de 0,15 (exemplaire) à 4.

Les ressorts tubulaires sont en laiton, bronze, acier inoxydable.

Soufflet. Soufflets - une coupelle en métal à paroi mince avec des ondulations transversales. Le fond du verre est déplacé par pression ou force.

Dans les limites de la linéarité de la caractéristique statique du soufflet, le rapport de la force agissant sur celui-ci à la déformation qu'il provoque reste constant. et s'appelle la rigidité du soufflet. Les soufflets sont fabriqués à partir de bronze de différentes qualités, d'acier au carbone, d'acier inoxydable, d'alliages d'aluminium, etc. Les soufflets sont fabriqués en série avec un diamètre de 8–10 à 80–100 mm et une épaisseur de paroi de 0,1–0,3 mm.

membranes. Distinguer les membranes élastiques et élastiques. Une membrane élastique est une plaque ronde flexible, plate ou ondulée, capable de fléchir sous la pression.

La caractéristique statique des membranes plates varie de manière non linéaire avec l'augmentation. pression, par conséquent, une petite partie de la course possible est utilisée comme zone de travail. Les membranes ondulées peuvent être utilisées avec des déviations plus importantes que les membranes plates, car elles ont une non-linéarité de la caractéristique nettement inférieure. Les membranes sont fabriquées à partir de différentes nuances d'acier : bronze, laiton, etc.

Principe d'opération

Le principe de fonctionnement du manomètre est basé sur l'équilibrage de la pression mesurée par la force de déformation élastique d'un ressort tubulaire ou d'une membrane à deux plaques plus sensible, dont une extrémité est scellée dans un support et l'autre est reliée par un tige à un mécanisme tribco-sectoriel qui convertit le mouvement linéaire d'un élément sensible élastique en un mouvement circulaire du pointeur.

Variétés

Le groupe d'appareils mesurant la surpression comprend:

Manomètres - appareils mesurant de 0,06 à 1000 MPa (Mesurer la surpression - la différence positive entre la pression absolue et la pression barométrique)

Vacuomètres - appareils mesurant le vide (pression inférieure à la pression atmosphérique) (jusqu'à moins 100 kPa).

Manomètres - manomètres mesurant à la fois l'excès de pression (de 60 à 240 000 kPa) et le vide (jusqu'à moins 100 kPa).

Manomètres - manomètres de petites surpressions jusqu'à 40 kPa

Jauges de traction - jauges à vide avec une limite jusqu'à moins 40 kPa

Manomètres de traction - manomètres et vacuomètres avec des limites extrêmes ne dépassant pas ± 20 kPa

Les données sont données selon GOST 2405-88

La plupart des manomètres nationaux et importés sont fabriqués conformément aux normes généralement acceptées. À cet égard, les manomètres de différentes marques se remplacent. Lors du choix d'un manomètre, vous devez connaître: la limite de mesure, le diamètre du boîtier, la classe de précision de l'appareil. L'emplacement et le filetage du raccord sont également importants. Ces données sont les mêmes pour tous les appareils fabriqués dans notre pays et en Europe.

Il existe également des manomètres qui mesurent la pression absolue, c'est-à-dire la pression relative + la pression atmosphérique

Un instrument qui mesure la pression atmosphérique s'appelle un baromètre.

Types de jauge

Selon la conception, la sensibilité de l'élément, il existe des manomètres à liquide, à poids mort, à déformation (à ressort tubulaire ou à membrane). Les manomètres sont divisés en classes de précision : 0,15 ; 0,25 ; 0,4 ; 0,6 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,5 ; 4,0 (plus le chiffre est bas, plus l'instrument est précis).

Types de manomètres

Sur rendez-vous, les manomètres peuvent être divisés en technique - technique générale, électrocontact, spéciale, auto-enregistrante, ferroviaire, résistante aux vibrations (remplie de glycérine), navire et référence (exemplaire).

Technique générale : conçue pour mesurer des liquides, des gaz et des vapeurs non agressifs pour les alliages de cuivre.

Electrocontact : ils ont la capacité d'ajuster le milieu mesuré, grâce à la présence d'un mécanisme d'électrocontact. L'EKM 1U peut être qualifié d'appareil particulièrement populaire de ce groupe, bien qu'il ait été abandonné depuis longtemps.

Spécial : oxygène - doit être dégraissé, car parfois même une légère contamination du mécanisme au contact de l'oxygène pur peut entraîner une explosion. Ils sont souvent produits dans des boîtiers bleus avec la désignation O2 (oxygène) sur le cadran ; acétylène - n'autorisez pas les alliages de cuivre dans la fabrication du mécanisme de mesure, car au contact de l'acétylène, il existe un risque de formation de cuivre acétylène explosif; l'ammoniac doit être résistant à la corrosion.

Référence : ayant une classe de précision supérieure (0,15 ; 0,25 ; 0,4), ces appareils sont utilisés pour vérifier d'autres manomètres. De tels dispositifs sont installés le plus souvent sur des manomètres à poids mort ou sur toutes autres installations susceptibles de développer la bonne pression.

Les manomètres pour navires sont conçus pour fonctionner dans la flotte fluviale et maritime.

Chemin de fer : conçu pour fonctionner sur le transport ferroviaire.

Auto-enregistrement : manomètres dans le boîtier, avec un mécanisme qui permet de reproduire le graphique du manomètre sur du papier millimétré.

conductivité thermique

Les manomètres à conduction thermique sont basés sur la diminution de la conductivité thermique d'un gaz sous pression. Ces manomètres ont un filament intégré qui chauffe lorsque le courant le traverse. Un thermocouple ou un capteur de température à résistance (DOTS) peut être utilisé pour mesurer la température du filament. Cette température dépend de la vitesse à laquelle le filament dégage de la chaleur vers le gaz environnant et donc de la conductivité thermique. La jauge Pirani est souvent utilisée, qui utilise un seul filament de platine à la fois comme élément chauffant et comme DOTS. Ces manomètres donnent des lectures précises entre 10 et 10−3 mmHg. Art., mais ils sont assez sensibles à composition chimique gaz mesurés.

[modifier] Deux filaments

Une bobine de fil est utilisée comme élément chauffant, tandis que l'autre est utilisée pour mesurer la température par convection.

Manomètre Pirani (un filetage)

Le manomètre Pirani est constitué d'un fil métallique ouvert à la pression mesurée. Le fil est chauffé par le courant qui le traverse et refroidi par le gaz environnant. Lorsque la pression du gaz diminue, l'effet de refroidissement diminue également et la température d'équilibre du fil augmente. La résistance du fil est fonction de la température : en mesurant la tension aux bornes du fil et le courant qui le traverse, la résistance (et donc la pression du gaz) peut être déterminée. Ce type de manomètre a d'abord été conçu par Marcello Pirani.

Les jauges à thermocouple et à thermistance fonctionnent de la même manière. La différence est qu'un thermocouple et une thermistance sont utilisés pour mesurer la température du filament.

Plage de mesure : 10−3 - 10 mmHg Art. (environ 10−1 - 1000 Pa)

Manomètre d'ionisation

Jauges d'ionisation - les plus sensibles instruments de mesure pour les très basses pressions. Ils mesurent la pression indirectement par la mesure des ions formés lorsque le gaz est bombardé d'électrons. Plus la densité du gaz est faible, moins il y aura de formation d'ions. L'étalonnage d'un manomètre ionique est instable et dépend de la nature des gaz mesurés, qui n'est pas toujours connue. Ils peuvent être calibrés par comparaison avec les lectures des manomètres McLeod, qui sont beaucoup plus stables et indépendantes de la chimie.

Les thermoélectrons entrent en collision avec des atomes de gaz et génèrent des ions. Les ions sont attirés vers une électrode à une tension appropriée, appelée collecteur. Le courant du collecteur est proportionnel au taux d'ionisation, qui est fonction de la pression dans le système. Ainsi, la mesure du courant de collecteur permet de déterminer la pression du gaz. Il existe plusieurs sous-types de jauges d'ionisation.

Plage de mesure : 10−10 - 10−3 mmHg Art. (environ 10−8 - 10−1 Pa)

La plupart des jauges ioniques appartiennent à deux catégories : cathode chaude et cathode froide. Le troisième type, le manomètre à rotor rotatif, est plus sensible et coûteux que les deux premiers et n'est pas abordé ici. Dans le cas d'une cathode chaude, un filament chauffé électriquement crée un faisceau d'électrons. Les électrons traversent le manomètre et ionisent les molécules de gaz qui les entourent. Les ions résultants sont collectés au niveau de l'électrode chargée négativement. Le courant dépend du nombre d'ions, qui à son tour dépend de la pression du gaz. Les manomètres à cathode chaude mesurent avec précision la pression dans la plage 10-3 mmHg. Art. jusqu'à 10−10 mmHg. Art. Le principe de la jauge à cathode froide est le même, sauf que les électrons sont générés dans la décharge par la décharge électrique haute tension créée. Les manomètres à cathode froide mesurent avec précision la pression dans la plage 10-2 mmHg. Art. jusqu'à 10−9 mmHg. Art. L'étalonnage des jauges d'ionisation est très sensible à la géométrie structurelle, à la chimie des gaz, à la corrosion et aux dépôts de surface. Leur étalonnage peut devenir inutilisable lorsqu'il est activé à des pressions atmosphériques et très basses. La composition d'un vide à basse pression est généralement imprévisible, de sorte qu'un spectromètre de masse doit être utilisé simultanément avec un manomètre à ionisation pour des mesures précises.

cathode chaude

Une jauge d'ionisation à cathode chaude Bayard-Alpert se compose généralement de trois électrodes fonctionnant en mode triode, où le filament est la cathode. Les trois électrodes sont le collecteur, le filament et la grille. Le courant de collecteur est mesuré en picoampères avec un électromètre. La différence de potentiel entre le filament et la masse est généralement de 30 volts, tandis que la tension du réseau sous tension constante est de 180-210 volts, s'il n'y a pas de bombardement électronique facultatif, en chauffant le réseau, qui peut avoir un potentiel élevé d'environ 565 volts. La jauge ionique la plus courante est la cathode chaude Bayard-Alpert avec un petit collecteur d'ions à l'intérieur de la grille. Un boîtier en verre avec une ouverture vers le vide peut entourer les électrodes, mais cela n'est généralement pas utilisé et le manomètre est intégré directement dans l'appareil à vide et les contacts sont conduits à travers une plaque en céramique dans la paroi de l'appareil à vide. Les jauges d'ionisation à cathode chaude peuvent être endommagées ou perdre leur étalonnage si elles sont allumées à la pression atmosphérique ou même à un vide faible. Les jauges d'ionisation à cathode chaude mesurent toujours de manière logarithmique.

Les électrons émis par le filament se déplacent plusieurs fois en ligne droite et direction inverse autour de la grille jusqu'à ce qu'ils l'atteignent. Au cours de ces mouvements, certains des électrons entrent en collision avec des molécules de gaz et forment des paires électron-ion (ionisation des électrons). Le nombre de ces ions est proportionnel à la densité des molécules de gaz multipliée par le courant thermionique, et ces ions volent vers le collecteur, formant un courant ionique. Puisque la densité des molécules de gaz est proportionnelle à la pression, la pression est estimée en mesurant le courant ionique.

Sensibilité à basse pression Les jauges à cathode chaude sont limitées par l'effet photoélectrique. Les électrons frappant la grille produisent des rayons X qui produisent un bruit photoélectrique dans le collecteur d'ions. Cela limite la plage des anciennes jauges à cathode chaude à 10−8 mmHg. Art. et Bayard-Alpert à environ 10−10 mm Hg. Art. Des fils supplémentaires au potentiel cathodique dans la ligne de visée entre le collecteur d'ions et la grille empêchent cet effet. Dans le type à extraction, les ions ne sont pas attirés par le fil, mais par le cône ouvert. Puisque les ions ne peuvent pas décider quelle partie du cône toucher, ils traversent le trou et forment un faisceau d'ions. Ce faisceau d'ions peut être transféré dans une coupelle de Faraday.

Dans les manomètres à liquide, la pression ou la différence de pression mesurée est équilibrée pression hydrostatique colonne de liquide. Les appareils utilisent le principe des vases communicants, dans lesquels les niveaux du fluide de travail coïncident lorsque les pressions au-dessus d'eux sont égales, et en cas d'inégalité, ils occupent une position où la surpression dans l'un des vaisseaux est équilibrée par l'hydrostatique pression de la colonne de liquide en excès dans l'autre. La plupart des manomètres à liquide ont un niveau visible du fluide de travail, dont la position détermine la valeur de la pression mesurée. Ces dispositifs sont utilisés dans la pratique de laboratoire et dans certaines industries.

Il y a un groupe manomètres différentiels à liquide, dans lequel le niveau du fluide de travail n'est pas directement observé. Une modification de celle-ci provoque un déplacement du flotteur ou une modification des caractéristiques d'un autre appareil, fournissant soit une indication directe de la valeur mesurée à l'aide d'un appareil de lecture, soit la transformation et la transmission de sa valeur à distance.

Manomètres à liquide à double tube. Pour mesurer la pression et la pression différentielle, on utilise des manomètres à deux tubes et des manomètres différentiels à niveau visible, souvent appelés en forme de U. Un diagramme schématique d'un tel manomètre est illustré à la fig. 1, un. Deux tubes de verre verticaux communicants 1, 2 sont fixés sur un métal ou socle en bois 3, auquel est fixée une plaque graduée 4. Les tubes sont remplis de fluide de travail jusqu'à zéro. La pression mesurée est fournie au tube 1, le tube 2 communique avec l'atmosphère. Lors de la mesure de la différence de pression, les pressions mesurées sont fournies aux deux tubes.

Riz. une. Schémas d'un manomètre à deux tuyaux (c) et à un tuyau (b):

1, 2 - tubes de verre verticaux communicants; 3 - base; 4 - plaque graduée

L'eau, le mercure, l'alcool, l'huile de transformateur sont utilisés comme fluide de travail. Ainsi, dans les manomètres à liquide, la fonction de l'élément sensible qui perçoit les changements de la valeur mesurée est assurée par le fluide de travail, la valeur de sortie est la différence de niveau, la valeur d'entrée est la pression ou la différence de pression. La pente de la caractéristique statique dépend de la densité du fluide de travail.

Pour éliminer l'influence des forces capillaires dans les manomètres, des tubes en verre d'un diamètre intérieur de 8 ... 10 mm sont utilisés. Si le fluide de travail est de l'alcool, le diamètre intérieur des tubes peut être réduit.

Les manomètres remplis d'eau à deux tubes sont utilisés pour mesurer la pression, le vide, la pression différentielle de l'air et des gaz non agressifs dans la plage jusqu'à ± 10 kPa. Le remplissage du manomètre avec du mercure de mesure étend les limites à 0,1 MPa, tandis que le milieu mesuré peut être de l'eau, des liquides et des gaz non agressifs.

Lors de l'utilisation de manomètres à liquide pour mesurer la différence de pression entre les fluides sous pression statique jusqu'à 5 MPa, éléments supplémentaires, conçu pour protéger l'appareil contre la pression statique unidirectionnelle et vérifier position initiale niveau de fluide de travail.

Les sources d'erreurs dans les manomètres à double tuyau sont des écarts par rapport aux valeurs calculées de l'accélération locale chute libre, densités du fluide de travail et du milieu au-dessus, erreurs de lecture des hauteurs h1 et h2.

Les densités du fluide de travail et du milieu sont données dans des tableaux de propriétés thermophysiques des substances en fonction de la température et de la pression. L'erreur de lecture de la différence de hauteur des niveaux du fluide de travail dépend de la valeur de la division de l'échelle. Sans dispositifs optiques supplémentaires, à une valeur de division de 1 mm, l'erreur de lecture de la différence de niveau est de ± 2 mm, compte tenu de l'erreur d'application de l'échelle. Lors de l'utilisation d'appareils supplémentaires pour améliorer la précision de lecture h1, h2, il est nécessaire de prendre en compte la différence des coefficients de dilatation thermique de l'échelle, du verre et du milieu de travail.

Manomètres monotube. Pour améliorer la précision de la lecture de la différence de niveau, des manomètres à tube unique (coupelle) sont utilisés (voir Fig. 1, b). Dans un manomètre à tube unique, un tube est remplacé par un large récipient, dans lequel la plus grande des pressions mesurées est fournie. Le tube fixé au plateau gradué est un tube de mesure et communique avec l'atmosphère ; lors de la mesure de la différence de pression, la plus petite des pressions lui est appliquée. Le fluide de travail est versé dans le manomètre jusqu'au repère zéro.

Sous l'action de la pression, une partie du fluide de travail du large récipient s'écoule dans le tube de mesure. Étant donné que le volume de liquide déplacé du récipient large est égal au volume de liquide entrant dans le tube de mesure,

La mesure de la hauteur d'une seule colonne de fluide de travail dans les manomètres à tube unique entraîne une diminution de l'erreur de lecture qui, compte tenu de l'erreur de graduation de l'échelle, ne dépasse pas ± 1 mm à une valeur de division de 1 mm. D'autres composants de l'erreur, dus aux écarts par rapport à la valeur calculée de l'accélération de la chute libre, de la densité du fluide de travail et du milieu au-dessus, et de la dilatation thermique des éléments de l'instrument, sont communs à tous les manomètres à liquide.

Pour les manomètres à double tube et monotube, l'erreur principale est l'erreur de lecture de la différence de niveau. Avec la même erreur absolue, l'erreur réduite de mesure de pression diminue avec une augmentation de la limite supérieure de mesure du manomètre. La plage de mesure minimale des manomètres à tube unique remplis d'eau est de 1,6 kPa (160 mm w.c.), tandis que l'erreur de mesure réduite ne dépasse pas ± 1 %. La conception des manomètres dépend de la pression statique pour laquelle ils sont conçus.

Micromanomètres. Pour mesurer la pression et la différence de pression jusqu'à 3 kPa (300 kgf / m2), on utilise des micromanomètres, qui sont un type de manomètres à tube unique et sont équipés de dispositifs spéciaux soit pour réduire la valeur de l'échelon, soit pour améliorer la précision de la lecture de la hauteur de niveau grâce à l'utilisation d'appareils optiques ou autres. Les micromanomètres de laboratoire les plus courants sont les micromanomètres de type MMN à tube de mesure incliné (Fig. 2). Les lectures du micromanomètre sont déterminées par la longueur de la colonne de fluide de travail n dans le tube de mesure 1, qui a un angle d'inclinaison a.

Riz. 2. :

1 - tube de mesure ; 2 - navire; 3 - support; 4 - secteur

Sur la fig. 2 le support 3 avec le tube de mesure 1 est monté sur le secteur 4 dans l'une des cinq positions fixes, qui correspondent à k = 0,2 ; 0,3 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 et cinq plages de mesure de l'instrument de 0,6 kPa (60 kgf/m2) à 2,4 kPa (240 kgf/m2). L'erreur de mesure donnée ne dépasse pas 0,5 %. La valeur de division minimale à k = 0,2 est de 2 Pa (0,2 kgf/m2), une diminution supplémentaire de la valeur de division associée à une diminution de l'angle d'inclinaison du tube de mesure est limitée par une diminution de la précision de lecture de la position du niveau de fluide de travail en raison de l'étirement du ménisque.

Des appareils plus précis sont des micromanomètres de type MM, appelés compensation. L'erreur de lecture de la hauteur de niveau dans ces appareils ne dépasse pas ± 0,05 mm grâce à l'utilisation d'un système optique pour établir le niveau initial et d'une vis micrométrique pour mesurer la hauteur de la colonne de fluide de travail qui équilibre la pression ou la différence de pression mesurée .

baromètres utilisé pour mesurer la pression atmosphérique. Les plus courants sont les baromètres à coupelle remplis de mercure, calibrés en mm Hg. Art. (Fig. 3).

Riz. 3. : 1 - vernier ; 2 - thermomètre

L'erreur de lecture de la hauteur de la colonne ne dépasse pas 0,1 mm, ce qui est obtenu en utilisant le vernier 1, qui est aligné avec la partie supérieure du ménisque de mercure. Avec une mesure plus précise de la pression atmosphérique, il est nécessaire d'introduire des corrections pour l'écart de l'accélération de la chute libre par rapport à la normale et la valeur de la température du baromètre mesurée par le thermomètre 2. Si le diamètre du tube est inférieur à 8 .. .10 mm, la dépression capillaire due à la tension superficielle du mercure est prise en compte.

Jauges de compression(manomètres McLeod), dont le schéma est illustré à la fig. 4, contiennent un réservoir 1 avec du mercure et un tube 2 qui y plonge.Ce dernier communique avec l'éprouvette de mesure 3 et le tube 5. L'éprouvette 3 se termine par un capillaire de mesure sourd 4, un capillaire de comparaison 6 est relié au tube 5. Les deux capillaires ont les mêmes diamètres de sorte que sur les résultats de mesure aucun effet des forces capillaires. La pression est fournie au réservoir 1 par une vanne à trois voies 7 qui, pendant le processus de mesure, peut se trouver dans les positions indiquées sur le schéma.

Riz. quatre. :

1 - réservoir; 2, 5 tubes ; 3 - cylindre de mesure; 4 - capillaire de mesure sourd; 6 - capillaire de référence ; 7 - vanne à trois voies; 8 - la bouche du ballon

Le principe de fonctionnement du manomètre repose sur l'utilisation de la loi de Boyle-Mariotte, selon laquelle, pour une masse fixe de gaz, le produit du volume et de la pression à température constante est une valeur constante. Lors de la mesure de la pression, les opérations suivantes sont effectuées. Lorsque la vanne 7 est réglée sur la position a, la pression mesurée est fournie au réservoir 1, au tube 5, au capillaire 6 et le mercure est drainé dans le réservoir. Ensuite, la grue 7 est transférée en douceur vers la position c. Étant donné que la pression atmosphérique dépasse considérablement le p mesuré, le mercure est déplacé dans le tube 2. Lorsque le mercure atteint l'embouchure du cylindre 8, marquée sur le schéma par le point O, le volume de gaz V dans le cylindre 3 et le capillaire de mesure 4 est coupé du Une augmentation supplémentaire du niveau de mercure comprime le volume de coupure. Lorsque le mercure dans le capillaire de mesure atteint la hauteur h et l'arrivée d'air dans le réservoir 1 s'arrête et le robinet 7 est mis en position b. La position du robinet 7 et du mercure indiquée sur le schéma correspond au moment de prendre les lectures du manomètre.

La limite inférieure de mesure des manomètres à compression est de 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), l'erreur ne dépasse pas ±1%. Les instruments ont cinq plages de mesure et couvrent des pressions jusqu'à 10 3 Pa. Plus la pression mesurée est faible, plus le ballon 1 est grand, dont le volume maximum est de 1000 cm3 et le volume minimum est de 20 cm3, le diamètre des capillaires est de 0,5 et 2,5 mm, respectivement. La limite inférieure de mesure du manomètre est principalement limitée par l'erreur de détermination du volume de gaz après compression, qui dépend de la précision de la fabrication des tubes capillaires.

Un ensemble de manomètres de compression, ainsi qu'un manomètre capacitif à membrane, fait partie de la norme spéciale de l'État pour les unités de pression dans la plage de 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Les avantages des manomètres à liquide et des manomètres différentiels considérés sont leur simplicité et leur fiabilité avec une grande précision de mesure. Lorsque vous travaillez avec des appareils liquides, il est nécessaire d'exclure la possibilité de surcharges et de changements brusques de pression, car dans ce cas, le fluide de travail peut éclabousser dans la conduite ou l'atmosphère.

Un manomètre est un appareil mécanique compact pour mesurer la pression. Selon la modification, il peut fonctionner avec de l'air, du gaz, de la vapeur ou du liquide. Il existe de nombreuses variétés de manomètres, selon le principe de la prise de pression dans le milieu mesuré, chacun ayant sa propre application.

Domaine d'utilisation

Les manomètres sont l'un des instruments les plus courants que l'on peut trouver dans divers systèmes :

• Chaudières de chauffage.
• Gazoducs.
• Plomberie.
• compresseurs.
• Autoclaves.
• Cylindres.
• Carabines à air comprimé ballon, etc.

Extérieurement, le manomètre ressemble à un cylindre bas de différents diamètres, le plus souvent 50 mm, qui se compose d'un boîtier métallique avec couvercle en verre. Une échelle avec des marques en unités de pression (Bar ou Pa) est visible à travers la partie en verre. Sur le côté du boîtier se trouve un tube avec un filetage extérieur à visser dans l'ouverture du système dans lequel il est nécessaire de mesurer la pression.

Lorsque la pression dans le milieu est mesurée, le gaz ou le liquide appuie sur le mécanisme interne du manomètre à travers le tube, ce qui entraîne la déviation de l'angle de la flèche, qui indique l'échelle. Plus la pression générée est élevée, plus l'aiguille dévie. Le nombre sur l'échelle où le pointeur s'arrêtera et correspondra à la pression dans le système mesuré.

La pression qu'un manomètre peut mesurer

Les manomètres sont des mécanismes universels qui peuvent être utilisés pour mesurer diverses valeurs :

• Excès de pression.
• pression du vide.
• différences de pression.
• Pression atmosphérique.

L'utilisation de ces appareils vous permet de contrôler divers processus technologiques et de prévenir les urgences. Les manomètres conçus pour fonctionner dans des conditions spéciales peuvent avoir des modifications de corps supplémentaires. Il peut être antidéflagrant, résistant à la corrosion ou aux vibrations accrues.

Variétés de manomètres

Les manomètres sont utilisés dans de nombreux systèmes où la pression est présente, qui doit être à un niveau clairement défini. L'utilisation de l'appareil vous permet de le contrôler, car une exposition insuffisante ou excessive peut nuire à divers processus technologiques. De plus, la surpression est à l'origine de la rupture des réservoirs et des canalisations. À cet égard, plusieurs variétés de manomètres conçus pour certaines conditions de travail ont été créées.

Elles sont:

• exemplaire.
• Technique générale.
• Électrocontact.
• Spécial.
• Enregistreurs.
• Bateau.
• Chemin de fer.

Exemplaire manomètre conçu pour la vérification d'autres équipements de mesure similaires. De tels dispositifs déterminent le niveau de surpression dans divers milieux. De tels appareils sont équipés d'un mécanisme particulièrement précis qui donne une erreur minimale. Leur classe de précision est de 0,05 à 0,2.

Technique générale appliquer dans des environnements généraux qui ne gèlent pas en glace. Ces appareils ont une classe de précision de 1,0 à 2,5. Ils sont résistants aux vibrations, ils peuvent donc être installés sur des systèmes de transport et de chauffage.

Électrocontact conçu spécifiquement pour surveiller et avertir d'atteindre la limite supérieure d'une charge dangereuse qui peut détruire le système. Ces instruments sont utilisés avec divers fluides tels que les liquides, les gaz et les vapeurs. Cet équipement dispose d'un mécanisme de contrôle du circuit électrique intégré. En cas de surpression, le manomètre émet un signal ou éteint mécaniquement l'équipement d'alimentation qui accumule la pression. De plus, les manomètres à électrocontact peuvent inclure une soupape spéciale qui soulage la pression à un niveau sûr. De tels dispositifs évitent les accidents et les explosions dans les chaufferies.

Spécial les manomètres sont conçus pour fonctionner avec un gaz spécifique. Ces appareils ont généralement des boîtiers colorés, plutôt que les noirs classiques. La couleur correspond au gaz que l'instrument peut supporter. Il y a aussi un marquage spécial sur l'échelle. Par exemple, les manomètres pour mesurer la pression de l'ammoniac, qui sont généralement installés dans les groupes frigorifiques, peint en jaune. Ces équipements ont une classe de précision de 1,0 à 2,5.

Flûtes à bec sont utilisés dans les zones où il est nécessaire non seulement de surveiller visuellement la pression du système, mais également d'enregistrer des indicateurs. Ils écrivent un tableau par lequel vous pouvez visualiser la dynamique de la pression dans n'importe quelle période de temps. Des dispositifs similaires peuvent être trouvés dans les laboratoires, ainsi que dans les centrales thermiques, les conserveries et autres entreprises alimentaires.

Bateau inclure large la programmation manomètres, qui ont un boîtier étanche. Ils peuvent fonctionner avec du liquide, du gaz ou de la vapeur. Leurs noms peuvent être trouvés sur les distributeurs de gaz de rue.

Chemin de fer les manomètres sont conçus pour contrôler la surpression dans les mécanismes qui desservent le transport électrique ferroviaire. En particulier, ils sont utilisés sur les systèmes hydrauliques qui déplacent les rails lorsque la flèche est déployée. De tels dispositifs ont une résistance accrue aux vibrations. Non seulement ils supportent les secousses, mais en même temps, le pointeur sur la balance ne réagit pas aux chocs mécaniques sur le corps, affichant avec précision le niveau de pression dans le système.

Variétés de manomètres selon le mécanisme de prise de lecture de la pression dans le milieu

Les manomètres diffèrent également par le mécanisme interne qui entraîne la suppression des relevés de pression dans le système auquel ils sont connectés. Selon l'appareil, ce sont :

• Liquide.
• Le printemps.
• Membrane.
• Électrocontact.
• Différentiel.

Liquide Le manomètre est conçu pour mesurer la pression d'une colonne de liquide. De tels dispositifs fonctionnent sur le principe physique des vases communicants. La plupart des appareils ont un niveau de liquide visible à partir duquel ils prennent des lectures. Ces appareils font partie des rares utilisés. En raison du contact avec le liquide, leur intérieur se salit, de sorte que la transparence se perd progressivement et qu'il devient difficile de déterminer visuellement les lectures. Les manomètres à liquide ont été l'une des premières inventions, mais on en trouve encore.

Le printemps Les jauges sont les plus courantes. Ils ont conception simple adapté à la réparation. Les limites de leur mesure sont généralement de 0,1 à 4000 bar. L'élément sensible d'un tel mécanisme lui-même est un tube ovale, qui est comprimé sous pression. La force appuyant sur le tube est transmise par un mécanisme spécial à la flèche, qui tourne à un certain angle, pointant vers l'échelle avec des marques.

Membrane Le manomètre fonctionne sur le principe physique de la compensation pneumatique. À l'intérieur de l'appareil se trouve une membrane spéciale dont le niveau de déviation dépend de l'effet de la pression générée. Habituellement, deux membranes soudées ensemble formant un boîtier sont utilisées. Lorsque le volume de la boîte change, le mécanisme sensible dévie la flèche.

Électrocontact les manomètres peuvent être trouvés dans les systèmes qui surveillent automatiquement la pression et l'ajustent ou signalent qu'un niveau critique a été atteint. L'appareil dispose de deux flèches qui peuvent être déplacées. L'un est réglé sur la pression minimale et le second sur le maximum. Les contacts sont intégrés à l'appareil circuit électrique. Lorsque la pression atteint l'un des niveaux critiques, le circuit électrique est fermé. En conséquence, un signal est généré vers le panneau de commande ou déclenché mouvement automatique pour la réinitialisation d'urgence.

Différentiel les manomètres font partie des mécanismes les plus complexes. Ils fonctionnent sur le principe de la mesure de la déformation à l'intérieur de blocs spéciaux. Ces éléments du manomètre sont sensibles à la pression. Au fur et à mesure que le bloc se déforme, un mécanisme spécial transmet les modifications à la flèche pointant vers l'échelle. Le pointeur se déplace jusqu'à ce que les gouttes du système s'arrêtent et s'arrêtent à un certain niveau.

Classe de précision et plage de mesure

Tout manomètre a un passeport technique, qui indique sa classe de précision. L'indicateur a une expression numérique. Plus le nombre est bas, plus l'appareil est précis. Pour la plupart des instruments, une classe de précision de 1,0 à 2,5 est la norme. Ils sont utilisés dans les cas où un petit écart n'a pas vraiment d'importance. La plus grande erreur est généralement donnée par les appareils que les automobilistes utilisent pour mesurer la pression d'air dans les pneus. Leur classe tombe souvent à 4.0. Meilleure classe précision ont des manomètres exemplaires, les plus avancés d'entre eux fonctionnent avec une erreur de 0,05.

Chaque manomètre est conçu pour fonctionner dans une plage de pression spécifique. Des modèles massifs trop puissants ne pourront pas corriger les fluctuations minimales. Les appareils très sensibles tombent en panne ou sont détruits lorsqu'ils sont exposés à une pression excessive, ce qui entraîne une dépressurisation du système. À cet égard, lors du choix d'un manomètre, vous devez faire attention à cet indicateur. Habituellement, sur le marché, vous pouvez trouver des modèles capables d'enregistrer des chutes de pression comprises entre 0,06 et 1000 mPa. Il existe également des modifications spéciales, les soi-disant jauges de tirage, qui sont conçues pour mesurer la pression du vide à un niveau de -40 kPa.

Un thermomètre à liquide est un appareil permettant de mesurer la température des processus technologiques utilisant un liquide qui réagit aux changements de température. Les thermomètres à liquide sont bien connus de tous dans la vie de tous les jours : pour mesurer température ambiante ou la température du corps humain.

Les thermomètres à liquide se composent de cinq parties principales, à savoir : le bulbe du thermomètre, le liquide, le tube capillaire, la chambre de dérivation et la balance.

Le bulbe du thermomètre est la partie où le liquide est placé. Le liquide réagit aux changements de température en montant ou en descendant le tube capillaire. Un tube capillaire est un cylindre étroit à travers lequel le liquide se déplace. Souvent, le tube capillaire est équipé d'une chambre de dérivation, qui est une cavité dans laquelle l'excès de liquide pénètre. S'il n'y a pas de chambre de dérivation, une fois le tube capillaire rempli, une pression suffisante sera créée pour détruire le tube si la température continue d'augmenter. L'échelle est la partie d'un thermomètre à liquide qui est utilisée pour prendre des mesures. L'échelle est calibrée en degrés. L'échelle peut être fixée sur le tube capillaire ou elle peut être mobile. L'échelle mobile permet de l'ajuster.

Le principe de fonctionnement d'un thermomètre à liquide

Le principe de fonctionnement des thermomètres à liquide repose sur la propriété des liquides de se contracter et de se dilater. Lorsqu'un liquide est chauffé, il se dilate généralement; le liquide dans le bulbe du thermomètre se dilate et remonte le tube capillaire, indiquant ainsi une augmentation de la température. A l'inverse, lorsqu'un liquide se refroidit, il se contracte généralement ; le liquide dans le tube capillaire d'un thermomètre à liquide diminue et indique ainsi une diminution de la température. Dans le cas où il y a un changement dans la température mesurée d'une substance, la chaleur est transférée: d'abord de la substance dont la température est mesurée à la boule du thermomètre, puis de la boule au liquide. Le liquide réagit aux changements de température en se déplaçant vers le haut ou vers le bas du tube capillaire.

Le type de liquide utilisé dans un thermomètre à liquide dépend de la plage de températures mesurée par le thermomètre.

Mercure, -39-600°C (-38-1100°F);
Alliages de mercure, -60-120°C (-76-250°F);
De l'alcool, -80-100°C (-112-212°F).

Thermomètres à Liquide à Immersion Partielle

De nombreux thermomètres à liquide sont conçus pour être accrochés à un mur avec toute la surface du thermomètre en contact avec la substance à mesurer. Cependant, certains thermomètres à liquide industriels et de laboratoire sont conçus et calibrés pour être immergés dans un liquide.

Parmi les thermomètres ainsi utilisés, les plus répandus sont les thermomètres à immersion partielle. Pour obtenir des lectures précises avec un thermomètre à immersion partielle, immerger son bulbe et son tube capillaire uniquement jusqu'à cette ligne.

Les thermomètres à immersion partielle sont immergés jusqu'au repère afin de compenser les changements de température de l'air ambiant qui peuvent affecter le liquide à l'intérieur du tube capillaire. Si des changements de température ambiante (changements de température de l'air autour du thermomètre) sont probables, ils peuvent provoquer une dilatation ou une contraction du liquide à l'intérieur du tube capillaire. Par conséquent, les lectures seront affectées non seulement par la température de la substance mesurée, mais également par la température de l'air ambiant. L'immersion du tube capillaire jusqu'à la ligne marquée supprime l'effet de la température ambiante sur la précision des lectures.

Dans des conditions production industrielle il est souvent nécessaire de mesurer les températures de substances transitant dans des canalisations ou dans des conteneurs. La mesure de la température dans ces conditions crée deux problèmes pour les fabricants d'instruments : comment mesurer la température d'une substance lorsqu'il n'y a pas d'accès direct à cette substance ou à ce liquide, et comment sortir un thermomètre à liquide pour inspection, vérification ou remplacement sans s'arrêter. processus technologique. Ces deux problèmes sont éliminés si des canaux de mesure sont utilisés pour entrer des thermomètres.

Le canal de mesure pour l'entrée du thermomètre est un canal en forme de tuyau qui est fermé à une extrémité et ouvert à l'autre. Le canal de mesure est conçu pour contenir le bulbe d'un thermomètre à liquide et ainsi le protéger des substances pouvant provoquer de la corrosion, des substances toxiques ou sous haute pression. Lorsque des canaux de mesure sont utilisés pour l'entrée de thermomètres, l'échange de chaleur a lieu sous la forme d'un contact indirect (à travers le canal de mesure) de la substance dont la température est mesurée et de la bille du thermomètre. Les canaux de mesure constituent un joint sous pression et empêchent le liquide dont la température est mesurée de s'échapper vers l'extérieur.

Les canaux de mesure sont fabriqués tailles standards afin qu'ils puissent être utilisés avec divers types thermomètres. Lorsque le thermomètre est installé dans le canal de mesure, sa bille est insérée dans le canal et un écrou est vissé sur le thermomètre pour fixer le thermomètre.