Gáznyomás mérésére szolgáló manométerek: a mérőkészülékek típusai, szerkezeti jellemzői és működése

Gyakran felmerül az igény a gáz által keltett nyomás mérésére. Például palackokban, gázvezetékekben, különböző tartályokban és edényekben. A mutatók ellenőrzésére és nyomon követésére gáznyomás-mérő manométereket használnak. Ezek az eszközök az élet különböző területein szolgálnak, az orvostudománytól a nehéziparig.

Ahhoz, hogy a készülék beszerzése ne legyen hiábavaló, és a vásárolt manométer megfeleljen a gyártási folyamatok követelményeinek, érdemes megismerkedni az osztályozással. Bemutatjuk Önnek a gáznyomás-mérők változatait. Elmeséljük szerkezeti sajátosságaikat és működési elveiket.

Osztályozás a mért nyomás típusa szerint

Azok a készülékek, amelyek a gáznyomás paramétereinek adatszerzését szolgálják gáztartályokban, szállítóvezetékekben, gázpalackokban és egyéb tartályokban, több szempont szerint osztályozhatók. Felépítésükben és működési elvükben különböznek.

A nyomásmérő eszközök osztályokra bonthatók a következők szerint:

• a mért nyomás típusa;
• rendeltetés;
• működési elv szerint;
• pontossági osztály.

A mért nyomás típusa szerint a pontos mutatók meghatározására szolgáló eszközöket manométerekre, vákuummérőkre, huzatmérőkre, nyomásmérőkre, barométerekre és egyéb készülékekre osztják.

A külső környezet hatásai elleni védelem mértékétől függően a következő készülékeket gyártják:

• szabványos;
• por behatolása ellen védett;
• vízálló;
• agresszív közegek ellen védett;
• robbanásbiztos.

Egyetlen termék többféle védelem kombinációját is tartalmazhatja.

Az ábrán a mérőműszerek működési elv, nyomástípus, alkalmazás és kijelzés szerinti felosztása látható. Folyadékos és súlydugattyús eszközöket a gáznyomás adatainak nyerésére ritkán használnak.

A manométer egy kis méretű műszer, amellyel nyomást vagy nyomáskülönbséget mérnek. Ennek a mérőműszernek a működési elve a belső felépítésétől függ. Egy osztályon belül további csoportokra oszthatók a pontossági osztály szerint.

Az abszolút nyomás mérésére, amelynek értékeit az abszolút nullától (vákuum) számítják, abszolút manométereket használnak. A túlnyomást túlnyomásmérő manométerrel határozzák meg. Általánosságban az ilyen műszerek minden változatát egy szóval nevezik: „manométer”.

A manométerek legtöbb típusát túlnyomásértékek mérésére tervezték. Különlegességük, hogy olyan nyomást mutatnak, amely az abszolút és a légköri nyomás közötti különbséget jelenti.

A vákuummérők olyan eszközök, amelyek a ritkított gáz nyomásértékét mutatják. Manovákuummérőkkel a túlnyomást és a ritkított gáz nyomását mérik. Az információ egy egységes skálán jelenik meg.

Nyomásmérőkkel határozzák meg a túlnyomás paramétereit akár 40 kPa értékig. A huzatmérők ezzel szemben a ritkítottság mérését teszik lehetővé –40 kPa-ig. Huzat-nyomásmérőkkel a ritkítottságot és a túlnyomást mérik –20 és +20 kPa közötti tartományban.

A manométereket a legkülönfélébb iparágakban alkalmazzák. A gázzal végzett munka nagy kockázattal jár, ezért fontos ellenőrizni a rendszer összes paraméterét. A nyomásra vonatkozó információ tájékoztatja a felhasználókat a mért tárgy aktuális állapotáról.

Differenciálmanométerekkel meghatározható a nyomáskülönbség két tetszőleges vizsgálandó pont között. A mikromanométer egy olyan differenciálmanométer, amely lehetővé teszi a nyomáskülönbség értékének mérését 40 kPa határon belül.

Osztályozás a működési elv szerint

A gázmanométerek a leolvasási mechanizmus alapján a következőkre oszthatók:

• Deformációs;
• Elektromos;
• Súlydugattyús;
• Folyadékos.

Minden típusnak megvannak a maga jellemző tulajdonságai.

Deformációs típusú manométerek

A deformációs osztályba tartozó eszközök működésének elve és alapjai abban rejlenek, hogy a nyomás hat a műszer érzékeny elemére, amely deformálódik. A nyomás mértékét a deformáció mértéke határozza meg.

A deformációs manométereket csőrugós, harmonikás vagy membrános munkaelemekkel gyártják, amelyek nagy érzékenységgel rendelkeznek.

A csőrugós eszközök érzékelő elemei a csőrugók. Ezek az alkatrészek kör alakban meghajlított, ovális keresztmetszetű csövek. A gáz hat a cső belső felületére. Ennek hatására a cső deformálódik és alakot változtat, megközelítve a kerek formát.

Az egyik csővége le van zárva és képes mozogni. A másik nyitott és a tartók rögzítik. A rugalmas cső meghajlásakor a gyűrűkre is hat, amelyek azután kihajlítják a rugót. A rugó lezárt vége a nyomás erősségének megfelelően mozog. Ez a mozgás átadódik a mérőskálára.

A 40 bar alatti nyomás méréséhez kör alakú rugókat használnak. Magasabb nyomásnál csavarvonalú vagy spirális rugókat alkalmaznak, amelyek egy síkban helyezkednek el. Az ezzel a módszerrel végzett nyomásmérés hibája 1 és 4% között van.

A membrán- és harmonikaérzékelő elemek hatékonyan teszik lehetővé a kis túlnyomás- és vákuumnyomás-értékek mérését.

A harmonikát a vízvezeték-szerelési harmonikatömlő elve alapján gyártják. Ez egy vékony falú fémcső, amely mozgatható keresztirányú gyűrűkből áll. Az anyagtól és a gyártási paraméterektől függően a harmonika lehet többé-kevésbé merev.

A magas hőmérséklet hatására idővel plasztikus deformációk halmozódnak fel, ami rontja a leolvasás pontosságát. Ezenkívül magas hőmérsékleten és nyomásingadozás esetén felgyorsul a statikus jelleggörbe változása.

Az érzékeny membránelemek rendelkeznek a legnagyobb változatossággal. Az ilyen eszközök pontossági osztálya nem haladja meg az 1,5-öt. Az ilyen műszerek védelmi rendszerrel rendelkeznek. Túlterhelés esetén a membrán egy speciális védőberendezésbe ütközik.

A membrándobozokat gyakran a nyomás és vákuum mérésére szolgáló műszerekbe szerelik. A membrándobozos nyomásmérőket, huzatmérőket és nyomás-huzatmérőket 1,5, 2,5 pontossági osztályokkal és 25 kPa-ig terjedő mérési határértékkel gyártják.

A sík membránoknak kicsi a munkapont-elmozdulása, ezért leggyakrabban a nyomás erővé alakítására használják őket. Instabilak, de jól számíthatók.

A hullámos membránokat a hasonló dobozokkal együtt a statikus jelleggörbe javítására használják. Az előbbiek jobban mozognak, de nehezen számíthatók. Az utóbbiakat sokkal gyakrabban használják alacsonyabb merevségük miatt.

A kis nyomásértékek méréséhez laza membránokkal rendelkező eszközöket használnak.

A műszerek védelmet igényelnek a magas hőmérséklet hatásai ellen, mivel az negatívan befolyásolja a fő munkaelemek rugalmasságát és érzékenységét.

Mechanikus mutatós manométerek

Számos csőrugós manométer valójában közvetlen átalakítású eszköz. Ez azt jelenti, hogy a nyomás az érzékelőelem és a vele érintkező mechanikus szerkezet elmozdulásává alakul át.

Az ábrán a csatlakozó radiálisan van elhelyezve, azonban gyártanak axiális csatlakozóelrendezésű manométereket is.

Nyomás hatására a rugó szabad vége elmozdul, a hajtókar hat a fogazott szektorra, ezáltal a fogaskerék és a mutató elfordul.

A rugós mutatós manométerek 0,1 és 103 MPa közötti mérési tartományban készülnek, és különböző pontossági osztályokkal rendelkeznek. Az etalon modelleket 0,15; 0,25; 0,4 pontossági osztályokkal gyártják. A fokozott pontosságú munkaügyi kategóriájú mérőműszerek – 1 és 0,6. Az általános műszaki munkaügyi mérőműszerek – 1,5; 2,5; 4 pontossági osztályokkal.

Elektromos érintkezős manométerek

Szerkezetileg a mutatós manométer továbbfejlesztése. Működésének lényege, hogy amikor a mutató eléri a nyomás küszöbértékét, az áramkör záródik.

A mutatós manométer szerkezetébe további mutatók vannak beépítve összenyomott elektromos érintkezőkkel, amelyeket a jelzett értékekkel szemben helyeznek el.

Az elektromos áramkör zárul, és a riasztás aktiválódik, amikor a mutató eléri az egyik érintkezős mutatót. Az ilyen manométerek pontossági osztálya 1,5. Mérési tartományuk megfelel a szabványos értékeknek.

A riasztás biztosítása vagy pozíciószabályozás céljából RD jelzésű nyomáskapcsolókat használnak. Ezek 12 és 1600 kPa közötti nyomásokat mérnek. A kapcsoló beállítása a felső és alsó aktiválási határértékre a referencia-műszer leolvasása alapján történik, és a kapcsoló megszakítási teljesítménye 10 W.

Önjelölő manométerek

Az ipar olyan manométereket gyárt, amelyek beépített leolvasórendszerrel rendelkeznek, és az értékeket egy korongdiagramon rögzítik, hogy később nyomon lehessen követni az értékek változását. Egy fordulat 8, 12 vagy 24 óra alatt történhet. A mozgást villanymotor vagy óramű biztosítja.

A manometrikus önjelölő működése egy nagy átmérőjű csőrugó jelátvitelén alapul, amely húzóerőt fejt ki. Ez továbbítja a mozgást az érzékelő elemtől a jelzőrendszer felé. Az MTS jelzésű eszközök a túlnyomás értékeit rögzítik.

Az ilyen eszközök operátori felügyeletet igényelnek, és pontossági osztályuk 1; 1,5; 2,5.

A harmonika érzékelő elemeket önjelölő differenciálmanométerekben használják, amelyeket továbbá riasztóberendezéssel és pneumatikus átalakítóval is fel lehet szerelni. Az ilyen műszerek 6,3 kPa és 0,16 MPa közötti nyomást mérnek, és pontossági osztályuk 1; 1,5.

Súlydugattyús típusú manométerek

Az ilyen manométereket gyakran használják etalonként más mérőműszerek hitelesítéséhez. Mérési tartományuk igen széles. A műszer kialakításától függően ez kezdődhet jelentős vákuumértékektől, és akár 2500 MPa túlnyomásig is terjedhet. Pontossági osztályuk a maximális értékeket éri el, akár 0,0015-ig.

Valahányszor a mérőműszert a megengedettnél nagyobb terhelés éri, veszít az élettartamából és a mérési pontosságából.

A működési elv abból áll, hogy a hengert a dugattyúban egy meghatározott állapotban tartják, miközben az egyik oldalon kalibrációs súlyok hatnak, a másikon pedig a mérendő nyomás. A súlyok tömegéből következtetnek a létrehozott nyomás nagyságára.

A készülék fő munkaeleme a mérőoszlop. A gyártás minőségétől, a csatlakozások pontosságától és tisztaságától függően változik a hiba nagysága is.

A legkisebb mérési hibával a gázzal működő súlydugattyús manométerek rendelkeznek. Ezek a készülékek azonban többszörösébe kerülnek a szerkezetük sajátosságai és a gáz idegen részecskéktől való szűrésének szükségessége miatt.

Funkcionálisan a súlydugattyús manométer nyomáskeltő berendezésből, mérőrendszerből és súlyokból áll. A készülék rendelkezik egy forgatós mechanizmussal a nyomás növelésére és csökkentésére, valamint egy nyomásleeresztő szeleppel.

Széles körben használnak nem tömített dugattyús manométereket. Ezeknél rés van a dugattyú és a henger között. A dugattyú alatti tartály olajjal van feltöltve, amely nyomás hatására a résbe áramlik és kenje a súrlódó felületeket.

Gáznemű közeg elektromos mérőeszköze

Az ilyen manométereket a gáz közvetlen vagy közvetett nyomásának elektromos paraméterré alakítására használják. A leggyakrabban előforduló ilyen típusú manométerek: a nyúlásmérő ellenállásos, kapacitív és ellenállásos készülékek. A nyomást 100 Pa-tól 1000 MPa-ig terjedő tartományban mérik. A készülékek 0,1 és 2,5 közötti pontossági osztályokkal készülnek.

A nyúlásmérő effektuson alapuló manométerek működése a vezető ellenállásának a deformáció miatti megváltozásán alapul. A nyomást 60 és 10⁸ Pa közötti tartományban mérik minimális hibával.

Az érzékelő karimás rögzítése és a készülék különleges kialakítása lehetővé teszi a nyomás adatainak leolvasását különösen agresszív környezetben, akár 300 °C hőmérsékletig. Gyors lefolyású folyamatokkal rendelkező rendszerek nyomásmérésére használják.

Az ellenállás-manométerek működési elve a vezető ellenállásának a nyomástól való függőségén alapul. Az ilyen típusú készülékeket általában a 100 MPa feletti különösen magas nyomás mérésére használják.

Az érzékelő elem az ilyen készülékben a manganin huzal, amelynek ellenállása könnyen mérhető egy kiegyenlített híddal.

A kapacitív manométerek működése a nyomásnak a membránra gyakorolt hatásán alapul, amely egy mozgó elektród. Amikor a membrán elmozdul, az átalakító kapacitása megváltozik. Jelentős hőmérsékleti hibákkal jellemezhetők.

A kapacitív manométerekben a membrán elhajlását az elektromos áramkör határozza meg. Az ilyen készülékeket gyors nyomásváltozásokkal jellemezhető rendszerekben használják.

Folyadékos mérőműszerek

Ezekkel a műszerekkel a nyomást a folyadékoszlop által képzett nyomással egyenlítik ki. Ily módon kis túlnyomás, légköri nyomás, vákuumszint és nyomáskülönbség mérhető.

Ezt a csoportot U-alakú manométerek képviselik, amelyek közlekedő edényekből állnak, és a nyomást a folyadékszintek alapján határozzák meg; kompenzációs mikromanométerek; csésze manométerek, amelyeknél a második cső helyett egy tartályt használnak; úszó-, harang- és gyűrűs differenciálnyomás-mérők.

A kétcsöves manométerek lehetővé teszik a nyomáskülönbségek mérését. Ebben az esetben mindegyik csőhöz a mérendő nyomásokat vezetik.

A folyadékos mérőműszerekben a munka folyadék az érzékelő elem analógja.

A differenciálnyomás-mérők általában jelzőkkel, áramlásmérőkkel, szabályozókkal és rögzítő eszközökkel vannak felszerelve. A mérési tartomány 10 és 10⁵ Pa között van. A mérési határérték a műszert töltő folyadéktól függően változik.

Felosztás funkcionális rendeltetés szerint

Rendeltetésük szerint a gáznyomás mérésére használt manométerek következő típusait különböztetjük meg:

• általános műszaki;
• etalon;
• speciális.

Tekintsük át az egyes típusok jellemzőit.

Általános műszaki rendeltetésű manométerek

Ezt a manométer típust vákuum- és túlnyomás-értékek mérésére gyártják általános műszaki célokra. A készülékek különböző módosításai lehetővé teszik, hogy a legkülönfélébb közegekben használják őket. A nyomást közvetlenül a gyártási folyamatok során mérik.

Az ilyen készülékekben a nyomás belülről hat a csőre, és elmozdítja a rögzítetlen végét. Ezzel egy olyan mechanizmus lép kölcsönhatásba, amely a mutatót mozgatja.

Ezekkel a manométerekkel olyan gáznemű közegek nyomása mérhető, amelyek 150 °C üzemi hőmérsékletig nem agresszívek a rézötvözetekkel szemben. A termék háza általában acélból, a mechanizmus alkatrészei pedig sárgaréz ötvözetből készülnek.

Az alacsony vagy magas nyomású gázokhoz való általános műszaki manométerek rezgésállóak 10 és 55 Hz közötti frekvenciájú, legfeljebb 0,15 milliméter elmozdulási amplitúdójú rezgésekkel szemben. Több pontossági osztályban készülnek, 1-től 2,5-ig.

A digitális manométerek kis méretűek, nagy mérési pontossággal és hosszú élettartammal rendelkeznek. Emellett ezek a készülékek kalibrálhatók.

Egyre népszerűbbek az általános műszaki célú, elektronikus kártyával ellátott gáznyomásmérők, amelyek a mérési adatokat jelenítik meg. Gyakran rendelkeznek átalakítókkal, ami automatizálja a technológiai folyamatokat. A nyomásértékek az elektronikus számlapon jelennek meg.

Speciális manométerek csoportja

Ezeket a készülékeket egy adott gáztípusra és az általa létrehozott közegre gyártják. A magasabb nyomású rendszerekhez nagynyomású gáznyomásmérőket készítenek. Egyes gázok bizonyos ötvözetekre agresszív hatásúak, ezért a velük való munkához ellenálló anyagokat kell használni.

A speciális nyomásmérőket a gáz típusától függően különböző színekre festik.

A propán nyomásmérők piros színűek, acél házzal és az általános műszaki nyomásmérőkre jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek. Az ilyen készülékek üzemi nyomása 0-0,6 MPa. Ez a propán standard nyomása. Üzemeltethetők –50 °C és +60 °C közötti hőmérséklet-tartományban. A munkaközeg hőmérséklete akár +150 °C is lehet. Gyakran palackos reduktorokkal együtt szállítják.

Az ammónia palackokban és más tartályokban lévő nyomásmérői sárga színűek. A többlépcsős kompressziójú egységek hőmérsékletskálával vannak felszerelve. A nyomásmérő alkatrészei ammóniagőzök hatásának ellenálló anyagokból készülnek.

Jelentős dinamikus terhelések esetén a nyomásmérőket glicerinnel vagy szilikonnal töltik fel.

Az acetilén nyomásmérő fehér színű. Biztonsági rendszerek nyomásmérőjeként készül, zsírtalanított anyagokból. Az acetilént elosztó és előállító rendszerekben a túlnyomás mérésére szolgál. A ház acélból, a belső alkatrészek sárgaréz ötvözetből készülnek. A megengedett hőmérséklet-tartomány –40 °C és +70 °C között van.

A hidrogén nyomásmérő sötétzöld színű. A más gyúlékony gázokhoz való nyomásmérő piros színű. A nem gyúlékony keverékek mérőműszerét fekete színre festik. Az oxigén nyomásmérő világoskék színű.

Etalon nyomásmérő készülékek

Ez a nyomásmérő típus más műszerek ellenőrzésére, kalibrálására és beállítására szolgál a lehető legnagyobb mérési pontosság biztosítása érdekében. Az ilyen eszközök pontosabb osztályba tartoznak, mint az általános műszakiak. A munkaetalonok három fokozatra oszlanak.

Az ellenőrző nyomásmérők, amelyek a mérőműszerek helyszíni leolvasásainak megbízhatóságának ellenőrzésére szolgálnak, fokozott pontosságú nyomásmérőknek is nevezik. A mérési tartomány 0-0,6 bar-tól 0-1600 bar-ig terjed a gáznemű közegek esetében.

A hagyományos és kompozit gázpalackok nyomásmérőinek hitelesítési eljáráson kell átesniük legalább évente egyszer, kivéve ha a műszer dokumentációja más határidőket ír elő. A hitelesítést akkreditált mérésügyi szervezetek végzik, amelyek jogi személy státusszal rendelkeznek. A hitelesítés után tanúsítványt adnak ki, és bélyegzőt helyeznek el.

A készüléket le kell venni a palackról, és be kell vinni a méréstechnikai szolgálathoz. Ott a hitelesítők és kalibrálók etalonok és segédműszerek segítségével körülbelül 10 nap alatt elvégzik a hitelesítést.

Az etalon nyomásmérőkben az áttételi mechanizmusok fokozott fogaskerék-kapcsolódási gyakorisággal készülnek. Jellemző rájuk a mutatómechanizmus minimális súrlódása, valamint a belső elemek nagy érzékenysége.

A 0,4 pontossági osztályú etalon nyomásmérők skálája 250 egységből áll, a 0,15 vagy 0,25 pontossági osztályúaké 400 egységből, 1 egységnyi osztásértékkel. A készülék üzemeltetése a ház töltőanyagától függően különböző hőmérsékleten lehetséges. Az ideális üzemi hőmérséklet 20 °C.

A gázpalackok töltésének sajátosságaival a következő cikk ismertet meg. Érdemes elolvasniuk minden olyan vidéki ingatlantulajdonosnak, akik nem kapcsolódnak a központi gázellátáshoz.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A rugós nyomásmérő működési elve:

A nyomásmérő jellemzői és alkalmazási területei:

A nyomásmérőket különböző feladatok megoldására gyártják. A legnépszerűbbek az általános műszaki típusok, amelyeket kisüzemi termelésben, valamint különböző cégek használnak gázberendezésekkel és rendszerekkel végzett munka során. Az elektromos érintkezős nyomásmérők olyan készülékek, amelyek jelzik a kritikus érték elérését.

A nyomásmérők hitelesítéséhez és beállításához etalon nyomásmérőket használnak. Speciális nyomásmérőket egy adott gáznemű közeg nyomásának mérésére gyártanak. Ezek közül nagy népszerűségnek örvendenek a propán nyomásmérők, amelyeket gyakran reduktorral együtt szerelnek fel gázpalackokra.

Szeretne hasznos információkat megosztani a cikk témájával kapcsolatban, kérdést feltenni vagy fotót elhelyezni? Kérjük, hagyjon megjegyzést az alábbi űrlapon. Oszson meg hasznos tudnivalókat és ajánlásokat, amelyek hasznosak lehetnek a webhely látogatói számára.