Manometre til måling af gastryk: typer, konstruktionsmæssige særtræk og målernes virkemåde

Der opstår ofte behov for at måle trykket, der skabes af gas. For eksempel i flasker, i gasledninger, i forskellige beholdere og kar. Til kontrol og overvågning af værdierne anvendes manometre til måling af gastryk. Disse enheder bruges inden for forskellige områder af livet, lige fra medicin til tung industri.

For at købet af instrumentet ikke skal være forgæves, og at den købte manometer svarer til kravene i produktionsprocesserne, bør du sætte dig ind i klassificeringen. Vi vil introducere dig til forskellige typer af gastrykmålere. Vi vil fortælle om deres konstruktionsmæssige detaljer og virkemåder.

Klassificering efter type af målt tryk

Instrumenter, der bruges til at indhente data om gastrykparametre i gastanke, transportledninger, i gasflasker og andre beholdere, klassificeres efter flere kriterier. De adskiller sig i deres opbygning og virkemåde.

Enheder, hvormed tryk måles, opdeles i klasser efter:

• typen af målt tryk;
• formål;
• virkemåde;
• nøjagtighedsklasse.

Efter typen af målt tryk opdeles instrumenter til bestemmelse af nøjagtige værdier i manometre, vakuummålere, trækmålere, trykmålere, barometre og andre.

Afhængigt af graden af beskyttelse mod påvirkning fra det ydre miljø fremstilles følgende instrumenter:

• standard;
• støvbeskyttet;
• vandtætte;
• beskyttet mod aggressive miljøer;
• eksplosionssikre.

Et enkelt produkt kan kombinere flere typer beskyttelse.

Diagrammet viser opdelingen af måleenheder efter arbejdsprincip, efter tryktype, efter anvendelse og efter visning. Væskefyldte og vægtstempel-instrumenter til indhentning af gastrykdata anvendes sjældent.

Manometer er et lille instrument, der bruges til at måle tryk eller trykforskel. Funktionsprincippet for dette kontrol- og måleinstrument afhænger af dets indre opbygning. Inden for samme klasse opdeles de yderligere i grupper afhængigt af nøjagtighedsklasse.

For at måle absolut tryk, hvis værdier måles fra absolut nul (vakuum), anvendes absolutmanometre. Overtryk bestemmes med et overtryksmanometer. Generelt kaldes alle varianter af sådanne instrumenter med ét ord: 'manometer'.

De fleste typer manometre er designet til at måle overtryk. Deres særlige kendetegn er, at de viser trykket, som er forskellen mellem absolut og atmosfærisk tryk.

Vakuummålere er enheder, der viser værdien af tryk i fortyndet gas. Ved at anvende manovakuummålere måles overtryk og tryk i fortyndet gas. Informationen vises på en fælles skala.

Ved hjælp af trykmålere bestemmes parametre for overtryk op til 40 kPa. Trækmålere måler derimod undertryk ned til –40 kPa. Træk-trykmålere måler undertryk og overtryk i intervallet fra –20 til +20 kPa.

Manometre anvendes i mange forskellige brancher. Arbejde med gas indebærer høj risiko, så det er vigtigt at overvåge alle systemets parametre. Oplysninger om tryk giver brugerne viden om den aktuelle tilstand af det målte objekt.

Differentialmanometre kan bestemme trykforskellen i to vilkårlige punkter, der skal undersøges. Et mikromanometer er et differentialmanometer, der kan måle trykforskelværdier inden for 40 kPa.

Klassificering efter arbejdsprincip

Gasmanometre opdeles efter aflæsningsmekanisme i:

• Deformation;
• Elektriske;
• Vægtstempels;
• Væske.

Hver type har sine egne karakteristiske egenskaber.

Deformationstype manometre

Princippet og grundlaget for deformationsklassens enheder er, at trykket påvirker instrumentets følsomme element, som deformerer sig. Trykniveauet bestemmes af deformationens grad.

Deformationsmanometre fremstilles med rørfjedre, bælge eller membranarbejdskomponenter, som har høj følsomhed.

De modtagende elementer i rørfjederenheder er rørfjedre. Disse produkter er bøjede rør med ovalt tværsnit. Gassen påvirker rørets indre overflade. Under denne påvirkning deformeres røret og ændrer form, idet det nærmer sig en rund form.

Den ene ende af røret er forseglet og kan bevæges. Den anden er åben og fastgjort med holdere. Når fjederrøret bøjes, påvirkes ringene også, som derefter retter fjederen ud. Den forseglede ende af fjederen bevæger sig i overensstemmelse med trykkraften. Denne bevægelse overføres til måleskalaen.

Ved trykmåling op til 40 bar anvendes cirkulære fjedre. Ved højere tryk anvendes skrue- eller spiralformede fjedre, der ligger i samme plan. Måleafvigelsen ved trykmåling med denne metode er mellem 1 og 4%.

Membran- og bælgeelementer gør det muligt effektivt at måle små værdier af overtryk og vakuumtryk.

Bælgen fremstilles efter princippet for en VVS-bælgeslange. Den består af et tyndvægget metalrør med bevægelige tværgående ringe. Afhængigt af materiale og fremstillingsparametre kan bælgen være mere eller mindre stiv.

Under påvirkning af høj temperatur ophobes plastiske deformationer over tid, hvilket forstyrrer aflæsningernes korrekthed. Desuden accelereres ændringen af den statiske karakteristik ved forhøjet temperatur og trykpulsationer.

Følsomme membranelementer har den største variation. Nøjagtighedsklassen for sådanne enheder er ikke højere end 1,5. Sådanne instrumenter er udstyret med et beskyttelsessystem. I tilfælde af overbelastning støder membranen op mod en speciel beskyttelsesanordning.

Membrankasser installeres ofte i instrumenter, der måler tryk og undertryk. Trykmålere, sugemålere og tryk-sugemålere med membranskasser fremstilles med nøjagtighedsklasser 1,5; 2,5 og en målegrænse på op til 25 kPa.

Flade membraner har en lille bevægelse af arbejdspunktet, så de bruges oftest til at omdanne tryk til kraft. De er ustabile, men kan beregnes godt.

Bølgeformede membraner sammen med tilsvarende kasser bruges til at forbedre den statiske karakteristik. Førstnævnte bevæger sig bedre, men er svære at beregne. Sidstnævnte bruges meget oftere på grund af deres lavere stivhed.

For at måle små trykværdier anvendes enheder med slappe membraner.

Instrumenterne har brug for beskyttelse mod høj temperatur, da den påvirker elasticiteten og følsomheden af de vigtigste arbejdselementer negativt.

Mekaniske visende manometre

Mange manometre med fjederrør er faktisk direkte omformningsenheder. Det betyder, at trykket omdannes til en forskydning af føleelementet og den mekaniske enhed i kontakt med det.

På diagrammet er studsen placeret radialt, men der fremstilles også manometre med aksial placering af studsen.

Under trykket bevæger fjederens frie ende sig, trækstangen påvirker tandsektoren, og der sker en rotation af tandhjulet og visernålen.

Fjederindikerende manometre fremstilles med måleområde fra 0,1 til 103 MPa og har forskellige nøjagtighedsklasser. Referencemodeller fremstilles med nøjagtighedsklasser 0,15; 0,25; 0,4. Arbejdsmålere af højere nøjagtighed – 1 og 0,6. Almindelige tekniske arbejdsmålere – med nøjagtighedsklasser 1,5; 2,5; 4.

Elektrokontaktmanometre

Konstruktionsmæssigt er det en forbedring af det indikerende manometer. Arbejdsprincippet er, at når viseren når tryktærskelværdien, lukkes kredsløbet.

I det indikerende manometer er der desuden indbygget visere med elektriske kontakter, der er placeret over for de værdier, der skal signaleres.

Den elektriske kreds lukkes, og alarmen aktiveres, når den indikerende viser når en af viserne med kontakter. Nøjagtighedsklassen for sådanne manometre er 1,5. Måleområdet svarer til standardværdier.

Til signalering eller positionsregulering anvendes trykrelæer med betegnelsen RD. De måler tryk i området fra 12 til 1600 kPa. Relæet indstilles til øvre og nedre aktiveringsgrænser i henhold til en kontrolmåler, og det har en brydeeffekt på 10 W.

Selvskrivende manometre

Industrien fremstiller manometre med indbygget aflæsningssystem, der registrerer værdierne på et skivediagram, så man efterfølgende kan følge udviklingen. Én omdrejning kan tage 8, 12 eller 24 timer. Bevægelsen sker ved hjælp af en elektromotor eller et urværk.

Arbejdet med et manometrisk selvskriver er baseret på signaloverførsel via en rørfjeder med stor diameter, som har en trækkraft. Den overfører bevægelse fra det følsomme element til indikationssystemet. Enheder med betegnelsen MTS registrerer værdier for overtryk.

Sådanne enheder kræver operatørovervågning og har nøjagtighedsklasser 1; 1,5; 2,5.

Bælgelementer anvendes i selvskrivende differenstrykmålere, som desuden kan udstyres med en alarmenhed og en pneumatisk omformer. Sådanne instrumenter måler tryk i området fra 6,3 kPa til 0,16 MPa og har nøjagtighedsklasser 1; 1,5.

Vægtstempeltype manometre

Sådanne manometre bruges ofte som reference ved kalibrering af andre måleinstrumenter. Deres måleområde er meget bredt. Afhængigt af instrumentets konstruktion kan det starte med betydelige undertrykværdier og slutte med overtryk op til 2500 MPa. Nøjagtighedsklassen kan nå maksimale værdier helt ned til 0,0015.

Hver gang måleapparatet udsættes for en belastning ud over den foreskrevne norm, mister det i levetid og målenøjagtighed.

Arbejdsprincippet består i at holde cylinderen i stemplet i en bestemt tilstand, mens der på den ene side påvirkes af kalibreringsvægte og på den anden side af det målte tryk. Afhængigt af vægtenes vægt bedømmes størrelsen af det skabte tryk.

Apparatets primære arbejdselement er målekolonnen. Afhængigt af kvaliteten af dens fremstilling, nøjagtighed og renheden af samlingerne ændres også fejlstørrelsen.

De mindste målefejl har GPM'er, der arbejder på gas. Sådanne anordninger koster dog flere gange mere på grund af deres konstruktionsmæssige særkender og behovet for at filtrere gas for fremmede partikler.

Funktionelt består en trykstempelmanometer af en trykgenereringsanordning, et målesystem og vægte. Enheden er udstyret med en drejemekanisme til at øge og sænke trykket samt en trykaflastningsventil.

Manometre med utæt stempel bruges i vid udstrækning. I dem er der et mellemrum mellem stemplet og cylinderen. Beholderen under stemplet er fyldt med olie, som under tryk løber ind i mellemrummet og smører gnidningsfladerne.

Elektrisk måler til gasformigt medium

Sådanne manometre anvendes til at omdanne direkte eller indirekte gastryk til en elektrisk parameter. De mest almindelige manometre af denne type er: straingauge-manometre, kapacitive manometre og modstandsmanometre. Trykket måles i området fra 100 Pa til 1000 MPa. Instrumenterne fremstilles med nøjagtighedsklasser fra 0,1 til 2,5.

Funktionen af manometre, der virker på basis af den tensoresistive effekt, består i ændringen af lederens modstandsværdi på grund af deformation. De måler tryk i området fra 60 til 10⁸ Pa med minimal fejl.

Flangemontering af sensoren og apparatets specielle konstruktion gør det muligt at aflæse trykdata i særligt aggressive miljøer med temperaturer op til 300 °C. De anvendes til trykmåling i systemer med hurtige processer.

Arbejdsprincippet for modstandsmanometre er baseret på lederens modstandsafhængighed af tryk. Normalt bruges denne type enheder til at måle tryk på særligt høje niveauer over 100 MPa.

Det følsomme element i et sådant instrument er en manganintråd, hvis modstand let måles med en balanceret bro.

Funktionen af kapacitive manometre er baseret på trykkets påvirkning af en membran, som fungerer som en bevægelig elektrode. Når membranen bevæger sig, ændres transducers kapacitans. De karakteriseres ved betydelige temperaturfejl.

I kapacitive manometre bestemmes membranens udbøjning af et elektrisk kredsløb. Sådanne instrumenter bruges i systemer med hurtige trykændringer.

Væskefyldte måleinstrumenter

Bestemmelse af tryk med disse instrumenter sker ved at afbalancere det målte tryk med trykket fra en væskesøjle. På denne måde kan man måle et lille overtryk, atmosfærisk tryk, vakuum og trykforskel.

Denne gruppe omfatter U-rørsmanometre, som består af forbundne kar, og trykket bestemmes ud fra væskeniveauer; kompensationsmikromanometre; skålmanometre, hvor der i stedet for et andet rør bruges en beholder; flydermanometre, klokkemanometre og ringdiffmanometre.

To-rørsmanometre gør det muligt at måle trykforskelle. I dette tilfælde tilføres tryk, der skal måles, til hvert rør.

I væskebaserede måleinstrumenter fungerer arbejdsvæsken som en analog til føleelementet.

Diffmanometre er normalt udstyret med alarmer, flowmålere, regulatorer og registreringsenheder. Måleområdet er fra 10 til 10⁵ Pa. Afhængigt af væsken, der fylder instrumentet, ændres målegrænsen.

Opdeling efter funktionelt formål

Efter anvendelse skelner man mellem følgende typer manometre til måling af gastryk:

• generelle tekniske;
• reference;
• specielle.

Lad os se på kendetegnene for hver type.

Manometre til almen teknisk brug

Denne type manometer fremstilles til måling af vakuum og overtryk til generelle tekniske formål. Forskellige modifikationer af enhederne gør det muligt at bruge dem i forskellige miljøer. De anvendes til at måle tryk i produktionen direkte under tekniske processer.

Trykket i disse instrumenter påvirker røret indefra og forårsager en forskydning af den frie ende. Et mekanisk system, der bevæger viseren, interagerer med denne bevægelse.

Med sådanne manometre kan man måle tryk i gasformige medier, som er ikke-ætsende over for kobberlegeringer ved arbejdstemperaturer op til 150 °C. Normalt er huset lavet af stål, og mekanismens dele er lavet af messinglegering.

Generelle tekniske manometre til lavt eller højt gastryk fremstilles med modstandsdygtighed over for vibrationer med frekvenser fra 10 til 55 Hz og en maksimal forskydningsamplitude på 0,15 mm. De har flere nøjagtighedsklasser fra 1 til 2,5.

Digitale manometre er kompakte, har høj målenøjagtighed og lang levetid. Desuden kan sådanne enheder kalibreres.

Gasmanometre til almindelige tekniske formål med elektronisk print, der viser måledata, bliver populære. De er ofte udstyret med omformere, hvilket automatiserer teknologiske processer. Trykværdierne vises på en elektronisk urskive.

Gruppe af specielle manometre

Sådanne instrumenter fremstilles til en specifik gassort og det miljø, den skaber. Til systemer med højere tryk fremstilles manometre til højtryksgas. Nogle gasser er aggressive over for visse legeringer, så der skal bruges holdbare materialer til at arbejde med dem.

Specielle manometre males i forskellige farver afhængigt af gasstypen.

Propanmanometre males røde, har stålhus og egenskaber som almindelige tekniske manometre. Arbejdstrykket for sådanne instrumenter er fra 0 til 0,6 MPa. Dette er standard propan-tryk. De kan anvendes i temperaturområdet fra –50 til +60 °C. Arbejdsmediets temperatur op til +150 °C. De indgår ofte i sæt med flaskereduktorer.

Ammoniaktrykmålere i flasker og andre beholdere males gule. Enheder med flertrins kompression er udstyret med en temperaturskala. Manometrets komponenter fremstilles af materialer, der er modstandsdygtige over for ammoniakdampe.

Ved alvorlige dynamiske belastninger fyldes manometrene med glycerin eller silikone

Acetylenmanometer males hvidt. Det fremstilles som et sikkerhedssystemmanometer af affedtede materialer. Det bruges til at måle overtryk i forskellige systemer, der distribuerer og genererer acetylen. Huset er lavet af stål, de indvendige komponenter af messinglegering. Tilladt temperaturområde fra –40 til +70 °C.

Brintmanometer males mørkegrønt. Manometer til andre brændbare gasser males rødt. Måleinstrument til ikke-brændbare blandinger males sort. Iltmanometer males lyseblåt.

Referenceenheder til trykmåling

Denne type manometre er beregnet til kontrol, kalibrering og justering af andre instrumenter for at sikre højeste målenøjagtighed. Sådanne enheder har en højere nøjagtighedsklasse sammenlignet med almindelige tekniske. Arbejdsreferencer opdeles i tre kategorier.

Kontrolmanometre, der bruges til at kontrollere pålideligheden af måleinstrumenters aflæsninger på installationsstedet, kaldes også manometre med høj nøjagtighed. Arbejdsmåleområde fra 0-0,6 til 0-1600 bar for gasformige medier.

Manometre til almindelige og kompositgasflasker skal gennemgå verifikation mindst én gang om året, medmindre andre frister angives i instrumentets dokumenter. Verifikationen udføres af akkrediterede metrologiske organisationer med status som juridiske personer. Efter verifikation udstedes et certifikat og påsættes et stempel.

Instrumentet skal tages af flasken og bringes til den metrologiske afdeling. Der vil kalibratorer og justeringsteknikere ved hjælp af et sæt standarder og hjælpeapparater gennemføre en kontrol i løbet af cirka 10 dage.

Overførselsmekanismerne i standardmanometre er behandlet med en forhøjet tandhjulsfrekvens. De er karakteriseret ved minimal friktion i visermekanismen samt høj følsomhed af de indvendige elementer.

Standardmanometre med nøjagtighedsklasse 0,4 har en skala på 250 enheder, mens dem med nøjagtighedsklasse 0,15 eller 0,25 har en skala på 400 enheder med en delingsværdi på 1 enhed. Apparatet kan anvendes ved forskellige temperaturer afhængigt af husets fyldstof. Den ideelle arbejdstemperatur er 20 °C.

Specifikationen for påfyldning af gasflasker gennemgås i følgende artikel. Det er værd at læse den for alle ejere af landejendomme, der ikke er tilsluttet central gasforsyning.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Arbejdsprincip for fjeder manometer:

Manometerets karakteristika og anvendelsesområder:

Manometre fremstilles til forskellige formål. De mest populære er de almentekniske typer, der anvendes i mindre produktionsenheder, af forskellige virksomheder ved arbejde med gasudstyr og -systemer. Elektrokontaktmanometre er enheder, der signalerer, når en kritisk værdi er nået.

Til kalibrering og justering af manometre anvendes standardmanometre. Specielle manometre fremstilles til måling af tryk i et bestemt gasformigt medium. Blandt dem er propanmanometre meget populære, som ofte installeres i sæt med en regulator på gasflasker.

Ønsker du at dele nyttige oplysninger om artiklens emne, stille et spørgsmål eller uploade et billede? Skriv venligst en kommentar i formularen nedenfor. Del nyttige oplysninger og anbefalinger, der kan være til gavn for besøgende på hjemmesiden.