Вакуумметры для измерения давления — стрелочные (пружинные), ртутные, электронные (цифровые), Пирани, ВИТ — принцип действия, устройство

При проведении производственных процессов часто возникает необходимость замерять давление сжимаемого газа или параметры пара, для таких целей и используются специальные приборы, которые имеют общее название — вакуумметры. С помощью таких устройств осуществляется постоянный контроль над работой агрегатов нагнетания или откачки, обслуживания промышленных кондиционеров, криогенного оборудования и многое другое. Конструктивно они представляют собой измерительные приборы, которые предназначены для замеров давления разряжённого газа.

Содержание:

1. Вакуумметры для измерения давления — принцип работы
2. Как определить показания вакуумметра
3. Вакуумметры стрелочные (пружинные)
4. Ртутные вакуумметры
5. Электронные вакуумметры (цифровые)
6. Вакуумметр Пирани
7. Вакуумметры ВИТ

Вакуумметры для измерения давления — принцип работы

Вакуумметры для измерения давления — принцип работы

Принцип действия аналогичных приборов основан на двух составляющих:

1. Блок измерений — он трансформирует поступающие от чувствительного элемента изменения в перемещение стрелки по шкале или электрический сигнал.
2. Преобразователь давления оценивает поступивший сигнал, пересчитывает в требуемые для измерения единицы и демонстрирует замеренную степень разряжения на шкале прибора.

Первая составляющая выдаёт данные в удобной для считывания форме, а одной из главных составляющих является отсечное устройство, которое считывает все значения замеряемой величины. На многих современных приборах аналогичные устройства выполнены в виде ЖК экранов с интуитивно понятным интерфейсом.

Многие крупнейшие производственные предприятия, специализирующиеся на выпуске аналогичной продукции, стараются объединить в один общий корпус обе вышеописанные составляющие — так появились компактные измерительные изделия моноблочного класса.

Чистые значения вакуума создаются только для изучения космоса — воссоздания невесомости, чтобы будущие космонавты-исследователи могли обучаться работе в безвоздушном пространстве. Во всех других вариантах производится замер разности давления, определить которую напрямую довольно сложно.

Из-за этого применяется косвенная методика, заключающаяся в замерах индивидуальных свойств газа и дальнейшем сопоставлении этих параметров с эталоном.

На основании таких замеров существует несколько видов вакуумметров:

1. Ионизационный прибор — замер разряжения основан на длине движения молекул в свободном перемещении и параметрах энергии, выделяемой при хаотичном столкновении. Одним из часто используемых считается ионизационно-термопарные изделия или сокращённо ВИТ.
2. Тепловой вариант, в котором оценивается в первую очередь тепло, выделяемое при столкновении, а не энергия движения.
3. Ёмкостные приборы производят замеры на основании деформации эластичных диафрагм.
4. Механические приборы замеры производят на основании изменения конфигурации эластично, особо чувствительной трубки Бурдона, чутко реагирующей на самые минимальные изменения давления.
5. Датчиковые устройства регистрируют давление на основании показаний, которые бывают конвекционными, пьезорезистивными от слов piezo — сжатие и resist — сопротивление или электроконтактными.

Аналогичные приборы используются для измерений абсолютных значений давления газа в герметичных системах или разницы давлений между газами в системе и давлением наружного воздуха. Точность измерения зависит от выбора прибора, например, механические изделия способны определять сжатие газов до 1 мбар, жидкостные — до 0,001 мбар, компрессионные и тепловые — до 1•10^-5 мбар.

Как определить показания вакуумметра

В технике различается несколько вариантов определения параметров вакуума, что зависит от выбора точек отсчёта. Шкала вакуумметров может отличаться, но показания их будут идентичными. Например: за единицу измерения берут атмосферное давление, а всё, что ниже установленной отметки считается вакуумом. В таком случае шкала прибора начинается с 1,0 и до 0, а цена одного деления соответствует 0,1 атм.

Как определить показания вакуумметра

В другом случае давление наружного воздуха принимают за исходное, а значения вакуума будут со знаком минус: шкала градуирована в пределах — 0—-1, цена деления идентичная.

Шкала может быть размечена для измерения в таких единицах: кПа или миллибарах, но считываются показания аналогично.

Вакуумметры стрелочные (пружинные)

Многие пользователи продолжают использовать стрелочные манометры, несмотря на то, что сегодня многие модели аналогичных устройств выпускаются в электронном виде.

Вакуумметры стрелочные (пружинные)

Это объясняется такими причинами:

• стрелочные устройства имеют довольно широкое использование — для измерения низких и высоких параметров вакуума, а также сверхвысоких значений разряжения;
• приборы со стрелками более надёжны в использовании, они могут измерить и осуществлять постоянный контроль над уровнем создаваемого разряжения на производстве или в условиях научно-исследовательских лабораторий.

Роль особо чувствительного элемента в таких устройствах выполняют пружины, которые конструктивно изготавливаются в разных видах: коробчатой, трубчатой или пластинчатой конфигурации.

Коробка состоит из двух мембран гофрированного вида, сила давления воздействует только на внутреннюю поверхность коробчатого изделия, а малейшее изменение давления приводит пружину в движение, которое мгновенно передаётся на стрелку циферблата.

Трубчатые пружины имеют довольно сложную конфигурацию с поперечными прорезями, которые чутко реагируют на малейшие колебания давления — сразу происходит изменение первоначального состояния, а на концах осуществляется выпрямление, что моментально передаётся на циферблат.

Третий вариант состоит из двух мембран из металла, которые крепятся к корпусу и вступают в контакт с рабочей средой. Интенсивное колебание последних означает изменения давления внутри герметичной системы, а специальный механизм передаёт эти колебания стрелке прибора.

Ртутные вакуумметры

Измерительные устройства, содержащие ртуть, относятся к жидкостным устройствам, функционирование которых основано на взаимодействии замеряемого давления и аналогичного параметра ртутного столба. Аналогичные приборы находят активное использование в довольно разных отраслях современной промышленности.

Ртутные вакуумметры

Аналогичные устройства выпускаются разных видов:

• форма напоминает латинскую литеру U, а колена могут быть открытыми или закрытыми;
• напоминают колокол;
• компрессионный вариант.

Кроме привычной ртути, в качестве рабочего состава могут использоваться подкрашенная вода или специальное масло с различной вязкостью.

Столб такой жидкости преобразует давление, которое осуществляет газ из замеряемой ёмкости или герметической системы. Показания аналогичных устройств ограничены давлением в 1•10^-5 мбар, что считается их единственным недостатком.

Электронные вакуумметры (цифровые)

Электронные вакуумметры (цифровые)

Такого вида выпускается в основном ионизационное оборудование, а электронные аналоги подразделяются на следующие виды:

1. С коллектором осевого типа, роль которого играет токая проволока, которая конструктивно выполнена на одной оси с сеткой цилиндрической конструкции, а с наружной стороны жёстко установлен катод.
2. С применением магнитного поля, где основную роль здесь играет мощный магнетрон, а создаваемое им магнитное поле позволяет повышать качество хаотически передвигающихся ионов.
3. Экстракторные приборы уменьшают фоновый ток, а в качестве коллектора используется малой длины металлическая нить тонкого сечения, находящаяся вне зоны ионизации и размещённая с анодом в одном пространственном положении и общей оси.

Аналогичные манометрические преобразователи довольно просты и удобны в эксплуатации, отличаются качественным воспроизведением показаний.

Вакуумметр Пирани

Принцип действия приборов основан на изменении теплоотдачи металлической нити, которое зависит от изменений давления, а также на увеличение сопротивления, что напрямую зависит от параметров температуры. Такие изделия относятся к группе терморезисторных вакуумметров.

Вакуумметр Пирани

Основным элементом является тонкая нить из прочного металла, размещенная в стеклянной трубке, соединённой с измеряемой герметичной ёмкостью, в которой создаётся вакуум. Нить соединена с электрической цепью, но находится в отдельной стеклянной колбе в окружении газа, изменяющееся давление которого и необходимо постоянно измерять. Молекулы газа постоянно сталкиваются с нитью, отбирая у неё тепловую энергию. При создании глубоких параметров разряжения молекулы замедляют своё хаотическое перемещение, поэтому соударения происходят реже, а накал и сопротивление нити увеличивается.

Диапазон устойчивой работы аналогичных устройств — от 0,67—1,33•10^-4 мбар.

Вакуумметры ВИТ

Такие приборы относятся к классу ионизационно-термопарных, что и отражено в их наименовании. Состоят они из двух основных элементов, играющих ключевые роли — это преобразователь и измерительный блок. Принцип действия аналогичных механизмов основывается на теплопередачи, которая происходит через разряжённый газ, большое значение имеет и подача тепла, происходящая от накала металлической нити, направленной в сторону баллона.

Вакуумметры ВИТ

Например, вакуумметр комбинированного типа марки Мерадат-ВИТ19ИТ1 имеет на вооружении дисплей класса ЖК, при мощи которого оператор визуально наблюдает графическое изменение давления. Масштабность графики при необходимости можно изменять, также возможно посмотреть сохранённые аналогичные построения за определённый период проводимых измерений.

У прибора имеется релейные выходы, к которым подключается сигнализация на случай аварии. Неправильное подключение преобразователя или его отсутствие, сопровождается появлением на дисплее надписи «обрыв соединения». Диапазон измерений при использовании преобразователя ПМТ-6-3М-1 находится в следующих пределах 6,67•10^-3—1013 мбар.