Вакуумметры - устройство, принцип работы, типы - Пирани, стрелочные, ВИТ, цифровые, образцовые, ТВ, термопарные

Принцип действия такого типа приборов основан на нагреве металлической нити, а молекулы газа, которые бомбардируют её при прохождении, отбирают это тепло. Чем выше значения вакуума и, соответственно разряжение проходящего газа, тем меньшее количеств молекул соприкасается с платиновой нитью, поэтому температура её повышается.

Вакуумметр Пирани - принцип работы

Неоспорим факт, что при энергичном нагревании металла резко повышается его сопротивление к пропускаемому сквозь него электрических разрядов, поэтому, измерив эти значения, можно вычислить точные значения создаваемого давления в рабочей среде. Конструктивно прибор, названный по фамилии изобретателя — Пирани, состоит из жёстко закреплённой в стеклянной колбе тонкой нити, выполненной из прочного металла, которая соединяется с рабочей камерой, где нужно замерить параметры разряженного воздуха.

Принцип функционирования аналогичных устройств основан на изменениях сопротивления металлов при их активном нагревании. Колебания давления считывается с нити, подключаемой к электроцепи, когда молекулы газа бьют по нити, то её температура понижается, а когда разряжение повышается — нагревается. Диапазон измерений — 0,67—0,00067 мбар, при этом нижний предел измерения производится при таких давлениях, что тепло, передаваемое на нить при помощи диффузии, сравнивается по значению с теплом, передаваемого тепловым излучением.

Вакуумметр Пирани относится к устройствам терморезисторного типа.

При изготовлении прочной нити в устройстве используют такие металлы:

• платина, обладающая высокими показателями прочности;
• никель, способный нормально функционировать в агрессивных газах;
• tungsten, когда созданы нормальные условия для работы.

Как правило, нить располагается в стеклянной колбе, которую подключают к замеряемой ёмкости.

Аналогичные изделия применяются для замеров технического вакуума и его контроля в промышленных системах и лабораторных установках. Стрелочные вакуумметры оснащаются пружинами, которые играют роль чувствительных элементов в устройствах. Поэтому существуют разные виды таких устройств, что напрямую зависит от конфигурации пружин:

1. Коробчатая — принцип работы основывается на изменениях давления в измеряемых средах. Конструкция коробка состоит из двух гофрированных мембран, поэтому сила, создаваемого внутри разряжения, воздействует на стенки. Изменение давления пропорционально перемещению пружины, это показатель и передаётся стрелочному циферблату.
2. Трубчатая, устройства с такой пружиной имеют конструкцию в виде двух труб, оснащённых овальными поперечными сечениями. При возникновении давления пружина начинает искривляться, а трубка, под воздействием сжимающихся колец начинает выпрямляться. Это движение и передаётся на механизм стрелки.
3. Пластинчатая, состоит из двух мембран из металла, которые приварены к основному корпусу. Именно они вступают во взаимодействие с рабочей средой. По интенсивности колебания измеряется давление в системе, а показатель выводится на шкалу при помощи механизма специальной конструкции.

Вакуумметры стрелочные

На промышленном производстве чаще всего применяет второй вариант, потому что трубчатые пружины показывают наиболее высокие показатели эффективности использования. Такие пружины из-за высокого качества изготовления способны эксплуатироваться долгие годы, даже при постоянном использовании для различных измерений.

Стрелочного типа вакуумметры более надёжны в эксплуатации, чем электронные виды, потому что для их работы не нужно подключение к источникам электрической энергии.

Разнообразие изделий позволяет создавать максимум конкуренции на рынке сбыта — с каждым годом моделей становится всё больше. Серия вакуумметров ВИТ-1 относится к ионизационно-термопарному виду, они совмещают в себе оригинальные особенности и хорошо справляются с поставленными задачами.

Вакуумметры ВИТ (ВИТ 1, ВИТ 2, ВИТ 3)

Состоят изделия из двух элементов: преобразователя давления и измерительного блока. Принцип функционирования основывается на передачи тепла от металлической нитки, находящейся постоянно в разрежённой среде и контактирующей с газовым потоком.

Тактико-технические параметры вакуумметра ВИТ-2/ВИТ-3 выглядят так:

• преобразователь серии ПМИ-2 манометрического класса отвечает за измерение тока в следующем диапазоне — 1x10^-4—1x10^-9 А;
• значения измеряемого давления считываются с индикатора стрелочного типа /логарифмической шкале;
• при этом допустимая величина погрешности ±30%;
• номинальное напряжение на анод-корпусе — 248±1,5/249±5,0 В;
• аналогичный параметр на катод-корпусе — 50±1,5/50±3 В;
• пределы возможной регулировки величины токовой нагрузки на ТЭН термопарного преобразователя варьируется от 95 до 150/90—150 миллиампер;
• стабильность работы изделия в непрерывном режиме — до 8 часов;
• измерительный блок способен работать до первого отказа — 2 тыс. ч;
• мощность потребления — 0,075 кВт;
• габариты — 230 х285 х 320/228х346х486 мм;
• общий вес устройства — 11,0/16,5 кг

Модель вакуумметра ВИТ-3 специально разработана для согласованной работы с ионизационными преобразователями, а также и термопарными устройствами манометрического типа.

Такие устройства применяются для большого объёма промышленных работ на промышленных комплексах. Механизмы цифровых вакуумметров достаточной мощности, чтобы справляться с большими объёмами работ и имеют ряд заложенных в конструкции функций, обеспечивающих максимальную производительность.

Вакуумметры цифровые

Модель серии MP1000 — прибор предназначен для профессионального измерения давлений в пределах от 1 до 1600 мбар, на борту имеются отдельные реле на включение и выключение в случае достижения заданного значения. Вакуумметр предназначен для использования в исследовательских лабораториях и работы в промышленности, в качестве отдельного устройства или как встроенное в систему изделие, имеющее особую точность и интуитивное управление.

Изделие МР1000 относится к классу устройств микропроцессорного типа, оснащённых отдельным преобразователем считываемого давления, который обеспечивает перевод замеренных параметров в индикацию на дисплей в виде цифровой информации. Применяется в качестве контрольно-измерительного оборудования, устанавливаемого в вакуумного типа системах и установках.

Цифровой вакуумметр серии РК 1100 — измерительный прибор, предназначенный для профессиональных работ, он был специально разработан для сервиса вакуумных насосов, упаковочных машин и других установок, работающих с вакуумом, диапазон измерений — 1—1100 ГПа. Измерения производятся при установке прибора внутри камеры или посредством специального зонда, который оборудован переходником для герметичного подключения к штуцеру типа GZ и фланцам KF.

Корпус из прочного алюминия имеет скруглённые углы и края, поэтому позволяет проверку вакуумных упаковок на герметичность. Индикатор жидкокристаллического вида одновременно показывает минимальное и действующее значения вакуума, что позволяет оператору наблюдать рост давления во время непосредственной проверки систем, камер или вакуумных упаковок. Изделие надёжно защищено от разряда аккумулятора, а при перерыве в работе более 5 мин. отключается самостоятельно.

В модельном ряду вакуумметров Мерадат представлены два основных вида:

1. Тепловые устройства серии ВИТ-12Т,14Т и 16Т, которые функционируют вместе с преобразователями СК-ТП4, ПМТ-2, 4М или 6-3 (6-3М-1). Пределы измерения зависят от подключаемого первичного преобразователя.
2. Ионизационно-тепловые, комбинированного типа Мерадат ВИТ-19ИТ работают с преобразователями ПМТ-2, 4М или 6-3 (6-3М-1) и ионизаторами ПМИ-2 и 10-2. Здесь диапазон измерения давлений также зависит от аналогичных условий, как и в первом варианте.

Цифровые вакуумметры Мерадат довольно надёжные приборы и имеют широкие возможности, потому что могут не только отображать величины замеренного давления в удобной и понятной для считывания форме, но и обладают широкими функциональными возможностями. Поэтому их применяют не только в научно-исследовательских лабораториях и промышленных установках, но и в сложных АСУ на крупных предприятиях.

Такие изделия выпускаются со шкалой типа МО или ВО и используют для проверки работоспособности вакуумметров, мановакуумметров, датчиков давления и преобразователей. Изделия могут нормально функционировать в любых климатических зонах, но только при условии, что хранение их на складах было не более 6 месяцев.

Вакуумметры образцовые

Приборы изготовлены для поставки на экспорт в страны с тропическим климатом, но могут нормально работать и в промышленности России. Качество сборки и точность показаний уникальные, аналогов в РФ не выпускается.

Технические характеристики ВО 11201 и 1227:

Диапазоны измерений — -0,1—60 МПа или 1—600 кгс/см²;

Шкала приборов — класс точности 0,4 — 250 условных единиц (0,15—0,25 — 400);

Цена деления — одна у. ед.;

Температурный режим окружающей среды — 5—40° С;

Величина относительной влажности — 80% при +25° С;

Штуцер — М20х1,5

Общий вес — класс точности 0,4 — не более 1,8 (0,15—0,25 —5,5) кг;

Гарантия — на 3 года;

Срок хранения — не более 6 месяцев;

Интервал проверки — 1 год.

Приборы в тропическом исполнении имеют маркировку О4,2.

По личному заказу клиентов прибор может быть выполнен с именной шкалой и в нужных физических величинах.

Все эти устройства относятся к манометрам для технического использования — измерение уровня избыточного давления, возникающего в медных сплавах или в газообразной среде. Приборы могут устойчиво работать до температуры в 150⁰ C.

Вакуумметры ТВ: ТВ 10, ТВ 110, ТВ 310, ТВ 510, ТВ 610

Корпуса изделий выполнены из стали, а все внутренние детали — из латуни. Такой выбор сделан по той причине, что эти металлы более стойко переносят негативные воздействия окружающей среды.

Принцип действия этой серии устройств одинаков и основан на деформации чувствительного элемента, которую успешно выполняет трубка Бурдона. Под воздействием давления в замеряемой системе окончание трубки смещается под воздействием специального механизма и вращает стрелку на шкале прибора.

Процесс, который длится всего лишь несколько минут, не имеет каких-либо сложных элементов, так как внутренний механизм самостоятельно проводит все действия по замеру давления.

Изделия серии 10 отличаются классом точности: у ТВ-110 и ТВ-310 — 2,5, а ТВ-510 и ТВ-610 — 1,5 .

Диаметр и толщина корпуса в мм:

110 — 40 и 26,0;

310 — 63 и 29,0;

510 — 100 и 36,5;

610 — 150 и 45,0.

Диапазон показаний одинаковый для всех модификаций прибора — -0,1—0 МПа.

Рабочая температура — от -50 до +60⁰ С.

Циферблат изготовлен из прочного алюминия, а стекло — минеральное.

Степень защиты устройства — IP 40.

Межповерочный интервал — 24 месяца.

Наиболее удачной моделью, по мнению экспертов, является вакуумметр ТВ-310.

Изделия относятся к классу вакуумметров теплового вида, а принцип функционирования основывается на зависимости между давлением и теплопроводностью разряжённого газа. Создаваемая в вакууме температура влияет на нагревание термопары внутри механизма вакуумметра, а на концах термопарного элемента вследствие этих действий изменяется напряжение. Тепло передаётся от источника нагревания к окончаниям термопары за счёт давления, создаваемого вокруг, чем оно выше, тем больше напряжение. Этот вид вакуумметров считается бюджетным среди аналогичных изделий, предназначенных для измерения низких и средних значений вакуума.

Термопарный вакуумметр - принцип действия

Конструктивно термопарные вакуумметры состоят из двух основных частей:

1. Преобразователей давления — такие устройства присоединяются к вакуумной системе или камере и воспринимают измеряемое давление, преобразуя его в другую физическую величину.
2. Блока измерений, который обеспечивает нужный для правильного замера режим работы преобразователя давления, а также для усиления или изменения электрического выходного сигнала.

Принцип действия аналогичных изделий основан на передачи тепла к тонкой нити, находящейся в баллоне из стекла, там же находится и электродная система преобразователя. Нить нагревается путём пропускания через неё электрического тока.

Конструкция термопарного преобразователя несложная: баллон, выполненный из стекла или металла, на вводах которого имеются нагревательный элемент и приваренная прочно термопара. Нагрев осуществляется регулируемым сопротивлением переменного типа, а замеры тока осуществляются миллиампером.

Понижение или повышение температуры нити регистрирует термопара, когда ток накала не меняется, то температура нити повышается или понижается за счёт изменения давления внутри баллона, по изменению термо-ЭДС и определяется величина давления.

Такие изделия просты в эксплуатации и надёжны, поэтому довольно распространены в промышленности, потому что могут производить непрерывные замеры давления. Показания, связанные с тепловыми изменениями на нити, изменяются со скоростью: при низком давлении от нескольких секунд, а при высоких степенях — до нескольких миллисекунд.

Сегодня на рынке существует множество видов вакуумметров, каждый из них имеет индивидуальные преимущества и особенности конструкции, к тому же многие производители аналогичного оборудования выпускают комбинированные модели, где смонтированы несколько классов для повышения производительности. Таким образом, в универсальных приборах достигается нивелирование недостатков каждого устройства, находящегося в общем корпусе, а достоинства имеют приоритет.