Nyomásmérő

Bourdon cső nyomásmérő mechanikája (lásd a skálát )

Higany alapú vákuum-barométer (folyadék-barométer)

A nyomásmérő eszköz (szintén manométer - az ókori görög μανός manós "vékony" és μέτρον métron " mérés ", "skála") egy mérőeszköz egy közeg ( folyadék , gáz ) fizikai nyomásának rögzítésére és megjelenítésére .

A legtöbb alkalmazásban a relatív nyomást mérik - vagyis a légköri levegő nyomásához viszonyítva . Ezzel szemben az abszolút nyomásmérő eszközök (pl. Barométerek ) vákuumot használnak referencianyomásként. A többihez hasonlóan a nyomáskülönbség-mérők is nyomáskülönbséget mérnek, de bármelyik két rendszer között.

A nyomásmérők osztályozása

A nyomásmérőket mérési módszereik alapján közvetlen (közvetlenül a fizikai mennyiség meghatározása alapján ) és közvetett (más fizikai hatásokból származtatott ) nyomásmérőkre osztják . A metrológiai gyakorlatban további osztályozások léteznek, például:

• az ipari, vegyi vagy szabványos nyomásmérők alkalmazásának megfelelően.
• alacsony nyomású, nagy nyomású vagy vákuummérők nyomástartományának megfelelően.
• a pontosság mérése vagy a közmű manométer pontossága szerint.
• elektromos, mechanikus vagy mechatronikus nyomásmérő eszközökben alkalmazott eljárások szerint .

Azonnali nyomásmérők

Nyomásmérők, amelyek megjelenítési értéke közvetlenül az alábbi összefüggések egyikén alapul:

${\ displaystyle p = {\ frac {F} {A}} \ quad {\ text {vagy}} \ quad \ Delta p = \ Delta h \ varrho g}$

A nyomás fizikailag egy felületre ható erő eredménye . A legközvetlenebb nyomásmérési módszer tehát egy adott felületre ható erő meghatározása lenne. Ez a dugattyús manométerrel érhető el, annak súlyterhelt dugattyújával , amelynek keresztmetszete meghatározott. A folyadék manométereket, amelyekben a nyomás csak a folyadékoszlop magasságától és sűrűségétől függ, szintén közvetlen nyomásmérő eszközöknek tekintjük. a nehézségi gyorsulás . jelzi a különbségméretek használatát. ${\ displaystyle p}$${\ displaystyle A}$ ${\ displaystyle F}$${\ displaystyle h}$ ${\ displaystyle \ varrho}$${\ displaystyle g}$${\ displaystyle \ Delta}$

Dugattyús nyomásmérő

A nyomásmérlegnek is nevezett dugattyús manométerrel a nyomást egy erővel szemben mozgó dugattyú jelzi. Az erő alkalmazható rugókkal (például nyomástartó tűzhely , mivel nyomáscsökkentő szeleppel van kombinálva ) vagy súlyokkal (precíziós manométer). Ezt az elvet egyrészt nagyon egyszerű nyomásmérőknél alkalmazzák, másrészt nagy pontosságú dugattyús nyomásmérőket alkalmaznak más nyomásmérő eszközök kalibrálásához vagy kalibrálásához is . Ezekkel a forgódugattyús manométerekkel a dugattyút forgásba helyezik, hogy elkerüljék a dőlésmérési hibákat.

Az úgynevezett "popouts" különleges kialakítás. Ennél a kialakításnál csak egy csapot tolnak ki a házból, ha egy bizonyos nyomást túllépnek. Ez a szűrő eltömődésének jelzésére szolgál. Ebben az esetben a "Differenciálnyomás-jelzőt" vagy röviden a "DPI" -t is használják jelölésként.

Folyékony manométer

U-csöves manométer

→ Fő cikk: U-csöves manométer

McLeod nyomásmérő

Itt a nyomás a folyadékoszlop mozgatásával jelenik meg. Erre a célra egy U alakú üvegcsövet használnak, amely körülbelül fele meg van töltve tömítő folyadékkal, például higannyal vagy vízzel . Ha ekkor nyomáskülönbség van az U lábai között, a folyadékoszlop az alacsonyabb nyomású oldalra tolódik. A szintkülönbség a nyomáskülönbség mértéke.

McLeod nyomásmérő

A McLeod manométer egy kompressziós folyadék manométer, amelyet feltalálójáról, Herbert McLeodról neveztek el . Egy gázmennyiséget térfogatra sűrítünk . A nyomás ugyanabban az arányban növekszik tól- ig , amely az U-csöves manométer elvével mérhető. A kimeneti nyomás térfogataiból ezután ismereteket lehet adni a Boyle-törvényről . ${\ displaystyle V_ {1}}$${\ displaystyle V_ {2}}$${\ displaystyle p_ {1}}$${\ displaystyle p_ {2}}$${\ displaystyle p_ {2}}$${\ displaystyle p_ {1}}$

Gyűrűmérlegek

→ Fő cikk: Gyűrűmérlegek

A gyűrűmérleg esetében egy forgathatóan szerelt üreges gyűrűt válaszfalakkal részben gátfolyadékkal töltünk meg. A folyadék fölötti kamrák össze vannak kötve a mérendő nyomásokkal, amelyek addig forgatják a gyűrűt, amíg az erők egyensúlya meg nem jön az alábbiakban rögzített ellensúly segítségével.

A higany mint nyomásmérő folyadék

A higany manométerekben a mai napig történő folyamatos használatának okai egyrészt előnyös nagy sűrűsége. A maximálisan mérhető nyomáskülönbség z. B. korlátozza egyrészt az U-cső magassága (amelyet általában a helyiség vagy az olvasási magasság korlátoz), másrészt a folyadék sűrűsége. A higany itt lényegesen nagyobb nyomáskülönbség mérését teszi lehetővé, mint például az azonos csőhosszúságú víz. Ezenkívül alacsony kapilláris hatása van, így az üvegcsövekben lévő higany viszonylag sík felületet képez, amely lehetővé teszi a pontos leolvasást. A higany kémiailag stabil a legtöbb gázzal szemben is, és lehetővé teszi a nyomáskülönbség mérését más olyan folyadékok között, amelyekkel nem keveredik.

Másrészt problémák adódnak a tisztítási folyamatból, amely egy idő után szükségessé válik. Még akkor is, ha a higany z. B. csak nagyon kis mennyiségű nedvességet szív fel a levegőből, meg kell tisztítani, mielőtt a mérés eredményét meghamisítaná a sűrűség csökkenése. Az 1970-es évekig a laboratóriumokban elterjedt volt, hogy a higanyokat a nyomásmérőkből "forralják ki". Bár ez egyszerű, munkavédelmi okokból elfogadhatatlan a mindennek ellenére keletkező higanygőzök miatt. A toxicitás a környezet esetleges szennyeződése esetén is problémát jelent. B. ha a műszerek a túlzott nyomáskülönbség miatt feltöltés vagy ürítés közben eltörnek vagy kifolynak.

Közvetett nyomásmérők

A közvetett nyomásmérők másodlagos fizikai hatásokat alkalmaznak a méréstechnika szempontjából. A fizika szinte minden területe hozzájárult ehhez. A mechanikus nyomásmérők többnyire a mérőelem rugalmas alakváltozását használják. Más folyamatok a nyomás elektromos, optikai vagy kémiai hatásait alkalmazzák. A nyomás elméletén alapuló folyamatokat a részecskeszám-sűrűség mérésére meg lehet nevezni:

• Ionáram mérés , amelyet a gázrészecskék ionizációja okoz; lásd az ionizációs vákuummérőt
• Meghatározott mennyiségű gáz tömörítése meghatározott térfogatra.
• Egy test súrlódása a gázban ( viszkozitása miatt ); lásd a viszkozitás vákuummérőt
• Melegítsük szállítása gáz; lásd a hővezetési vákuummérőt

Régi Bourdon cső nyomásmérő egy kompresszoron

Bourdon cső nyomásmérő mechanikája [1] mutató tengellyel, [2] szegmens fogaskerékkel, [3] forgócsapággyal, [4] húzó rúddal, [5] kör alakú Bourdon csővel , [6] mutató [8] folyamat csatlakozással

Nyomásmérők rugalmas mérőelemmel

Bourdon cső nyomásmérő

→ lásd a fő cikket: Bourdon cső (méréstechnika)

A Bourdon cső nyomásmérői olyan nyomásmérők, amelyek mérőeleme egy kör alakú, spirális vagy spirális tekercsrugóból áll, amelyet Bourdon csőnek is neveznek, a mérendő nyomástartománytól függően. Hasonló a levegő cső hollandi, a Bourdon-csőnek igyekszik a lazításra, ha nyomás éri. A Bourdon-cső végének megtapasztalt útváltása egy húzó rudon keresztül továbbítódik a szegmens fogaskerékére és így a mutató tengelyére (lásd az ábrát).

Membrán nyomásmérő

A membrános nyomásmérők kör alakú membránrugóval rendelkeznek, mint mérőelem , amelyet általában két karima közé szorítanak . A membránnyomásmérők felépítése hasonló a membrántömítésekhez , azzal a különbséggel, hogy nyomás alkalmazásakor a membránrugó kitérése nem folyadékba, hanem egy mutató mechanizmusba kerül. Ez az alakváltozást a mutató tengelyének forgó mozgássá alakítja.

Az a löket, amelyet a membrán alakváltozása átad a mozgásnak, nem lineárisan függ a nyomástól. Ennek ellensúlyozására nemlineáris skálát használnak, vagy a gyakorlatban gyakrabban horonyprofilt nyomnak a lemezrugóba. A membránrugó kialakítása a membrán átmérőjétől, a membrán vastagságától és a felhasznált anyag rugalmassági modulusától függ.

A membrán anyagaként általában rozsdamentes acélt használnak, és a nagyobb kémiai ellenálló képesség érdekében nikkel alapú ötvözeteket , például Monelt vagy Hastelloy-t is használnak . Szükség van-e olyan anyagokra, amelyek lehetetlenné vagy nagyon költségessé teszik a membrán gyártását, z. B. műanyagokat, például PTFE-t vagy tűzálló fémeket , például tantált , membrán sablonokat használnak a megfelelő anyagból.

Kapszula nyomásmérő

A kannabarométer funkcionális diagramja

Elve differenciál nyomás mérőcella az [1] laprugók [2] negatív nyomású kamrában [3] pozitív nyomású kamrában [4] hullámosított csövek [5] tömítés [6] tolórúd [7] hidraulikus kapcsolási

A Bourdon cső nyomásmérője egy nyomáscsökkentőn

Digitális manométer nyomásmérővel

A kapszula nyomásmérők egy speciális típusú membrán nyomásmérők. A kapszularugók két, egymás fölött elrendezett lemezrugóból állnak, amelyek élükön össze vannak hegesztve, így zárt nyomókamra jön létre („terhelő cella”). A mérőközeget egy kapilláris csövön keresztül vezetik be a kapszulába, amelyet szintén szorosan hegesztenek a kapszulához. A manométerben úgy van tárolva, hogy a kapszularugó mindkét oldala lehajolhasson, és így a membrán rugójának kétszeresét meg lehessen használni azonos nyomással történő mérésekhez. Több kapszularugó soros összekapcsolásával az érzékenység növelhető. A kapszularugókat az alacsony nyomás mérésére használják. Az aneroid vagy kannás barométer egy kiürített kapszulát használ a légköri nyomás meghatározásához (lásd az ábrát).

Abszolút és nyomáskülönbség mérő eszközök

A gyakorlatban az abszolút és a nyomáskülönbség mérésére leginkább rugórugalmas mérőelemmel ellátott nyomásmérőket használnak. Az abszolút nyomásméréshez a mérőrugón lévő légköri légnyomást vákuummal kell helyettesíteni. Aneroid barométerben például a kapszularugó belsejét kiürítik, így a kívülről ható légnyomás deformálja a membránokat.

Ha egy Bourdon-cső nyomásmérőjének házát kiürítjük, akkor abszolút nyomásmérő eszközt is kapunk. Membránnyomásmérő esetén a membránnak a mérési nyomástól elforduló oldalát ki kell üríteni.

A membránmérő rendszereket leginkább nyomáskülönbség mérésére használják (lásd az ábrát). Ugyanazon nyomás mellett a pozitívban (3), mint a negatív nyomású kamrában (2) a lemezrugók (1) nem tapasztalnak eltérítést. Csak a kamrákban levő nyomáskülönbség okozza a membránrugók hajlítását, és a nyomáskülönbség megjelenik a mérőműszeren azzal, hogy egy rugórúdon (6) keresztül továbbítja a rugós löketet. A két lemezrugót hidraulikusan összekötjük egy töltőközeggel (7). A rugalmas hullámosított csövek (4) biztosítják a két nyomókamra lezárását az atmoszférával szemben. A két tömítőelem (5) túlterhelés elleni védelmet nyújt: Amint a nyomáskülönbség-nyomásmérő egyik oldala túlterhelődik, biztonságosan elzárja a nyomáskamrát az atmoszférától. ${\ displaystyle \ Delta p = p_ {2} -p_ {1}}$

Speciális nyomásmérők

barométer

A barométer meghatározásához használt a légnyomás . Általános szabályként abszolút nyomásmérőket alkalmaznak, amelyek a nyomást vákuummal szemben mérik. Ez a nyomáskülönbség egy felületre (általában membránra) kifejtett erőhöz vezet, amelyet az erő mérésével lehet meghatározni. A barométerek mérési tartománya általában 800 és 1200 mbar közötti abszolút nyomás (nyomás és vákuum).

Nyomásérzékelő

Nyomásérzékelők

A nyomásérzékelő egy olyan mérőelem, amely a fizikai változó nyomást átalakítja a nyomással arányos elektromos kimeneti változóvá. A nyomás meghatározásával meghatározzák az alkalmazott nyomást, és visszavezethetők egy erőmérésre. Minden mérési módszereket alkalmaz, amelyek az erő és a tömeg mérése így alkalmasak: piezoelektromos érzékelők , nyúlásmérő, hanem nyomás egyenlegek .

A mutató manométerek folyékony feltöltése

Ha a mutató nyomásmérőket erősen vibráló gépekre szerelik, pl. B. kompresszorokat vagy hidraulikus egységeket , műszereket gyakran használnak, a ház átlátszó folyadékkal van feltöltve. Itt elsősorban a glicerint használják (innen származik a glicerin manométer neve), de a szilikonolajat is, a gyógyszeriparban és az élelmiszeriparban pedig a fehér olajat is . A folyadék viszkozitása csillapítja a mutató elhajlását, amikor a mérendő nyomás dinamikusan ingadozik, vagy ha a ház erős rezgéseknek van kitéve, így megkönnyítve az olvasást. A folyadék rezgéscsillapító és kenő tulajdonságai a mérőmechanizmus mechanikai részeinek élettartamát is növelik. A folyadéknak azonban nem kell közvetlenül kapcsolódnia a mért érték megszerzéséhez.

vegyes

• biológia
  • A baroreceptorok regisztrálják az áramló vér nyomását az érfalakon
  • a dobhártya a hallószerv érzékelője, amely csak nyomásra érzékeny (váltakozó hangnyomás)
• technológia
  • Hangnyomás vevők vannak mikrofonjai egy különleges design, amely villamos jeleket arányos a hangnyomás érkezett a mikrofon

szabványosítás

Európai szabványok

• DIN EN 472, nyomásmérők - feltételek
• DIN EN 837-1, nyomásmérők Bourdon csövekkel; 1. rész: Méretek, méréstechnika, követelmények és tesztelés
• DIN EN 837-2, nyomásmérő készülékek; 2. rész: A nyomásmérők kiválasztási és telepítési ajánlásai
• DIN EN 837-3, nyomásmérők lemez- és kapszularugókkal; 3. rész: Méretek, méréstechnika, követelmények és tesztelés

Amerikai szabványok

• B40.100-2005: Nyomásmérők és mérőeszközök.
• PTC 19.2-2010: Teljesítményvizsgálati kód a nyomásméréshez.

Lásd még

• Nyomásmérő
• Manometria
• Manometrikus szívóerő
• Membrán manométer
• Papenberg hangszer

irodalom

• W. Wuest a Dr. Dr. Profos P. [Szerk.]: Az ipari méréstechnika kézikönyve , Oldenbourg, 2002, ISBN 3-486-22592-8
• H. Julien: A nyomásméréstechnika kézikönyve rugalmas mérőelemekkel , Alexander Wiegand SE & Co , Klingenberg / Main, 1981, ISBN 3-9800364-2-1
• H. Ahrendt, R. Gesatzke, G. Hahn, P. Herrmann, H. Julien, R. Karger, M. Kaufmann, H.-J. Krebs, J. Lucht, A. Müller, R. Müller, B. Vetter: Túlnyomásmérő készülékek a DIN EN 837 szerint , Beuth Verlag, 2007, ISBN 978-3-410-16626-9

web Linkek

Wikiszótár: Manométer  - jelentések, szóeredetek, szinonimák, fordítások magyarázata