Ciśnienie to wielkość, z którą ma do czynienia chyba każdy zakład przemysłowy. Szerokie i różnorodne stosowanie
różnych mediów o określonym ciśnieniu pociąga za sobą konieczność korzystania z wielu rodzajów przyrządów
o najrozmaitszej budowie, przeznaczeniu, dokładności. Procesy mierzenia i przyrządy miernicze stają
się przy tym coraz bardziej skomplikowane, a rozpiętość mierzonych ciśnień znacznie się rozszerza.
Ciśnienie to…
Jeżeli na określoną powierzchnię wywierany
jest nacisk przez ciało stałe, ciecz
lub gaz, to stosunek nacisku do pola powierzchni
nazywa się ciśnieniem. Stąd
wynika podstawowe równanie ciśnienia
p = F/S
gdzie :
p – ciśnienie
F – siła (napór)
S – pole, na które działa siła
Zgodnie z tą defi nicją, jednostkę ciśnienia
tworzy stosunek jednostki siły do
powierzchni, czyli N/m2. W obowiązującym
układzie jednostek miar SI jednostką
podstawową ciśnienia jest paskal (Pa).
1 Pa = 1 N/m2
Ponieważ jest to jednostka bardzo
mała, w praktyce używane są jednostki
wielokrotnie większe:
1 MPa = 106 Pa
1 bar = 105 Pa
Rodzaje ciśnień
Wartość mierzonego ciśnienia zależy od
przyjętego poziomu odniesienia. Ciśnienie
mierzone względem próżni absolutnej nazywane
jest ciśnieniem absolutnym (bezwzględnym)
(Pa). Ciśnienie barometryczne
(atmosferyczne) jest to ciśnienie wywierane
przez słup powietrza atmosferycznego na
powierzchnię Ziemi (Pb). Ciśnienie manometryczne
z kolei jest określane jako różnica
ciśnienia absolutnego i otoczenia, którym
jest ciśnienie atmosferyczne.
Pm = Pa – Pb
Ciśnienie manometryczne może przyjmować
wartości większe od zera i wówczas
mówimy o nadciśnieniu (Pn) lub wartości
mniejsze od zera i wówczas mówimy
o podciśnieniu (Pn).
Różnica pomiędzy dwoma ciśnieniami
p1 i p2 defi niowana jest jako różnica
ciśnień
Δp = p1 – p2
Przyrządy mechaniczne
Pomiaru ciśnienia możemy dokonywać
za pomocą mechanicznych urządzeń pomiarowych
– tzw. manometrów (miejscowy
i „ekonomiczny” pomiar) oraz mierników
elektronicznych (przetworników ciśnienia).
Najszerzej wykorzystywanymi we współczesnej
technice pomiaru ciśnienia urządzeniami
mechanicznymi ze sprężystymi elementami
pomiarowymi są manometry. Tego
typu urządzenia stosuje się do pomiaru: nadciśnienia
(manometry), podciśnienia (wakuometry)
albo podciśnienia i nadciśnienia
(manowakuometry). Ze względu na kształt
i cechy elementu pomiarowego rozróżnia się
trzy typy manometrów ze sprężystymi elementami
pomiarowymi: manometry z rurką
Bourdona, manometry membranowe, manometry
puszkowe.
Elementem pomiarowym manometru
z rurką Bourdon’a jest metalowa rurka
o odpowiednio ukształtowanym,
spłaszczonym przekroju
poprzecznym (rurka
Bourdon’a). Jeden koniec
rurki jest szczelnie połączony
z króćcem, a drugi (końcówka)
ruchomy, zamknięty
korkiem. Odkształcenie rurki
następuje proporcjonalnie do
doprowadzonego ciśnienia.
Poprzez połączony ze wskazówką
mechanizm ruchu na
zamocowanej w obudowie
manometru tarczy, następuje
wskazanie ciśnienia.
W zakresie manometrów z rurka Bourdon’a
występują tzw. manometry bezpieczne.
Zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania
tego typu urządzeń zostało uzyskane poprzez:
• zamontowanie pomiędzy rurką Bourdon’a
a tarczą przegrody wykonanej ze stali
nierdzewnej, która w sytuacji uszkodzenia
manometru zabezpiecza przed
wydostaniem się medium na zewnątrz.
• zastosowanie szkła bezpiecznego (tzw.
nie odpryskowego) jako szybki.
Montaż manometrów o tak zmodyfi -
kowanej budowie ma na celu zabezpieczenie
obsługi przed zagrożeniami jakie
może spowodować uszkodzenie rurki
Burdon’a na skutek znaczącego przekroczenia
ciśnienia bądź przypadkowego mechanicznego
uszkodzenia urządzenia.
Manometrami z rurką Bourdona możemy
dokonywać pomiarów w zakresach
niskich ciśnień od 0 do 0,6 bar a także
wysokich od 0 do 4000 bar. Manometry
te wykonywane są w klasach dokładności
1,6; 1,0; 0,6; 0,25 i 0,1 % . W zależności
od zastosowania, obudowy manometrów
oraz elementy stykające się z medium
mogą być wykonane z różnych materiałów
takich jak stal węglowa, stal nierdzewna,
stopy miedzi, monel itp.
W manometrach membranowych elementem
pomiarowym jest sprężysta membrana
umieszczona pomiędzy korpusem
górnym i dolnym manometru. Przepony
sprężyste w tych manometrach wykonuje się
ze stopów CrNi i NiCrCo. W przypadku pomiaru
ciśnienia mediów agresywnych, które
mogą reagować ze stopami CrNi lub NiCrCo
membranę oraz korpus dolny wykonuje się ze specjalnych materiałów takich jak: tantal,
tytan, Hastelloy, PTFE itp. Manometry membranowe
służą do pomiaru ciśnienia od 0÷16
mbar do 0÷25 bar przy klasach dokładności:
1,6 i 2,5 %.
Mechaniczne urządzenia do pomiaru ciśnienia
Manometry
z rurką Bourdona
Manometry
membranowe
Manometry
puszkowe
Zakresy pomiarowe
od 0 … 0,6 bar
do 0 … 4000 bar
od 0 … 16 mbar
do 0 … 25 bar
od 0 … 2,5 mbar
do 0 … 600 mbar
Klasy dokładności
2,5%, 1,6%, 1,0%,
0,6%, 0,25%, 0,1%
2,5%, 1,6% 2,5%, 1,6 %
Rodzaj mierzonego
medium
ciecz, para, gaz ciecz, gaz gaz (tj w tabelce od słowa zakresy)