Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Грузопоршневые манометры

Принцип действия грузопоршневого манометра основана на уравновеши- вании сил, создаваемых измеряемым давлением, и грузов, которые действуют на поршень, расположенный в цилиндре.

Схема грузопоршневого манометра приведена на рис. 3.14 [17, 43]. Ма- нометр условно разделен на грузовую и поршневую части. Система манометра заполняется рабочей жидкостью (как правило, трансформаторным, вазелино- вым или касторовым маслом) через воронку (бачок) 8.
Грузовая часть представляет собой колонку 7 с полированным цилиндри- ческим каналом, в который вставляется поршень 6. На поршень установлена та- релка 4, на которую помещаются контрольные грузы 5. Канал колонки подклю- чен к горизонтальному каналу, который соединен со штуцерами 3 поверяемого и образцового манометра, бачком с рабочей жидкостью 8 и прессовой частью.
Прессовая часть состоит из цилиндра с поршнем 1, оборудованного махо- виком 9. Поршень 1 предназначен для обеспечения погружения поршня 6 не менее чем на 2/3 своей высоты в цилиндрическую колонку 7.
На поршень 6 действуют две противодействующие силы: сила, создавае- мая давлением жидкости, и сила тяжести поршня и грузов. При равенстве этих сил поршень уравновешивается и поднимается на определенную высоту.
При равновесии поршня величина измеряемого давления p, Па:
p  ^G , (3.15)
S
где G – вес поршня и грузов, Н; S – площадь поперечного сечения поршня, м².
Площадь поперечного сечения поршня, как правило, равна 1 см², поэтому создаваемое давление равно весу поршня и груза. Масса поршня с тарелкой 1 кг. Масса отдельных грузов указывается на них.
Грузопоршневые манометры предназначены для измерения давлений до
10³ МПа и градуировки и поверки манометров других типов.
Внешний вид грузопоршневого манометра МП-600 приведен на рис. 3.15.
Диапазон измерений данного манометра составляет от 1 до 60 МПа.

Рис. 3.14. Принципиальная схема грузопоршневого манометра: 1, 6 – поршни; 2 – ка-

мера; 3 – штуцеры; 4 – тарелка; 5 – грузы; 7 – колонка; 8 – воронка; 9 – маховик; 10 – вентиль

Рис. 3.15. Внешний вид грузопоршневого манометра МП-600

Если для измерения давления недостаточно грузов, входящих в комплект манометра, допускается использовать дополнительные грузы, погрешность массы которых не превышает 20 % от класса точности манометра.
Расчет измеряемого давления p, Па, проводится по формуле

_{p } mg _м

, (3.16)

 _в 

A^1 

^1 


м 
p_ср 

где m – масса дополнительных грузов, кг; g_м – местное ускорение свободного падения, м/с²; ρ_в, ρ_м – плотности воздуха и материала дополнительного груза соответственно, кг/м³; p_ср – давление, равное 50 % верхнего предела измерений манометра, Па; β – коэффициент деформации измерительной поршневой сис- темы, 1/Па; A – эффективная площадь поршня, м²
Данная зависимость может быть приведена к виду

_{p } mg _м
A


K , (3.17)

где K – индивидуальный коэффициент, величина которого зависит от модели грузопоршневого манометра при расчете измеренного давления в МПа, для ма- нометра МП-600 коэффициент K = 9,998·10^–6.
При отличии температуры окружающей среды t, °C, от рекомендуемого значения t_р, °C, более чем на 1 °C вводится поправка ∆p_t, Па:

p_t
 ap_ном (t _р
 t) , (3.18)

где a – коэффициент температурного расширения материала измерительной поршневой системы, К⁻¹ (для МП-600 – a = 8·10⁻⁶), t_р = 20 °C; p_ном – номиналь- ное значение давления, создаваемое грузом, МПа.

Дополнительно учитывают погрешность ∆p_H, МПа, вызываемую разно- стью H, см, между уровнем нижнего среза поршня измерительной поршневой системы и штуцером поверяемого прибора, по формуле
p _H  Hg _м K₁ , (3.19)
где K₁ – коэффициент учета плотности трансформаторного масла, м/с², для ма- нометра МП-600 K₁ = 8,95·10⁻⁶ при расчете давления в МПа.

При отклонении величины местного ускорения свободного падения g_м, от номинального значения g_ном, м/с², указанного в свидетельстве о поверке, давле- ние создаваемое грузами p_п, МПа, определяется по формуле

p_п 
g
^pном м
g
. (3.20)

ном