Et manometer ( andre græsk μανός "løs" og μετρέω "jeg måler" [1] , engelsk trykmåler ) er en enhed, der måler trykket af en væske eller gas i et lukket rum [2] .
Manometerets virkning er baseret på at afbalancere det målte tryk med kraften af elastisk deformation af en rørfjeder eller en mere følsom to-plade membran, hvis den ene ende er forseglet i en holder, og den anden ende er forbundet gennem en stang til en tribco-sektor mekanisme, der konverterer bevægelsen af et elastisk føleelement til en cirkulær bevægelse af viseren.
Gruppen af enheder, der måler overtryk inkluderer [3] :
De fleste indenlandske og importerede trykmålere er fremstillet i overensstemmelse med generelt accepterede standarder, i denne henseende erstatter trykmålere af forskellige mærker hinanden. Valget af trykmåler udføres i henhold til følgende parametre: målegrænse, kropsdiameter, enhedens nøjagtighedsklasse, fittingens gevinddiameter og dens placering (radial, aksial).
Der findes også manometre, der måler absolut tryk, det vil sige manometertryk + atmosfærisk tryk.
Et instrument, der måler atmosfærisk tryk, kaldes et barometer .
Afhængigt af designet, elementets følsomhed, er der væske-, dødvægts-, deformationstrykmålere (med en rørformet fjeder eller en membran). Trykmålere er opdelt i nøjagtighedsklasser : 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 (jo lavere tal, jo mere nøjagtigt er instrumentet).
Manometer kan efter aftale opdeles i teknisk - almen teknisk, elektrokontakt, special, selvregistrerende, jernbane, vibrationsbestandig (glycerinfyldt), skib og reference (analog).
teknisk: designet til at måle væsker, gasser og dampe, der ikke er aggressive over for kobberlegeringer.
Elektrokontakt: i designet har de specielle grupper af kontakter (normalt 2). En gruppe af kontakter svarer til det minimale indstillede tryk, den anden gruppe - til det maksimale. Opgaveværdierne kan ændres af servicepersonalet. Minimumtrykgruppen kan indgå i det elektriske kredsløb til positionskontrol eller signalering af minimumstryk. Tilsvarende den maksimale trykgruppe. I nogle tilfælde kan begge grupper være involveret. Både minimums- og maksimumsgruppen kan tages ud af minimums- eller maksimumværdien (henholdsvis) på trykmålerskalaen og ikke anvendes. Elektrokontakttrykmålere bør som regel ikke bruges som instrumenter til at tage aflæsninger på grund af det faktum, at indikationspilen under mekanisk interaktion med en af kontaktgrupperne kan unøjagtigt angive trykværdien - en mærkbar fejl opstår. EKM 1U kan kaldes en særlig populær enhed i denne gruppe, selvom den længe er blevet udgået. For at arbejde under forhold med mulig gasforurening med brændbare gasser er det nødvendigt at bruge elektrokontaktmanometre i et eksplosionssikkert design.
Bourdon rørtrykmålere til køleapplikationer er designet til samtidig måling af damptryk og damptemperatur afhængigt af det. I tilfælde af brug af forskellige typer kølemidler er enheden udstyret med flere temperaturskalaer. Apparaterne er designet til brug med de mest almindelige uorganiske og organiske kølemidler . I dette tilfælde skal der tages hensyn til modstanden af det materiale, hvorfra manometeret er lavet. Alle enheder er designet i overensstemmelse med internationale anbefalinger for måleteknologi under hensyntagen til kravene i standarder og applikationer.
Grundlaget for princippet om mekanisk trykmåling er et elastisk måleelement, der er i stand til at deformere på en strengt defineret måde under påvirkning af en trykbelastning og gengive den testede deformation. Ved hjælp af en pegeanordning omdannes denne deformation til en rotationsbevægelse af viseren. Ved at skalere skiven kan du finde ud af trykket testet af måleelementet og den tilhørende damptemperatur.
Der er en direkte sammenhæng mellem temperatur og tryk. Derfor er trykmålere udstyret med to skalaer:
De observeres kun for rene kølemidler angivet på skalaen. Da kemisk rene kølemidler sjældent bruges i praksis, og driftstrykket ikke svarer til referencetrykket, viser urskiven den omtrentlige temperatur. Men det er nok til at få arbejdet gjort.
Sammenlignet med andre tekniske specifikationer er måleområder af den største praktiske betydning. Et træk ved trykmålere, der arbejder med kølemidler , er tilstedeværelsen af en kombineret skala med tryk- og temperaturaflæsninger. På standardskalaen er divisionsværdien angivet i bar og °C. Du kan vælge at vise temperatur i "F" og tryk i kPa/MPa eller psi.
Væskefyldte målere bruges til målinger, der involverer store svingende belastninger samt kraftige vibrationer eller pulseringer. Væsken sikrer en jævn bevægelse af nålen og god læsbarhed selv under maksimal belastning og kraftige vibrationer. Derudover reducerer dæmpningsvæskens smørende effekt betydeligt slid på instrumentet. Som regel bruges glycerin som en stødabsorberende væske .
Instrumenter med en elektrisk målesonde eller endekontakt bruger paraffinolie, som ikke er en leder. Som en ekstra mulighed anvendes silikonefyldstof med varierende viskositetsgrader .
Termiske ledningstrykmålere er baseret på faldet i den termiske ledningsevne af en gas med tryk. Disse trykmålere har en indbygget glødetråd, der varmes op, når der føres strøm igennem den. Et termoelement eller modstandstemperaturføler (DOTS) kan bruges til at måle temperaturen på en filament. Denne temperatur afhænger af den hastighed, hvormed glødetråden afgiver varme til den omgivende gas og dermed af den termiske ledningsevne. Ofte brugt er Pirani-måleren, som bruger en enkelt platinfilament som både varmeelement og DOTS. Disse trykmålere giver nøjagtige aflæsninger mellem 10 og 10 −3 mmHg. Art., men de er ret følsomme over for den kemiske sammensætning af de målte gasser.
Den ene trådspole bruges som varmelegeme, mens den anden bruges til at måle temperatur gennem konvektion.
Pirani trykmåleren består af en metaltråd åben til det målte tryk. Tråden opvarmes af strømmen, der løber gennem den og afkøles af den omgivende gas. Efterhånden som gastrykket falder, falder køleeffekten også, og ligevægtstemperaturen på tråden stiger. Trådmodstand er en funktion af temperatur: Ved at måle spændingen over ledningen og strømmen, der løber igennem den, kan modstanden (og dermed gastrykket) bestemmes. Denne type trykmåler blev først designet af Marcello Pirani .
Termoelement- og termistormålere fungerer på samme måde. Forskellen er, at et termoelement og en termistor bruges til at måle glødetrådens temperatur.
Måleområde: 10 -3 - 10 mm Hg. Kunst. (omtrent 10 −1 - 1000 Pa)
Ioniseringsmålere er de mest følsomme måleinstrumenter til meget lave tryk. De måler tryk indirekte gennem måling af ioner dannet, når gassen bombarderes med elektroner. Jo lavere gasdensiteten er, jo færre ioner vil der blive dannet. Kalibreringen af et ionmanometer er ustabil og afhænger af arten af de gasser, der måles, hvilket ikke altid er kendt. De kan kalibreres ved sammenligning med McLeod-trykmåleraflæsninger, som er meget mere stabile og uafhængige af kemi.
Termoelektroner kolliderer med gasatomer og genererer ioner. Ionerne tiltrækkes af en elektrode ved en passende spænding, kendt som en kollektor. Kollektorstrømmen er proportional med ioniseringshastigheden, som er en funktion af trykket i systemet. Således gør måling af kollektorstrømmen det muligt at bestemme gastrykket. Der er flere undertyper af ioniseringsmålere.
Måleområde: 10 −10 — 10 −3 mmHg Kunst. (omtrent 10 −8 - 10 −1 Pa)
De fleste ionmålere falder i to kategorier: varm katode og kold katode. Den tredje type, den roterende rotortrykmåler, er mere følsom og dyr end de to første og diskuteres ikke her. I tilfælde af en varm katode skaber en elektrisk opvarmet filament en elektronstråle. Elektronerne passerer gennem trykmåleren og ioniserer gasmolekylerne omkring dem. De resulterende ioner opsamles ved den negativt ladede elektrode. Strømmen afhænger af antallet af ioner, som igen afhænger af gassens tryk. Varme katode trykmålere måler nøjagtigt tryk i området 10 −3 mmHg. Kunst. op til 10 −10 mm Hg. Kunst. Princippet for den kolde katodemåler er det samme, bortset fra at elektronerne genereres i udladningen af den elektriske højspændingsudladning, der skabes. Kold katode trykmålere måler nøjagtigt tryk i området 10 −2 mmHg. Kunst. op til 10 −9 mm Hg. Kunst. Kalibrering af ioniseringsmålere er meget følsom over for strukturel geometri, gaskemi, korrosion og overfladeaflejringer. Deres kalibrering kan blive ubrugelig, når den tændes ved atmosfæriske og meget lave tryk. Sammensætningen af et vakuum ved lave tryk er normalt uforudsigeligt, så et massespektrometer skal bruges samtidig med et ioniseringsmanometer for nøjagtige målinger.
En Bayard-Alpert varm katode ioniseringsmåler består normalt af tre elektroder, der fungerer i triodetilstand, hvor filamentet er katoden. De tre elektroder er solfangeren, filamentet og gitteret. Kollektorstrømmen måles i picoamps med et elektrometer. Potentialforskellen mellem glødetråden og jorden er typisk 30 volt, mens netspændingen under konstant spænding er 180-210 volt, hvis der ikke er valgfrit elektronbombardement, gennem opvarmning af nettet, som kan have et højt potentiale på cirka 565 volt. Det mest almindelige ionmanometer er Bayard-Alpert varmkatoden med en lille ionsamler inde i gitteret. Et glashus med åbning til vakuumet kan omgive elektroderne, men dette bruges normalt ikke, og trykmåleren er indbygget direkte i vakuumapparatet og kontakterne føres ud gennem en keramisk plade i vakuumapparatets væg. Varme katode ioniseringsmålere kan blive beskadiget eller miste kalibrering, hvis de tændes ved atmosfærisk tryk eller endda lavt vakuum. Varme katode ioniseringsmålere måler altid logaritmisk.
Elektronerne, der udsendes af glødetråden, bevæger sig frem og tilbage flere gange rundt om gitteret, indtil de rammer det. Under disse bevægelser kolliderer nogle af elektronerne med gasmolekyler og danner elektron-ion-par (elektronionisering). Antallet af sådanne ioner er proportionalt med tætheden af gasmolekyler ganget med den termioniske strøm, og disse ioner flyver til opsamleren og danner en ionstrøm. Da tætheden af gasmolekyler er proportional med trykket, estimeres trykket ved at måle ionstrømmen.
Den lave trykfølsomhed af varme katodemålere er begrænset af den fotoelektriske effekt. Elektronerne, der rammer nettet, producerer røntgenstråler, som producerer fotoelektrisk støj i ionsamleren. Dette begrænser rækkevidden af ældre varmekatodemålere til 10-8 mmHg. Kunst. og Bayard-Alpert til ca. 10-10 mm Hg. Kunst. Yderligere ledninger ved katodepotentialet i sigtelinjen mellem ionsamleren og gitteret forhindrer denne effekt. I ekstraktionstypen tiltrækkes ionerne ikke af tråden, men af den åbne kegle. Da ionerne ikke kan bestemme, hvilken del af keglen de skal ramme, passerer de gennem hullet og danner en ionstråle. Denne ionstråle kan overføres til en Faraday kop.
Der er to typer koldkatodemålere: Penning-måleren (introduceret af Max Penning) og den omvendte magnetron. Den største forskel mellem dem er anodens position i forhold til katoden. Ingen af dem har en glødetråd, og hver af dem kræver spændinger op til 0,4 kV for at fungere. Inverterede magnetroner kan måle tryk op til 10-12 mm Hg. Kunst.
Sådanne målere kan ikke fungere, hvis ionerne genereret af katoden rekombinerer, før de når anoden. Hvis den gennemsnitlige frie vej for gassen er mindre end manometerets dimensioner, vil strømmen på elektroden forsvinde. Den praktiske øvre grænse for det målte tryk på Penning-manometret er 10 −3 mm Hg. Kunst.
På samme måde kan koldkatodemålere muligvis ikke tænde ved meget lave tryk, da det nære fravær af gas gør det vanskeligt at etablere en elektrodestrøm - især i en Penning-måler, som bruger et symmetrisk hjælpemagnetfelt til at skabe ionbaner på ordren af meter. I den omgivende luft dannes egnede ionpar ved udsættelse for kosmisk stråling; der er truffet foranstaltninger i Penning-måleren for at lette installationen af udledningsvejen. For eksempel er elektroden i en Penning-måler sædvanligvis tilspidset præcist for at lette feltemission af elektroner.
Servicecyklusser for koldkatodemålere måles generelt i år, afhængigt af gastypen og det tryk, de drives ved. Brug af en kold katodemåler i gasser med betydelige organiske komponenter, såsom pumpeolierester, kan resultere i vækst af tynde kulstoffilm inde i måleren, som i sidste ende kortslutter måleelektroderne eller forhindrer udledningsstigenerering.
Manometer anvendes i alle tilfælde, hvor det er nødvendigt at kende, styre og regulere trykket. Oftest bruges trykmålere i termisk energiteknik, i kemiske, petrokemiske virksomheder og fødevareindustrivirksomheder.
Ganske ofte er tilfældene med trykmålere, der bruges til at måle trykket af gasser, malet i forskellige farver. Så trykmålere med en blå kropsfarve er designet til at måle ilttryk. Manometre til ammoniak har en gul farve på sagen, hvid - for acetylen, mørkegrøn - for brint, grålig-grøn - for klor. Manometre til propan og andre brændbare gasser har en rød kasse. Den sorte krop har trykmålere designet til at arbejde med ikke-brændbare gasser.