В этом разделе рассмотрены конструктивные исполнения корпусов манометрических приборов, разновидностей присоединительных штуцеров, а также виды технических стекол, внешнее оформление шкал.
При разработке технологического оборудования, организации измерительных процессов в различных режимах испытаний и исследований, замене и др. конструктивное исполнение манометрических приборов может являться одним из основных лимитирующих параметров.
Как правило, после определения измеряемого давления задаются габаритные размеры прибора, особенности исполнения, присоединительные размеры.
Рекомендуемые диапазоны измерения для манометрических приборов, согласно требованиям ГОСТ 2405-88/2-5/, представлены в табл.1.2 раздела 1.4 настоящего пособия.
Основные диаметры корпусов показывающих манометров, выпускаемых как в СНГ, так и в зарубежных странах, как представлено в разделе 1.4, следующие: 40, 50, 63(60), 100, 160 и 250 мм. Диаметр корпуса 60 мм может использоваться только теми предприятиями, которые производили манометры с такими размерами корпусов до ввода в действие ГОСТ 2405-88/2-5/. В настоящее время вышеуказанный отечественный стандарт /2-5/ и европейские нормы рекомендуют выпуск манометров с диаметром корпуса 63 мм. Европейские нормы EN, нормы ряда азиатских стран также допускают изготовление, наряду с отмеченными выше, показывающих манометров в корпусе диаметром 80 и 150 мм. Манометры с такими диаметрами корпусов могут производиться и нашей стране.
Традиционно корпуса манометрических приборов имеют правильную цилиндрическую форму. Однако при использовании в приборах пружин малого диаметра навивки вид корпуса может иметь более оптимальную форму, изготавливаемые из пластика или металла. На рис.2.4, как пример, представлены разработанные в компании НПО «ЮМАС» манометры с усеченным корпусом. Такие приборы ниже по стоимости, по сравнению с аналогами и более эргономичны.
|
а) |
б) |
в) |
Рис.2.4. Вид показывающих манометрических приборов с усеченным корпусом: а – 63мм; б – 100мм; в – 160мм.
Усеченность корпуса использована с целью снижения металлоемкости также в ряде конструкций взрывозащищенных исполнений манометрических приборов с взрывобезопасной оболочкой.
В большинстве моделей корпуса манометрических приборов имеют цилиндрическую форму, как например, показанные на рис. 2.5.
Рис.2.5. Вид корпусов из углеродистой стали.
Материалы для изготовления корпусов манометрических приборов могут быть следующими: углеродистая сталь, различные виды пластиков, нержавеющие стали, сплавы различных металлов, включая алюминий, латунь и др.
Традиционно в нашей стране корпуса манометрических приборов изготавливались из углеродистой стали, которая не имеет высокой стоимости по сравнению с нержавеющей, но требует дополнительной защиты от внешней коррозии. Как правило, такой защитой служила и продолжает активно использоваться покраска. Наиболее распространены высокотемпературная алкидная, порошковая и др. виды красителей для технических приборов. Для защиты поверхности от коррозии могут применяться гальванические покрытия.
Из металла может изготавливаться и обечайка. С целью снижения себестоимости обечайку в некоторых моделях могут производить из различных пластиков. В таких конструкциях могут устанавливаться как технические стекла, не изменяющее прозрачности во времени, так и стекла, изготавливаемые из листового полимерного материала или литое.
В традиционных конструкциях, представленных на рис.2.5 обечайка монтируется непосредственно на корпус. В приборах малых диаметров (40,50,63мм), как правило, она устанавливается по плотной посадке. При больших размерах (100, 160, 250 мм) обечайка фиксируется на корпусе с помощью винтов или саморезов.
Варианты изготовления корпусов из углеродистой стали не столь велики. Традиционные цилиндрические корпуса и модели, дополненные передним или задним фланцами, которые описаны ниже.
С целью снижения себестоимости прибора стекло может изготавливаться из синтетической массы (рис.2.6) и монтироваться непосредственно в корпус прибора, исключая обечайку как дополнительное изделие.
|
а)
|
б) |
Рис.2.6. Вид стекла (а), изготовленного из пластика, и предназначенного для непосредственного монтажа в корпус и вид прибора (б) с таким стеклом.
Пластики, как, например, полистирол, АВS-состав наиболее часто применяют для изготовления корпусов недорогих приборов малых диаметров и некоторые компании из пластика изготавливают стекла приборов 100 и 160 мм. Из обычных пластиков могут изготавливаться корпуса и стекла приборов сантехнического применения. Преимуществом пластиков может служить возможность широкого ряда конструктивных исполнений. Так, как пример, на рис.2.7 показан пластмассовый корпус с проушинами, обеспечивающие ему возможность крепления на поверхности.
Рис.2.7. Вид пластмассового корпуса с крепежными проушинами.
Пластики с особыми характеристиками, как правило, это определенная химическая устойчивость при высоких механических свойствах, зачастую превышающая углеродистые и нержавеющие стали, могут применяться в приборах специального назначения. К таким, например, могут быть отнесены специальные манометрические приборы для химических производств.
В последние десятилетия в нашей стране начали активно внедряться корпуса из нержавеющей стали. Более высокая стоимость по сравнению с корпусами из углеродистой стали и пластиков с лихвой компенсируется долговременностью использования, существенно более высокой степенью защиты прибора от проникновения пыли, воды, а также несомненно более эстетичным, по сравнению с корпусами из углеродистой стали или пластиков, видом по прошествии даже нескольких лет эксплуатации приборов.
Нержавеющая сталь, применяемая для изготовления корпусов, 304 и 316.
Конструктивно корпуса из нержавеющей стали имеют два основных исполнения: с завальцовкой обечайки (рис.2.8а) и с крупнорезьбовым соединением (байонет) обечайки и корпуса (рис.2.8б).
|
а)
|
б) |
Рис.2.8. Вид манометров с корпусами с завальцовкой (а) и байонетом (б).
Завальцовка применяется в приборах экономварианта в случаях, когда не предусматриваются работы по их в последующем регулировке, т.е. практически неразборный вариант. Такие корпуса применяются на корпусах малых диаметров, а также на корпусах 100 и даже 150 мм, когда стоимость прибора является определяющей.
Байонет, т.е. крупнорезьбовое соединение обечайки и корпуса (рис.2.9.) используется наиболее часто в высококачественных приборах больших диаметров (100, 160, 250 мм), хотя некоторые производители устанавливают такие корпуса на приборы малых приборов (63, 50, 40 мм). Соединение байонет может обеспечивать защиту прибора от проникновения пыли и воды практически до IP68.
Рис.2.9. Вид корпусов из нержавеющей стали с видом соединения байонет.
Фланцы передние или задние являются разновидностью классических корпусов и предназначены для крепления приборов на монтажных панелях.
Фланцы показывающих и сигнализирующих манометрических приборов для их крепления на монтажных панелях закрепляются на корпусе или обечайке измерителя. На рис.2.10 показан, как пример, вид фланцев, применяемых в практике производства наиболее часто.
|
а) |
б) |
Рис.2.10. Вид фланцев, используемых для крепления приборов: а) сплошной; б) кольцевой.
Сплошной фланец (рис.2.10а) крепится к задней стенке прибора и служит основой для его крепления к панели. Обрез фланца по хорде применяется в приборах с радиальным расположением штуцера с целью удобства подключения подводящей арматуры. Манометрические приборы с торцевым расположением штуцера традиционно изготавливаются с круглыми фланцами без обрезки.
При необходимости более глубокой установки прибора в монтажной панели изготавливаются фланцы кольцевые, фиксируемые на корпусе или на обечайке прибора. Этим определяется вид 1 или вид 2 формы кольцевого фланца, показанные на рис.2.10б.
Вид отверстий в производимых фланцах могут иметь как круглую, так и продолговатую форму с целью корректировки положения прибора после его монтажа, как это показано на рис.2.11.
|
а) |
|
Рис.2.11. Вид фланцев показывающих манометрических приборов: а – с пазообразным видом отверстий; б – с круглыми отверстиями.
Другим методом крепления манометрического прибора на панели может быть корпус со скобой.
Обечайка прибора изготавливается с бордюром (рис.2.12а), который заметно превышает диаметр корпуса (на 2-5 мм). Манометрический прибор устанавливается в гнездо с лицевой части монтажной панели. С обратной стороны панели на прибор с жестко закрепленными на торце корпуса винтами устанавливается скоба. Заворачивание барашков, гаек или винтовых бобышек приводит к упору скобы в монтажную панель и фиксации прибора в ней (2.12б,в).
В исполнении «крепежная скоба и прижимные винты на корпусе» (рис.2.12б) манометр фиксируется в установленном положении путем заворачивания барашков, неподвижно закрепленных в корпусе.
|
|
б) |
в)
|
Рис.2.12. Вид торцевых манометрических приборов:
а – с завальцовочным кантом; б - с крепежной скобой и прижимными винтами на корпусе; в - с крепежной скобой и распорными винтами.
При креплении «распорными винтами» (рис.2.12в) крепежная скоба крепится на держателе и вворачиванием распорных винтов обеспечивается фиксация положения прибора.
В модификации, представленной на рис.2.13, манометрические приборы имею квадратную форму (рис.2.13). Эти приборы отличаются только формой и размерами крепежного фланца сохраняя при этом все внутренние конструктивы.
Рис.2.13. Виды показывающих манометрических приборов в квадратных корпусах.
Расположение штуцера относительно корпуса у манометрических приборов, как видно из рис. 2.14, может быть следующее: радиальное (рис.2.14а), торцово-осевое (рис.2.14б) и торцово-смещенное (торцово-эксцентричное) (рис.2.14б). В приборах с торцовым смещением штуцера держатель размещается на расстоянии f от оси манометра.
Большинство манометрических приборов, производимых отечественными компаниями, и, соответственно, потребляемых заказчиками имеют относительно корпуса радиальное расположение штуцера (рис.2.14а).
По виду держателя можно предположить некоторые конструктивные особенности прибора. Так, квадрат держателя указывает на токарный метод его изготовления и, соответственно, крепление к корпусу прибора осуществляется винтами, головки которых выступают на заднем торце этого корпуса. Кроме этого, размер этих винтов, расстояния между точками их монтажа могут представлять информацию по надежности такого прибора при механическом воздействии на его корпус.
|
|
а) |
|
|
б) |
|
|
в) |
Рис. 2.14. Схема и вид исполнения показывающих манометров с различным расположением штуцера:
а – радиальное; б – торцово-осевое;
в – торцово-смещенное
Многие годы отечественные предприятия производили и продолжают производство манометрических приборов с держателем, изготавливаемым методом горячей штамповки. Внешне такая конструкция отличается округлым видом держателя, проходящим через корпус прибора, и креплением как к задней стенке корпуса, так в моделях некоторых производителей и к боковой образующей этого корпуса.
Однако необходимо быть внимательным и различать приборы со сверхэкономным держателем круглой формы, изготавливаемыми некоторыми азиатскими компаниями методом литья. Минимизированные размеры держателя, тонкие элементы крепления к задней стенке предопределяют низкую механическую надежность таких приборов. Хотя при любой конструкции держателя заворачивать манометр в резьбовое гнездо воздействием на корпус категорически запрещено. Не соблюдение этого требования в большинстве случаев приводит к нарушению работоспособности прибора вплоть до полного его отказа.
Центрально-осевое расположение штуцера в манометрическом приборе (рис.2.14б) предопределяет возможность подключения подводящих линий с измеряемой средой с торца манометра. При этом штуцер держателя располагается строго по центру вертикальной и горизонтальной осей задней торцевой стенки прибора. Такая конструкция особенно актуальна при жестком расположении бобышки или накидной гайки подводящей линии, при ограниченности посадочного места корпуса прибора.
Затруднения в изготовлении манометров, вакуумметров, мановакуумметров с центрально-осевым расположением штуцера у некоторых производителей сопряжены с конструктивной сложностью формы такого держателя (рис. 2.15). Сложность профиля заготовки такого держателя, нестандартность изготовления проходных каналов (показаны на рисунке линиями) приводят к тому, что лишь некоторые производители такую конструкцию принимают за основу. При этом на мировом рынке такие конструкции применяются только для приборов с малыми диаметрами корпусов (40, 50, 63 мм). Из практики наблюдений автора могут встречаться манометры с диаметром корпусов 100 и 160 мм с центрально-осевым расположением штуцера, но в таких конструкциях держатель, а, соответственно, и трубчатая пружина, механизм применены от манометра с малым диаметром корпуса, что существенно снижает долговечность и надежность работы прибора.
Рис.2.15. Вид измерительного блока манометра с центрально-осевым расположением штуцера; линией обозначен подвод измеряемой среды.
Значительно проще в изготовлении манометры, у которых эксцентрично-осевое (рис.2.14в) расположение штуцера. В этом случае, держатель располагается на периферии диаметра корпуса. Непосредственно в месте ввода держателя в корпус крепится измерительная трубчатая пружина, что существенно упрощает конструкцию. Однако у этой конструкции имеет место расстояние между осью корпуса и осью подводящего держателя (см. рис. 2.14в). При этом у различных конструкций приборов, разных типовых размеров и производителей такое расстояние может существенно варьировать. И, несомненно, монтаж таких приборов в ограниченном пространстве установки корпуса должен иметь линию подвода со свободным ходом присоединительной арматуры. Допускается жесткое закрепление подводящей арматуры, но ее смещение относительно оси прибора и соответствующее расположению штуцера манометра затруднительно.
На участке штуцера после окончания резьбовой части для исключения монтажа прибора путем его вворачивания за корпус (причины недопустимости такого действия, как и его последствия, приведены в разделе 6.4) отечест-венными производителями предусматриваются две лыски или в большинстве случаев четыре грани под ключ, в зависимости диаметра корпуса и размера штуцера, 12, 14, 17 или 22 мм.
Активное применение виброустойчивых жидконаполненных манометров предопределило большое количество конструкторских решений по герметизации корпуса, конструкциям заливных отверстий, их герметизации при транспортировке и обеспечению сообщения внутренней полости с атмосферой в рабочем состоянии и др.
Плотно закрывающая заливное отверстие резьбовая металлическая пробка 1 (рис.2.16) с эластичной уплотняющей прокладкой 2 надежно предохраняет разлив жидкости виброустойчивого манометра при транспортировке.
|
|
Рис.2.16. Вид заливного отверстия с транспортировоч-ной пробкой: 1- резьбовая транспортировочная пробка; 2 - эластичная уплотняющая прокладка; 3 – корпус. |
При эксплуатации такая пробка демонтируется и таким образом обеспечивается сообщение между внутренней полостью прибора и атмосферой. С целью уменьшения вероятности попадания посторонних предметов, пыли, воды и др. во внутреннюю полость транспортировочная пробка заменяется на эксплуатационную с малым отверстием (до 0,5 мм).
Наиболее широко распространены более простые конструктивные решения.
Резиновая пробка с ровной поверхностью, герметично закрывающая отверстие при транспортировке, прокалывается при начале эксплуатации (рис.2.17а).
|
а) |
б) | |
|
в) |
Рис.2.17. Разновидности герметизации заливного отверстия резиновыми пробками: а – с плоской поверхностью; б – с цилиндрическим выступом; в – с конусным выступом. | |
Специально изготовленные выступы различной формы (рис.2.17б,в) обеспечивают герметичность корпуса при транспортировке и удаляются, как это показано в разд.6.4, в начале эксплуатации прибора.
Интересное решение представляет собой эластичная пробка (2.18) с поворотным клапаном, представляющим собой круглый стержень с радиальным отверстием. Это отверстие соответствует проходному каналу пробки. Совпадение отверстия канала пробки и радиального отверстия стержня обеспечивает сообщение внутренней полости прибора с атмосферой. Поворот стержня на 90о, соответственно, перекрывает отверстие канала.
Рис.2.18. Вид пробки с поворотным клапаном: 1 – пробка; 2 – поворотный клапан.
Более совершенное техническое решение имеет конструкция с эластичной мембраной (рис.2.19).
Разработанная пробка герметично монтируется в отверстии безопасности, т.е. на тыльной стороне корпуса. Через это отверстие корпус может заполняться вязкой жидкостью.
Конструкция пробки (рис.2.19а) предусматривает непосредственно корпус пробки 1 с проходным каналом 2. На этот корпус монтируется эластичная мембрана 3. Это устройство герметично монтируется в отверстии безопасности тыльной стороны корпуса. Параметры мембраны выбраны такими, что колебания атмосферного давления, а также температурные расширения жидкости приводят к перемещению этой мембраны в одну или другую сторону. Свободному перемещению мембраны способствует проходной канал 2 (рис.2.19г).
|
а) | 
б) |
в) | 
г) |
Рис.2.19. Схема (а) и вид (б,в,г) пробки с эластичной мембраной: а – схема; б – вид составных частей пробки; в и г – вид пробки с сверху и снизу. 1 – корпус пробки; 2 – проходной канал; 3 – эластичная мембрана.
Одним из актуальных вопросов в современных показывающей манометрии являются особые требования к безопасности при эксплуатации манометрических приборов, чему в отечественной практике уделялось, как представляется автору, недостаточно внимания. Такие вопросы существенны, однозначно связаны с конструкцией корпуса и они более детально рассмотрены в разделе 2.3.2.
