Давление - это физическая величина, характеризующая интенсивность сил, действующих на какую-либо поверхность тела по направлениям, перпендикулярным этой поверхности. Единицей давления в системе СИ является паскаль (Па). 1кПА = 1 Н/м кв. Из-за малости этой величины в технике применяют кратные единицы—килоПаскаль (1 кПа =1000 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 1000 000 Па). В некоторых случаях используют внесистемные единицы—килограмм-сила на квадратный сантиметр (кГ/см кв.), бар
(1 бар = 100 000Па = 0,1МПа = 1,02 кГ/см кв.). Единиц кГ/см кв. иногда называют технической атмосферой (ат).
В зависимости от системы отсчёта различают давление абсолютное и условное.
Абсолютным называют давление, отсчитываемое от абсолютного вакуума.
Условное давление отсчитывается от некоторой величины, принятой за нуль. Чаще всего в качестве нулевого принимают атмосферное давление, В этом случае давление выше атмосферного называют избыточным, а ниже атмосферного – разрежением, или вакуумметрическим давлением. Последнее выражается в единицах давления со знаком «минус». В необходимых случаях абсолютное давление может быть определено по измеренному избыточному или вакуумметрическому давлению:
Рабс = ратм + ризм,
где рабс - абсолютное давление; р атм - атмосферное давление; ризм - измеренное давление («+» для избыточного давления, «-» для вакуумметрического).
Названия приборов, предназначенных для измерений давлений, соответствуют их назначению:
- манометры абсолютного давления;
- манометры избыточного давления или просто манометры;
- вакуумметры, мановакуумметры.
Манометры абсолютного давления, предназначенный для измерения атмосферного давления, называются барометром.
Для измерения малых избыточных давлений и разрежений (до + 0,04 МПа) применяют приборы, называемые соответственно напоро- и тягомерами или комбинированные приборы—тягонапоромеры.
Манометры с трубчатой пружиной широко применяют для изменения давления и разрежения в различных производственных процессах. Их преимущество: простота устройства, надежность в работе, компактность, большой диапазон измерения - от 0,2 до 10 000 кгс/см2 (0,02 - 1000 МПа).
Принцип действия манометров с одновитковой трубчатой пружиной, основан на уравновешивании неизвестного давления с известной силой упругой деформации трубчатой пружины. Под действием давления сечение трубки стремиться принять круглую форму, вследствие чего трубка разворачивается на величину, пропорциональную давлению. При снижении давления до атмосферного трубка принимает первоначальную форму.
Общий вид манометра с трубчатой пружиной показан на рисунке 1.
Основной деталью манометра является одновитковая трубчатая пружина 3, представляющая собой согнутую по окружности трубку с сечением в форме эллипса или овала. Трубчатая пружина изготовляется из бронзы, латуни или стали в зависимости от назначения прибора и пределов измерения. Один конец трубки впаян в держатель 2 со штуцером 1, который предназначен для присоединения манометра к источнику давления. Второй конец трубки свободный, герметически закрыт. Держатель имеет плату 4, которая винтами крепится к корпусу прибора. На этой плате при помощи двух винтов 5 укреплен передаточный механизм. К свободному концу трубчатой пружины шарнирно присоединена тяга 10. Другой конец этой тяги присоединяется к хвостовику зубчатого сектора 3. Хвостовик зубчатого сектора имеет прорезь (кулису), вдоль которой при регулировке прибора можно перемещать конец тяги 10. Зубчатый сектор удерживается на оси 9 и входит в зацепление с маленькой шестеренкой, называемой трибкой. Трибка жестко насажена на ось стрелки. Для устранения мертвого хода стрелки, при снятии давления, манометр снабжается упругим волоском в специальной формы, изготовленным из фосфористой бронзы. Внутренний конец волоска крепится к оси стрелки, а внешний - к неподвижной части прибора.
Под воздействием давления внутри трубки свободный конец её перемещается и тянет за собой тягу 10 и поворачивает зубчатый сектор и трубку, на оси которой насажена стрелка. Конец стрелки показывает на шкале прибора величину измеряемого давления. Максимальный угол раскручивания трубчатой пружины при верхнем пределе измерения (конечном значении шкалы) составляет 6° - 8°. Увеличение угла поворота стрелки достигается с помощью передаточно -множительного механизма (зубчатого сектора и трибки).
Рисунок 1- Манометр с трубчатой пружиной