Очень часто к жидкостным манометрам относят приборы, измери­тельная система которых хотя и содержит в качестве одного из элемен­тов жидкость, но по принципу действия в корне отличается от жидкост­ных манометров. К таким приборам относится дифференциальный мано­метр типа „кольцевые весы" (рис. 12), состоящий из тороидального кор­пуса 1, внутренняя полость которого в верхней части разделена перего­родкой 2, а нижняя часть до половины заполнена жидкостью 4. Таким образом, корпус имеет две измерительные камеры А и Б, в которые че­рез гибкие шланги подаются измеряемые давления Р\ и рг- Корпус мо­жет поворачиваться относительно опоры 3, расположенной в его геомет­рическом центре. К нижней части корпуса прикреплен противовес 5.

При равенстве давлений в камерах Л и Б корпус прибора располага­ется в соответствии с рис. 12, а. Если одно из давлений больше другого, например, р\ ~> Рг, то под действием разности давлений Ар — Pi ~ Рг, воздействующей на перегородку, корпус повернется на определенный угол а, а уровни жидкости внутри корпуса займут положения, соответ­ствующие рис. 12, б. При этом уравнения равновесия измерительной сис­темы принимают вид

Ар • F • /?i = m • g • R2 • sin a, 1   (2 23)

Ap=H-p-g,        f

Рис. 12. Дифференциальный манометр типа „Кольцевые весы"

где F — площадь перегородки (внутренняя площадь поперечного сечения тороида); R\ — средний радиус тороида; Л 2 — расстояние от оси враще­ния до центра тяжести противовеса; т — масса противовеса; g — ускоре­ние свободного падения; а — угол поворота корпуса.

Принимая во внимание, что на стенки корпуса давление действует перпендикулярно к поверхности, т. е. вызываемые этим силы направле­ны к оси вращения корпуса и не могут создать момента вращения, урав­нение измерений принимает вид

sin a.

(2.24)

Таким образом, давление определяется массой противовеса, геомет­рическими параметрами прибора и углом поворота корпуса, а роль за­полняющей измерительную систему жидкости сводится к созданию жид­костного затвора между камерами А и Б. Поэтому по виду первичного преобразования — давления в силу, действующую на перегородку, — прибор аналогичен поршневым манометрам.

Еще в большей мере сказанное относится к колокольным маномет рам, применяемым в качестве образцовых и эталонных приборов. Основ­ные элементы измерительной системы манометра (рис. 13) : наполовину заполненный водой сосуд 5, цилиндрический колокол 3, подвеска 2 с чашкой б для наложения грузов 7, рычаг 1 весового компаратора с ука­зателем положения равновесия 8 и подвески 9 с тарировочным грузом 10. Измеряемое давление подводится под колокол трубкой 4.

Измерительной камерой прибора является внутренняя полость коло­кола, ограниченная дном и внутренней поверхностью цилиндрической

Рис. 13. Измерительная система манометра

части колокола и свободной поверхностью жидкости в его нижней части. При проведении измерений камера предварительно сообщается с атмо­сферным давлением и вес частично погруженного в жидкость колокола уравновешивается тарировочным грузом 10. Тогда при подаче в камеру измеряемого давления для сохранения положения равновесия на чашку б необходимо наложить грузы 7, вес которых и является мерой измеря­емого давления. При этом давление в камере будет уравновешиваться противодавлением столба жидкости в кольцевом зазоре между наруж­ной поверхностью колокола и внутренней поверхностью сосуда 5. Таким образом, роль жидкости так же, как и в вышеописанном приборе, огра­ничивается созданием жидкостного затвора для удержания давления в измерительной камере, так как составляющими сил давления на боко­вую поверхность колокола в вертикальном направлении при условии со­блюдения технологии его изготовления можно пренебречь. Уравнение измерений колокольного манометра имеет вид

=    т’ 8 F

(2.25)

где ри — избыточное давление внутри камеры; т — масса грузов, необ­ходимая для уравновешивания давления; g — ускорение свободного па­дения; F — площадь дна колокола; рв и р — плотность воздуха и мате­риала грузов, соответственно.

Уравнение (2.25) по своей структуре полностью соответствует урав­нению измерений грузопоршневых манометров. Указанное нашло отра­жение в наименовании рассматриваемой группы приборов — „жидкост-но-поршневые манометры". С другой стороны, согласно (2.25) коло­кольный манометр может быть аттестован поэлементным фундаменталь­ным методом. Поэтому в нашей стране и за рубежом на их основе созда­ны государственные эталоны в области микроманометрии, которые ат­тестуются по результатам измерения массы, ускорения и площади, т. е. в конечном итоге сводятся к единицам основных физических величин — массе, длине, времени.

Контрольный вопрос № 3

Влияют ли изменения плотности затворной жидкости, за-»  полняющей манометр типа „кольцевые весы", на их показания при измерении давления?

Если „да" — см. с. 39. если „нет" — см. с. 41.

Обратите внимание: