Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Mechanické diferenční tlakoměry s magnetickou spojkou

číslo 8-9/2004

Mechanické diferenční tlakoměry s magnetickou spojkou

Široký sortiment diferenčních tlakoměrů využívajících jednoduché uspořádání s magnetickou spojkou nabízí firma Hirlekar Precision z Indie (obr. 1). Ve světě se lze s jejími výrobky setkat pod různými značkami. V Evropě jsou to Dresser/Ashcroft, Druck & Temperatur Leitenberger, Fima Nuova, Badotherm, Rototherrm UK, v USA Dynamic Systems Controls aj. Obr. 1. Charakteristickými znaky výrobků Hirlekar Precision jsou jednoduchost, kvalitní řemeslné zpracování, variabilita spočívající v možnosti volby materiálu a rozměrů ciferníku s ukazatelem a stavebnicové řešení spínacích kontaktů.

Jednoduchý princip – různá konstrukční řešení

Obecně vzato, základním stavebním prvkem mechanických rozdílových tlakoměrů je deformační člen, na který z každé strany působí jeden z měřených tlaků tak, že silové účinky obou tlaků se navzájem odečítají. Deformačním členem může být např. membrána nebo píst podepřený pružinou. Výchylka deformačního členu se přenáší na ukazatel přístroje, popř. spínací kontakt. Zde nastává problém: Protože měřené médium obklopuje membránu či píst z obou stran, pohyb se přenáší z prostoru zaplněného měřeným médiem, a tudíž je třeba pohybující se táhlo či hřídelku utěsnit. Jistě si lze představit ucpávku či pružnou těsnicí manžetu. Kluzné tření v těsnicím prvku však vede k nárůstu prahové citlivosti přístroje a jeho hystereze. Velikost tření se přitom mění s opotřebením, popř. s vlastnostmi média přicházejícího k ucpávce.

Obr. 2.

Důvtipné řešení používá např. firma WIKA v diferenčních tlakoměrech typu 732 (obr. 2). K přenosu pohybu zde slouží hřídelka vsunutá do dlouhé ocelové manžety. Jeden konec manžety je přivařen k hřídelce, druhý k tělesu přístroje. Pootočením hřídelky se manžeta zkrucuje a zároveň působí jako torzní pružina. Výhodou tohoto řešení je dokonale těsné provedení, které se neopotřebovává a v běžném provozu se nemůže vyskytnout netěsnost. Nevýhodou je, že silové působení torzní manžety zmenšuje citlivost přístroje. Z tohoto stavu vyplývá požadavek na větší plochu membrány, a tedy i na rozměry a hmotnost tlakoměru.

V přístrojích firmy Hirlekar Precision se využívá jednoduché řešení, jehož podstatou je magnetická spojka (obr. 3). Deformačním členem je např. píst podepřený pružinou, který se pohybuje ve válcové dutině vytvořené v tělese z nemagnetického materiálu. Součástí pístu je permanentní magnet, který plní funkci hnacího magnetu. Těsně vedle válce s pístem, avšak mimo prostory přicházející do styku s měřeným médiem, je uložen otočný hnaný magnet, jenž se pootáčí vlivem silového působení hnacího magnetu. Hnaný magnet je spojen s ukazatelem přístroje.

Píst je ve válci obvykle uložen dosti volně, aby se pohyboval s co nejmenším třením a nezmenšovala se citlivost přístroje. Důsledkem toho je průsak média kolem pístu ze strany většího tlaku na stranu s menším tlakem. V aplikacích, kde by průsak vadil, jakož i pro menší měřicí rozsahy se používá membránový systém: deformačním členem je poddajná membrána podepřená pružinou. Membrána přes táhlo posouvá hnací magnet (obr. 4).

Obr. 3.

Výhody jednoduchého řešení se spínací funkcí

Použitý měřicí princip má jednu specifickou výhodu: do blízkosti hnacího magnetu lze umístit jazýčkové relé reagující na polohu pístu. Tím se získají spínací, popř. rozpínací kontakty. Úroveň sepnutí se jednoduše nastaví změnou polohy jazýčkového relé.

Magnetická spojka a jazýčkové relé nejsou v technice ničím novým; takovéto přístroje mohou být na světě jistě i déle než sto let. Otázka je, proč si je ve větší míře trh žádá až dnes. V této souvislosti se nabízí jeden obecnější postřeh: Tak, jak se na jedné straně prosazují v masovém měřítku složité řídicí systémy, roste na druhé straně i potřeba úplně jednoduchých regulačních, indikačních a popř. kontrolních prvků. K tomu lze najít několik vysvětlení. Moderní řídicí systém dokáže zpracovávat velké množství údajů z mnoha měřicích míst. Vedle těch klíčových, která budou zajištěna technicky dokonalými a přesnými snímači, je zde ovšem i mnoho podružných měřicích míst, odkud postačí dvoustavová informace, přičemž rozhodujícím kritériem bude nízká cena a přijatelná provozní spolehlivost čidla. Druhým vysvětlením je potřeba pojistit funkci složitých systémů úplně jednoduchým přístrojem, takovým, jejž dokáže svým rozhledem obsáhnout každý provozní elektrikář či zámečník.

Obr. 4.

Pro úplnost je třeba dodat, že jednoduchý rozdílový tlakoměr lze nalézt i mezi výrobky firmy WIKA. Firma Hirlekar Precision však nabízí široký sortiment těchto přístrojů ve velkém počtu variant určených pro široké spektrum provozních podmínek.

Široká nabídka provedení

Těleso přístroje může být zhotoveno z hliníkové slitiny, mosazi, korozivzdorné oceli nebo z plastu. Ostatní součásti přicházející do styku s měřeným médiem jsou z korozivzdorné oceli, pryže NBR, popř. z vitonu či PTFE (teflon).

Oboustranný (tzv. statický) tlak může být až do 40 MPa. Přístroje jsou konstruovány tak, aby snášely jednostranné přetížení tlakem až do výše uvedeného oboustranného tlaku, je-li toto přetížení orientováno ze strany většího tlaku. V praxi to znamená, že přístroje lze instalovat i bez tří- nebo pěticestné ventilové armatury. Při uvádění do provozu je pouze třeba dbát na to, aby přívody tlaku byly otevřeny ve správném pořadí.

Obr. 5.

Nejmenší měřicí rozsah tlakoměrů s membránou je 0 až 250 Pa, měřicí rozsahy pístových manometrů jsou od 0 až 25 kPa do 0 až 1 MPa rozdílu tlaků.

Spínací, popř. přepínací kontakt je řešen jako přídavný prvek namontovaný zvenku na měřidle. Měřidlo lze opatřit jedním nebo dvěma spínacími kontakty (obr. 5). Použitá stavebnicová koncepce umožňuje dodávat varianty sestavené podle přání zákazníka v krátkých dodacích lhůtách.

Výrobce nabízí každý typ tlakoměru v několika variantách s ciferníky různé velikosti – o průměru od 50 do 150 mm (obr. 6). Možná je i varianta s glycerinovou tlumicí náplní, jakož i provedení do prostředí s nebezpečím výbuchu (Exd).

Daň za jednoduchost

Daní za jednoduchost řešení jsou určité principiální nevýhody. K nim patří poměrně malý rozsah magnetické spojky, která v daném konstrukčním uspořádání dovoluje použít stupnici o rozpětí pouze 90°. Obr. 6. Dále je to přesnost měření pohybující se okolo ±2 % z měřicího rozsahu; k tomu je třeba připočítat poměrně velkou hysterezi asi 5 až 10 %. Tato hystereze je dána vlastnostmi magnetické spojky a na rozdíl od hystereze způsobené mechanickou ucpávkou je stabilní a nezávisí na opotřebení. Tlakoměry se kalibrují tak, aby ukazovaly přesně buď při stoupajícím tlaku (základní provedení), nebo při klesajícím tlaku (zvláštní požadavek). Protože přenos výchylky prostřednictvím magnetické spojky není lineární, mají přístroje nelineární stupnici. Počátek měřicího rozsahu je potlačený a přístroj se kalibruje v rozmezí 20 až 100 %.

Hlavní oblasti použití

Diferenční tlakoměry od firmy Hirlekar Precision najdou uplatnění např. v těchto aplikacích:

  • kontrola zanesení filtrů plynů a kapalin,
  • kontrola chodu čerpadel a ventilátorů,
  • měření průtoku kapalin a plynů průřezovými měřidly,
  • měření průtoku rychlostní sondou,
  • rozdělování průtoku do několika větví potrubního systému,
  • měření tlakového spádu na výměnících tepla,
  • kontrola odsávacích a větracích systémů včetně zjišťování směru proudění,
  • měření výšky hladiny v nádobách s přetlakem nebo podtlakem nad hladinou.

Diferenční tlakoměry Hirlekar Precision mají dobrý vzhled, působí solidně a lze je pořídit za velmi přijatelnou cenu. Patří k méně obvyklým přístrojům, které s výhodou ozvláštní leckteré technologické zařízení, u něhož je použití podobných měřidel zatím nezvyklé.

Rozdílové tlakoměry zmíněné v článku dodává firma BHV senzory.

Jan Vaculík, BHV senzory

BHV senzory
160 00 Praha 6 - Sedlec
Suchdolská 4
tel.: 220 920 253
tel./fax: 220 922 036
e-mail: bhvsenzory@bhvsenzory.cz
http://www.bhvsenzory.cz

Inzerce zpět