Snímače tlaku a mechanických veličin

Snímače tlaku a mechanických veličin

Tlak vyjadřuje plošný účinek síly a je určen diferenciálním podílem síly a plochy k ní kolmé

Hlavní jednotkou tlaku je pascal (Pa). Je to tlak, který vyvolá síla jednoho newtonu rovnoměrně rozložená na ploše 1 m2, kolmé ke směru síly.

Statický tlak má charakter skaláru, dynamický tlak je vektorem, u něhož orientace směru je totožná s vektorem rychlosti proudění. Přístroje pro měření tlaku se nazývají tlakoměry.

Hydrostatické tlakoměry

Princip činnosti je založen na účinku hydrostatického tlaku, který vyvozuje sloupec kapaliny o výšce h a hustotě r

Mírou tlaku je výška kapalinového sloupce h a měření tlaku je tak převedeno na měření délek. Protože hustota kapaliny je funkcí teploty, je i údaj hydrostatického tlakoměru závislý na teplotě. Jako tlakoměrné kapaliny se používá nejčastěji rtuti, vody, příp. alkoholu či tetrachloru. Délka trubic bývá maximálně 1,5 m, a tím je dán i rozsah měření tj. např. 0,2 MPa pro rtuť, nebo 15 kPa pro vodu.

Hydrostatické tlakoměry jsou většinou jednoduché, spolehlivé a přesné přístroje, používané zejména k laboratorním účelům, jejich nevýhodou je skutečnost, že neposkytují signál vhodný pro dálkový přenos a pro další zpracování v řídicích obvodech.

Deformační tlakoměry

Princip funkce deformačních tlakoměrů je založen na pružné deformaci, a tím i na změně geometrického tvaru vhodných tlakoměrných prvků, vlivem působení měřeného tlaku. Nejčastěji používanými deformačními prvky jsou Bourdonova trubice, membrána, krabice a vlnovec. Deformační prvky se zhotovují z uhlíkových a niklových ocelí, z mosazi, z fosforového a beryliového bronzu a dalších vhodných slitin.

a) Bourdonova trubice b) membrána c) krabice d) vlnovec

Obr. Deformační prvky

Trubicové tlakoměry (tlakoměry Bourdonovy) jsou nejpoužívanějším typem deformačních tlakoměrů. Tlakoměrným prvkem je Bourdonova trubice, což je trubice eliptického průřezu stočená do kruhového oblouku, spirály nebo šroubovice. Jedním koncem je trubice pevně spojena s tělesem, opatřeným závitem pro připojení tlaku. Volný konec trubice je uzavřen a spojen přes převodové ústrojí s ukazovatelem na stupnici. Při působení tlaku se snaží eliptický průřez změnit v kruhový a zakřivení oblouku, do kterého je trubice stočena, se přitom zvětšuje. Pro nízké tlaky je trubice mosazná a má plošší profil, pro vysoké tlaky je ocelová a blíží se kruhovému profilu. Měřicí rozsahy trubicových tlakoměrů bývají od 0 do 0,5 MPa až 2 000 MPa. Těmito přístroji lze měřit i podtlaky. Vyrábějí se ve třídách přesnosti 0,6 a 1 (kontrolní manometry) a dále ve třídách přesnosti 1,5; 2,5 a 4 (provozní přístroje).

Membránové tlakoměry používají jako tlakoměrného elementu kovové membrány kruhového tvaru zvlněné soustředěnými kruhy. Membrána je sevřena mezi dvěma přírubami a z jedné strany je přiváděn měřený tlak. Ten vyvolá průhyb membrány, který se přenáší na ukazatel. Závislost zdvihu na tlaku je přibližně lineární.