Budowa i rodzaje manometrów

Manometry są bez wątpienia ważnym elementem każdej instalacji przesyłającej lub wykorzystującej media pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego. Czym właściwie są manometry, jak są zbudowane i jakie ich rodzaje można wyróżnić? O tym piszemy poniżej.

Manometr - co to właściwie jest?

Manometry to urządzenia służące do pomiaru ciśnienia względnego cieczy i gazów. W praktyce oznacza to, że umożliwiają pomiar ciśnienia mediów znajdujących się wewnątrz instalacji w porównaniu z ciśnieniem otoczenia. Nie należy ich zatem mylić z barometrami, które mierzą ciśnienie atmosferyczne. Podobnie ma się kwestia z wakuometrami - te przyrządy mierzą podciśnienie.

Jak zbudowane są manometry?

Budowa manometru jest ściśle powiązana z jego typem. Biorąc to pod uwagę, można wyróżnić trzy główne rodzaje tych urządzeń:

Manometry membranowe

W każdym modelu manometru tego typu wykorzystuje się element pomiarowy w postaci połączonych ze sobą cienkich membran (płaskich lub falistych). Membrany te są zaciśnięte pomiędzy dwoma kołnierzami i połączone ogniwem z mechanizmem wskazówkowym - gdy na membranie pojawi się ciśnienie, ugina się ona, przekazując ruch na wskaźnik. Obudowy manometrów membranowych wykonuje się z żeliwa lub w całości ze stali nierdzewnej. Takie manometry wykorzystuje się do pomiaru nadciśnienia czystych i agresywnych mediów gazowych lub płynnych, np. w gazownictwie, energetyce czy przemyśle naftowym.

Manometr membranowy stosuje się najczęściej w dwóch przypadkach:

• W układach pracujących przy dużych przeciążeniach (nawet będących 10-krotnością zakresu pomiarowego), pulsacjach lub skokach ciśnienia - membrana zabezpiecza wtedy mechanizm pomiarowy przed uszkodzeniami spowodowanymi wysokim ciśnieniem.
• W układach pracujących na niskich ciśnieniach (do 600 mbar), przy mediach ciekłych i gazowych o dużej wilgotności, gdzie inny typ manometru nie pozwalałby uzyskać odczytu z właściwą dokładnością wskazania.

Ze względu na obecność membrany, manometry tego typu mogą być mylone z separatorami membranowymi - jest to poważny błąd, który może doprowadzić do uszkodzenia urządzenia. Na szczęście te dwa przyrządy można od siebie stosunkowo łatwo odróżnić po tym, jak zbudowane jest przyłącze pomiarowe. W separatorze medium ma bezpośredni kontakt z „otwartą” membraną - pozwala to na pracę z brudnymi mediami, w których znajdują się gęste lub zlepiające cząstki stałe. Standardowe przyłącze manometru membranowego ma postać gwintowanego króćca przyłączeniowego z wąskim otworem wlotowym - nieodpowiednie medium może go więc zatkać. Warto jednak pamiętać, że na zamówienie można wykonać również manometry membranowe z otwartym kołnierzem łączącym.

Manometry puszkowe

Te manometry stosowane są jedynie do pomiaru suchych mediów gazowych o niskim ciśnieniu/podciśnieniu. W zależności od modelu manometru można trafić na urządzenia o rozpiętości zakresów ciśnienia między -600 a +600 mbar. Urządzenia pomiarowe tego typu wykorzystuje się przy monitorowaniu filtrów, w pompach próżniowych, niskociśnieniowych układach pneumatycznych oraz innych instalacjach niskiego ciśnienia, w których wymagana jest duża precyzja pomiaru. Nie należy ich natomiast stosować przy bardzo wilgotnych i mokrych mediach, ponieważ mogą się one kondensować w puszce, wypaczając tym samym wyniki pomiarów. Warto w tym miejscu nadmienić, że dostępne są również modele wykonane w całości z materiałów nierdzewnych, co pozwala wykorzystywać je przy agresywnych oparach i gazach.

Nazwa tego rodzaju manometrów bierze się od jego elementu pomiarowego, który ma postać puszki. W jej wnętrzu znajdują się dwie membrany połączone ze sobą na całej długości obwodu, a jedna z nich ma otwór, przez który doprowadzane jest ciśnienie. Oddziałuje ono na wewnętrzną stronę puszki, co doprowadza do jej rozszerzania się lub kurczenia wraz ze zmianami ciśnienia. Ugięcia na membranie są przekazywane za pomocą dźwigni na ruch obrotowy wskaźnika, który umożliwia odczyt ciśnienia na tarczy manometru.

Manometry z rurką Bourdona

Tzw. rurka Bourdona to bez wątpienia najszerzej wykorzystywany element pomiarowy manometrów - jej budowa pozwala na bardzo szeroki zakres zastosowania. Manometry z rurką Bourdona montuje się w najróżniejszych instalacjach, takich jak ciepłownicze, próżniowe, sprężonego powietrza, gazów medycznych, hydrauliki siłowej i wodnej oraz wielu innych. Dostępne są zarówno standardowe modele, jak i warianty o zwiększonej odporności na wysokie temperatury oraz korozję. Standardowy mechanizm rurkowy daje możliwość zastosowania takiego urządzenia pomiarowego do mediów gazowych i płynnych, które nie są gęste, lepkie, krystaliczne i brudne.

Sama rurka Bourdona ma z jednej strony gwint i jest przymocowana do obudowy urządzenia, a z drugiej łączy się z mechanizmem wprawiającym w ruch wskazówkę. Rurka ta ma owalny kształt i ulega lekkiemu rozwinięciu pod wpływem zmiany ciśnienia (co wynika z jej tendencji do odzyskiwania okrągłego kształtu przy przyłożeniu ciśnienia), umożliwiając odczyt jego aktualnej wartości.

Inne klasyfikacje manometrów

Oprócz wymienionych wyżej typów manometrów można trafić jeszcze na następujące kategorie produktów:

• Manometry glicerynowe - ich wskazówki są zalane gliceryną, co pozwala zachować precyzję pomiaru ciśnienia nawet przy dużych wibracjach instalacji. Ich przeciwieństwem są manometry suche.
• Manometry kontaktowe - są wyposażone w mechanizm styku, który umożliwia zamykanie/otwieranie obwodu za pomocą sygnałów elektrycznych, gdy osiągnięta zostanie zadana wartość ciśnienia.
• Manometry radialne - są to modele z dolnym przyłączem.
• Manometry axialne - mają przyłącze tylne.

Manometry - podsumowanie

Manometry to niezwykle ważne elementy instalacji przesyłowych, dzięki którym możliwe jest dokładne monitorowanie ciśnienia przesyłanego medium. Rodzaj manometru powinien być dostosowany do charakterystyki mierzonych substancji.