Вимірювання вакууму ввакууметрамі

Манометри для вимірювання тиску нижче атмосферного часто називають вакуумметрами. У вакуумній апаратурі, використовуваної на металургійних заводах, найбільш широке застосування знайшли деформаційні, теплоелектричні і іонізаційні вакуумметри.

В деформаційних вакуумметрах чутливим елементом є тонкостінна серповидная трубка Бурдона, мембрана або сильфон. При зміні перепаду тисків зовнішнього (атмосферного) і внутрішнього (відповідного тиску в вимірюваної системі) змінюється радіус кривизни трубки, прогин мембрани або сильфона. Ці деформації зазвичай дуже малі, тому, як правило, використовують підсилюють пристрої, що збільшують свідчення стрілки.

Такими підсилюють пристроями можуть бути механічні системи, індукційні, ємнісні датчики та ін. Деформаційні вакуумметри дозволяють вимірювати вакуум в інтервалі 101 200 - 133,3-10 4 Па (760 - 10 4 мм рт. Ст.), Проте найбільшою чутливістю вони мають в області порівняно високих тисків і їх застосовують в основному для вимірювання тиску від 101 200 до 133,3 Па (від 760 до 1 мм рт. ст.).

Принцип роботи теплоелектріческіх вакуумметрів заснований на залежності теплопровідності розрідженого газу від його щільності, т. Е. Від кількості молекул в одиниці об'єму, здатних переносити тепло. Теплоелектріческіе вакуумметри поділяють на термопарниє вакуумметри і вакуумметри опору (рис. 1).

У термопарних вакуумметрах зі зміною тиску змінюється температура нитки розжарення, що підігрівається струмом постійної величини. Температура нитки безперервно вимірюється термопарою, спай якої припаяний до нитки. За величиною т. Е. д. з. термопари судять про тиск в лампі, з'єднаної з вакуумним об'ємом.

Термопарниє датчики випускаються в скляному балоні і з платинової ниткою розжарення або в металевому корпусі і з танталовой або нікелевої ниткою розжарення, термопара хромель-копелеві.

У датчиках вакуумметрів опору при зміні тиску змінюється опір мідної або платинової нитки, по якій пропускається стабілізований струм. Опір нитки вимірюють по бруківці схемою і за ступенем розбалансування моста судять про величину тиску в лампі, з'єднаної з вакуумною системою. Датчики опору також випускають в скляних і металевих балонах.

Для вимірювання вакууму в межах від 133,3 - 10 3 до 133,3 X 10 7 Па (від 10 3 до 10 7 мм рт. Ст.) Використовують іонізаційні датчики. З них найбільш широке поширення набула електронна іонізаційна манометрична лампа ЛМ-2 (рис. 2). У лампі є катод, сітка і колектор іонів. Нагрівається стабілізованою струмом катод еммітірует електрони, які отримують спрямоване рух до сітки. На сітку подається позитивний потенціал порядку 200В. Так як сітка виконана з тонкого дроту, електрони проскакують через сітку, далі в міру віддалення від сітки гальмуються електричним полем і потім знову повертаються до сітки. До попадання на сітку електрони здійснюють навколо неї багаторазові коливання, завдяки чому збільшується довжина пробігу кожного електрона.

Малюнок. 1. Малюнок 1. Теплоелектріческіе перетворювачі для вимірювання тиску:
а - термопарний датчик ЛТ-2; 1 - скляний балон; 2 - нитка розжарення; 3 - термопара; б - датчик опору-лення Ml-6; 1 - захисний ковпачок (в неробочому стані); 2 - металевий корпус; 3 - робоча нитка

При коливальному русі навколо сітки електрони зустрічають молекули газу і іонізують їх. Позитивні іони уловлюються колектором, виконаним у вигляді металевого циліндра, до якого прикладено негативний потенціал 25В. Кількість іонів, що потрапляють на колектор, при постійному струмі емісії залежить від щільності газу. Вимірюючи силу іонного струму, можна судити про тиск у лампі і в системі, до якої приєднана лампа.

Малюнок. 1. Малюнок 2. Схематичне зображення конструкції ионизационной лампи ЛМ-2 для вимірювання вакууму:
1 - катод; 2 - сітка; 3 - колектор

Недоліком електронних іонізаційних датчиків для вимірювання вакууму є низька стійкість розпеченого катода. який при підвищенні тиску до 1,333 Па (10 2 мм рт. ст.) згоряє протягом декількох хвилин. Тому останнім часом стали випускати іонізаційні лампи ЛМ-3 з іридієвим катодом, покритим окисом ітрію. Застосування воздухостойкость іридієвого катода дозволяє виміряти тиск в діапазоні від ГЗЗ.З • 10 2 до 133,3-10 7 Па (від 10 2 до 10 7 мм рт. Ст.) При задовільному терміні служби датчика для вимірювання тиску.

Крім розглянутих конструкцій датчиків вакуумметрів, є і багато інших, але в силу тих чи інших особливостей вони не отримали широкого застосування в промислових установках.