Микроманометр колокольного типа с перемещающейся гайкой-ползунком

Микроманометр колокольного типа с перемещающейся гайкой-ползунком (рис. 34) представляет собой обычные, аналитические весы со стандартной колонкой 1, у которых к концам коромысла подвешены вверх дном колокола 17, погружающиеся частично в жидкость (спирт), находящуюся в ванночке 18. Внутри коромысла весов 6 вращается цилиндрический стержень 5 с отсчетным барабаном 4. Правый конец вращающегося стержня имеет четырехгранную форму, а на левом конце его сделана винтовая нарезка и навинчена гайка-ползунок 2, которая перемещается вдоль оси винта при помощи вилки 10. Вилка может вращаться вокруг своей оси. Одновременно с вилкой вращается и втулка 12. Втулка помещается внутри неподвижного цилиндра 13, жестко прикрепленного гайкой 14 к стенке витрины 8. Деталь 11 ввинчивается в цилиндр 13. Стопорный винт 9 служит для фиксации положения вилки относительно стержня коромысла. На левой стороне коромысла в пределах линейного перемещения гайки-ползунка нанесена шкала целых оборотов винта (место разрыва на чертеже). На барабане 4 нанесена шкала сотых долей оборота стержня 5, Уровень 15 служит для установления прибора в начальное положение. Цифрой 19 обозначен арретир. Деталь 3 служит для регулировки весов. Ванна 18 является общей для обоих колоколов; она наполняется до определенного уровня спиртом-ректификатом. Через трубки 16 вводится под колокола разность давлений, подлежащая измерениям. Наблюдения за отклонением стрелки производят при помощи микроскопа с 10-кратным увеличением.

Измерение разностей давлений микроманометром с гайкой-ползунком производят таким образом. Вначале весы должны находиться в арретированном (нерабочем) положении. Вилку 10 устанавливают в крайнее левое положение, а уровень на нуль. Отвес должен показывать вертикальное положение прибора. После этого определяют нулевое показание прибора при колеблющемся состоянии весов и вилке, отодвинутой вправо.

Для установки микроманометра в рабочее положение необходимо его снова установить в начальное положение и сообщить ему разность давлений Δp 0, которую надлежит измерить при помощи гирь и гайки-ползунка.

См. также:  Классификация манометрических приборов Продолжение

Величина силы тяжести груза Р, положенного на крышку колокола, и величина момента сил, вызванного перемещением гайки-ползунка вдоль оси винта, определяют измеряемую разность давлений.

Если считать, что колокола измерены точно и имеют одинаковые размеры, то расчетная формула микроманометра будет следующая:

 

∆p= 1F P+p XA . (87)

 

Где Р — вес гирьки, поставленной на крышку колокола,

F — площадь поперечного сечения колокола в свету,

Р — вес гайки-ползунка,

Х — величина линейного перемещения гайки от нулевого положения,

А — длина плеча коромысла.

Весы должны иметь чувствительность в спирту порядка 0,5 мг*. Основное назначение гайки-ползунка — заменять вес всех гирек от 0,5 мг до 1 г включительно.

Расчет перемещающегося приспособления (гайки-ползунка). Допустим, что для восстановления равновесия системы при положении гайки-ползунка, обозначенном цифрой 1, требуется положить на правую чашку весов груз Р (рис. 35). Тогда условие равновесия можно выразить такой формулой:

 

Ap=Lp. (88)

 

Если переместить гайку-ползунок в положение 2, то необходимая нагрузка для восстановления равновесия увеличится на ΔР. Тогда уравнение (88) примет такой вид:

 

А(Р + ΔР) = (L + х)р. (88′)

 

Вычитая левую и правую части равенства (88) из уравнения (88′) и произведя некоторые преобразования, получим:

 

P= AX∆P . (89)

 

Уравнение (89) и есть формула для расчета перемещающейся системы. Для примера приведем расчет перемещающейся системы при следующих условиях: а = 40 мм, ∆ Р = 0,5 мг, ∆ Р — чувствительность весов при погруженных в спирт чашках. Предварительно определим х. Если шаг винта, по которому перемещается гайка-ползунок, будет равен 0,5 мм, а отсчетный барабан разделен на 50 равных частей с ценой деления 0,5 мм, то одному делению барабана будет соответствовать X= 0,5 мм50 = 0,01 мм линейного перемещения гайки-ползунка. Диаметр барабана при этом будет равен примерно 8 мм. Подставляя в уравнение (89) значения а, х и ΔР, получим:

См. также:  Весовые микроманометры. Колокольный микроманометр КЭР.

P = 2Г.

 

В иностранной литературе, в особенности в английской, в качестве эталонного прибора рекомендуется микроманометр типа «Chattock». Этот прибор не может быть эталонным по следующим соображениям:

1) сравнительно невысокая чувствительность микроманометра (он реагирует на разность давлений большую, чем 0,0025 мм водяного столба) в значительной мере ограничивает диапазон работ, связанных с поддержанием единства измерений в области малых давлений;

2) наличие большого количества возможных ошибок, учет которых связан с исключительными трудностями, значительно понижает точность показаний микроманометра;

3) незначительные толчки и колебания давления вызывают разрывы поверхности раздела, что фактически делает микроманометр мало пригодным для практических целей.

Следовательно, микроманометр «Chattock» не удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к эталонным приборам.