Принцип действия и устройство авиационных манометров
Механические манометры
Простейшими манометрами являются недистанционные механические манометры (рис.2.1) с трубчатой пружиной (манометрической трубкой Бурдона). Трубка Бурдона (1) изготавливается из бериллериевой бронзы и имеет овальное сечение.
Принцип действия манометра основан на измерении упругой деформации манометрической трубки Бурдона при подаче в её внутреннюю полость давления. С возрастанием давления овальное сечение трубки стремится принять форму окружности.
В результате свободный конец трубки перемещается во внешнюю сторону, увеличивая радиус дуги, что приводит к повороту стрелки (7) (рис.2.1), к таким манометрам относятся манометры серии МА.
Рис. 2.1. Принципиальная схема авиационных манометров МА: 1 – трубка Бурдона, 2 – тяга, 3, 4 – зубчатый сектор, 5 – стрелка, 6 – сектор, 7 – штуцер
Электрические манометры серии ЭДМУ
В электрических дистанционных унифицированных манометрах ЭДМУ в качестве чувствительных элементов применяются гофрированные мембраны, манометрические коробки и манометрические трубки. Для преобразования упругих деформаций чувствительных элементов в электрический сигнал используются потенциометры, включённые в мостовую схему (рис. 2.2).
Рис.2.2. Принципиальная схема электрического манометра серии ЭДМУ
В качестве указателей применяются логометры с подвижными магнитами. При изменении давления деформация мембраны (1) (рис.2.2) через передаточный механизм (2) вызывает перемещение щётки потенциометра R, в результате чего обеспечивается изменение величин сопротивлений (R3) и (R4). Эти части потенциометра являются переменными плечами моста постоянного тока. Два других плеча образованы резисторами (R1) и (R2). Рамки логометра (R5) и (R6) включены свободными концами к диагонали моста, и общей точкой – к полудиагонали моста, состоящей из резисторов термокомпенсации (R'7) и (R''7). Изменение сопротивлений (R3) и (R4) потенциометра (R) вызывают соответствующие изменения отношений токов в рамках логометра.
Катушки логометра имеют одинаковое количество витков, но разные размеры, так как одна катушка охватывает другую. При этом, внутренняя катушка имеет меньшее сопротивление. Для симметрии схемы последовательно с малой катушкой включён добавочный резистор (RБ).
Манометры серии ЭДМУ выпускаются с диапазоном измерений в пределах от 0 до 150 кгс/см2 . В датчике манометра типа ЭДМУ-150 (в отличие от других манометров типа ЭДМУ) в качестве чувствительного элемента применена трубчатая пружина (манометрическая трубка). Для измерения больших давлений жидкостей в гидравлических системах самолёта применяются электромеханические дистанционные манометры типа ЭДМ (ЭДМ-250, ЭДМ-300, 2ЭДМ-250А, 1ЭДММ-350×5). В качестве чувствительных элементов в датчиках этих манометров применяются витые трубчатые пружины.
Датчики и указатели манометров ЭДМУ взаимозаменяемы, что облегчает их эксплуатацию. Погрешности манометров этого типа не превышают ±4%. Угол шкалы указателя достигает 120º.
Манометры типа ЭМ
Манометры серии ЭМ (ЭМ-10, ЭМ-100) предназначены для измерения давления топлива газотурбинных двигателей. Они имеют повышенную точность отсчёта, полученную за счёт применения четырёх рамок манометрического указателя, расположенных попарно под углом 90º, и применения специальной схемы потенциометрического датчика. Это позволило увеличить угол поворота стрелки указателя до 270º.
На рис. 2.3 представлена принципиальная электрическая схема манометра типа ЭМ. Она отличается от схемы манометра типа ЭДМУ тем, что от потенциометра взято четыре отвода на четырёхкатушечный логометр с подвижным магнитом. Крайние точки потенциометра соединены друг с другом, вследствие чего он эквивалентен круговому потенциометру. При перемещении щёток по потенциометру изменяется сила тока в неподвижных катушках (R1), (R2), (R3) и (R4) указателя, расположенных под углом 90º. Подвижный магнит указателя и связанная с ним стрелка устанавливаются в направлении результирующего вектора магнитного потока, образованного катушками. Резисторы (R5) и (R6) , включённые последовательно с рамками, служат для регулирования ширины и равномерности шкалы.
Рис.2.3. принципиальная электрическая схема манометров типа ЭМ
Такая схема указателя симметрична, то есть изменение сопротивления катушек при изменении температуры практически не влияет на положение результирующего вектора магнитного потока катушек.
Поэтому манометры типа ЭМ не имеют специальной температурной компенсации.
Инструментальные погрешности манометров типа ЭМ при нормальных условиях не превышают ± 3%.
Манометры типа ДИМ
Недостатком манометров с потенциометрическими преобразователями является наличие подвижного контакта. В условиях значительной вибрации могут перетираться проводники потенциометров и нарушиться контакт щётки с потенциометрами. Поэтому в настоящее время всё большее распространение получают манометры с бесконтактными индуктивными преобразователями (датчиками), которые реализованы в манометрах типа ДИМ.
Электромеханические дистанционные индуктивные унифицированные манометры типа ДИМ предназначены для измерений давления жидкостей и газов и выпускаются с диапазоном измерения давлений от 0.8 до 300 кгс/см2 .
В качестве чувствительного элемента датчика такого дистанционного манометра ДИМ используется гофрированная мембрана. При деформации чувствительного элемента якорь индуктивного датчика перемещается, что вызывает взаимное изменение зазоров δ1 и δ2 в цепи магнитопровода, причём один зазор увеличивается, а другой зазор уменьшается. Это вызывает изменение индуктивностей обмоток (L1) и (L2) , расположенных на магнитопроводах датчика.
Обмотки включены в мостовую схему рис.2.4. В качестве указателя применяется логометр того же типа, что и в манометрах ЭДМУ. Поскольку обмотки индуктивного датчика питаются переменным током, а логометр работает на постоянном токе, то напряжение в схеме выпрямляется с помощью диодов (Д1) и (Д2). Как видно на рис.2.4 схема манометра ДИМ принципиально не отличается от схемы манометра ЭДМУ, поэтому принцип действия манометра ДИМ может быть рассмотрен аналогично ранее рассмотренному манометру ЭДМУ.
Погрешность манометров типа ДИМ при нормальных условиях не превышает ± 4%.
Рис.2.4. Принципиальная электрическая схема манометра ДИМ
Электрические сигнализаторы давления
Используются в случаях, когда экипажу не надо знать истинную величину давления, а важно знать, поддерживается ли оно в нужных пределах. По назначению электрические сигнализаторы давления делятся на сигнализаторы давления топлива, масла, воздуха. Наиболее широко распространены сигнализаторы типа СД, СДУ, МСД, ДСС, ЭС.
Шифр сигнализаторов давления с нормально разомкнутыми контактами имеет букву А на конце (например, СД-9А). Контакты сигнализаторов (СД, СДУ, ДСД, ДСДУ) могут быть как нормально замкнутыми, так и нормально разомкнутыми.
Сигнализаторы давления в отличие от манометров требуют лишь контроля погрешностей срабатывания на заданных точках, герметичности корпуса и приёмной части датчика. Принципиальная схема сигнализатора давления представлена на рис.2.5.
Рис.2.5. Одноступенчатый сигнализатор давления
Комбинированные приборы
К комбинированным приборам, кроме сдвоенных тахометров, термометров и манометров, относятся также трёхстрелочные моторные индикаторы типа ЭМИ (ЭМИ-3Р, ЭМИ-3К, ЭМИ-3МВ, ЭМИ-3РИ, ЭМИ-3РТИ и др.). Приборы этого типа служат для измерения давления топлива, масла и температуры масла двигателя.
Манометр масла индикатора типа ЭМИ-3 собран по схеме манометра ЭДМУ, манометр топлива – по схеме манометра типа ЭМ, термометр масла – по схеме термометра типа ТУЭ-48.