Témata
Reklama

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Kapalinová tlumicí náplň

Nejobvyklejším způsobem ochrany tlakoměrů je kapalinová tlumicí náplň, kterou se vyplní skříň tlakoměru, takže měřicí ústrojí pracuje v kapalinové lázni. Zpravidla se používá glycerin, jehož vysoká viskozita přináší vyšší tlumicí účinek. Protože při teplotě nižší než –25 °C se viskozita glycerinu stává nepřijatelně vysokou, používá se pro tlakoměry vystavené silným mrazům silikonový olej, který má tu výhodu, že jeho viskozita je na teplotě jen málo závislá.
Kapalinová lázeň ve skříni tlakoměru tlumí kmitání jednotlivých součástí převodového ústrojí, maže převodové ústrojí a zabraňuje orosení skla tlakoměru zevnitř.

Tlumení kapalinovou lázní je účinné proti vibracím, otřesům a proti pulzům s malou výchylkou. Naopak, při výrazných pulzacích je toto opatření jen málo účinné a může být i kontraproduktivní. Maximum tlumicího účinku se totiž realizuje na ručce tlakoměru. Brzdná síla, která se na ručce vytvoří, zatěžuje jemné součásti převodového ústrojí tlakoměru a způsobuje jejich nadměrné opotřebení. Výjimkou není ani poškození samotné ukazovací ručky únavovým lomem.

Reklama
Reklama

Tlumiče tlakových rázů

Účinnější ochrana tlakoměrů a převodníků tlaku spočívá v zatlumení tlakového pulzu, který přichází do tlakoměru. Toho se běžně dosahuje škrcením průtoku ve vstupním hrdle přístroje. Škrticí trysku je možné vsadit přímo do vstupního hrdla tlakoměru anebo se tlumiče tlaku koncipují jako samostatný prvek, který se montuje mezi potrubí a tlakoměr. Běžné tlumiče tlakových rázů používané ve spojení s tlakoměry pracují na principu škrcení průtoku kapaliny v otvoru malého průřezu, v kapiláře (viz obr. 1) anebo přes soustavu štěrbin. Tlumicí účinek je tím větší, čím větší je průtok kapaliny škrticím elementem (kataraktem).

Obr. 1. Tlumič tlakových rázů se sadou výměnných kataraktů o různém škrticím účinku (Prematlak)

Účinnost škrcení závisí na vlastnostech objemu tekutiny, která zůstává uzavřena za tlumičem. V případě, že je prostor za tlumičem neměnný a zároveň je vyplněn nestlačitelnou kapalinou, průtok škrticím členem je při změně tlaku nulový a tlakový ráz přes tento člen projde bez omezení. (Analogicky je tomu u RC členu v elektrických obvodech, kde k účinnému tlumení dochází, jen pokud je člen tvořen jak rezistorem, tak i přiměřenou kapacitou.) Tlumení pomocí škrticího členu je proto účinné zejména tam, kde potřebnou pružnost poskytuje deformační člen tlakoměru, jako např. u přístrojů s Bourdonovým perem, se spirálovým perem nebo s membránou. Oproti tomu u elektronických snímačů tlaku je účinek škrticího členu nejistý, protože průhyb měřicích členů elektronických tlakoměrů bývá prakticky nulový.

Pružný objem v kapalinovém systému může být představován i bublinou plynu či páry. Nevýhodou ovšem je, že bublina se časem může rozpustit v kapalině a tím zaniknout, a tak se výrazně sníží i účinek tlumiče. Jednou z cest, jak dosáhnout co nejvyššího tlumicího účinku, je maximálně zúžit škrticí otvor. To však přináší riziko jeho ucpání či zanesení. Tryska či kapilára se ucpe jediným zrníčkem písku, zanesení štěrbiny či labyrintu trvá o něco déle.

Nevýhodou jednoduchých tlumičů s kataraktem je proměnlivá míra tlumení v závislosti na tom, zda je v tlumiči v daném okamžiku kapalina nebo plyn.
Účinnost tlumení se nastavuje např. průměrem a délkou kapiláry (viz obr. 1). Průřez lze dále zmenšovat vkládáním drátků do kapiláry. U tlumičů tlakových rázů vyráběných tuzemským výrobcem Armaturka Vranová Lhota lze velikost kataraktu seřídit stavěcím šroubkem.

Membránový oddělovač s tlumičem

Maximálního tlumicího účinku se dosáhne kombinací kataraktu s membránovým oddělovačem. Toto uspořádání je schematicky naznačeno na obr. 2. Před tlakoměr je předřazen membránový oddělovač. Na spodní stranu oddělovací membrány přichází měřené médium, nad membránou je pracovní kapalina, jíž je obvykle silikonový olej. Obecně se membránových oddělovačů používá v případech, kdy nelze připustit, aby měřené médium přicházelo do přímého styku s měřicím ústrojím tlakoměru. V případě použití membránového oddělovače k tlumení se využívá možnost realizovat tlumení až za oddělovací membránou, tedy na silikonovém oleji.

Obr. 2. Schéma tlakoměru s membránovým oddělovačem a s tlumičem tlakových rázů

Výhodou je, že kataraktem může být kapilára velmi malého průřezu, a přesto nehrozí její ucpání. Viskozita silikonového oleje se jen málo mění s teplotou, a tak je tlumicí účinek nezávislý na teplotě. Tlumicí účinek je stejný bez ohledu na to, jestli se v daném okamžiku na vstupní hrdlo membránového oddělovače dostává kapalina nebo vzdušina.

Časovou konstantu takto koncipovaného tlumení lze upravit na desítky sekund až minuty.

Příklad sestavy membránového oddělovače a tlakoměru s kataraktem je na obr. 3. Zobrazený tlakoměr je kromě tlumiče chráněn i glycerinovou tlumicí náplní.

Obr. 3. Sestava tlakoměru s tlumicí glycerinovou náplní doplněného o membránový oddělovač s vestavěným tlumičem (BHV senzory)

Membránový oddělovač s kapilárou

Důsledkem tlakových rázů a pulzací je neklidné potrubí. V takovém případě tlakoměry trpí nejen pulzacemi měřeného média, ale také vnějšími otřesy. K eliminaci vnějších otřesů se používá tlakoměr s membránovým oddělovačem připojeným na kapiláře (tzv. vzdálené membrány, resp. vzdálené přenašeče tlaku, viz obr. 4). Membránový oddělovač je upevněn na potrubí a chvěje se, ale tlakoměr je upevněn mimo dosah chvění, např. na stěně budovy. Tyto sestavy se vyrábějí s kapilárou o délce až 10 m.
Uvedeného způsobu ochrany tlakoměru se také používá tam, kdy je měřicí přístroj potřeba chránit před vysokou teplotou média proudícího v potrubí; v takovém případě se využívá toho, že membránové oddělovače odolávají teplotám až do 400 °C.

Obr. 4. Tlakoměr s membránovým oddělovačem přírubového typu připojeným na kapiláře

Omezovače přetížení

Tlakový ráz je krátkodobý děj, jehož účinky lze eliminovat tlumením. Jiná situace nastává v případě přetížení tlakem, které trvá déle než nanejvýš jednu nebo dvě sekundy. V takovém případě se používá omezovací ventil. Při tlaku pod nastavenou mezí ventil působí jako průchozí prvek. Jakmile tlak ve vstupním hrdle překročí nastavenou mez, ventil se automaticky uzavře a otevře se až při poklesu tlaku na hodnotu zhruba 25 % pod nastavenou mezí (obr. 5).

Obr. 5. Detail omezovacího ventilu OVR



Kvalitní omezovače jsou konstruovány tak, aby při jejich činnosti nedocházelo k žádnému úniku tlakového média do okolního prostředí (tzv. odfouknutí), a tak je možné je používat i v kombinaci s membránovými oddělovači. V některých případech je třeba použít jak tlumiče (k ochraně před rychlými ději), tak i omezovací ventily.

BHV senzory s.r.o.

Jan Vaculík

vaculik@bhvsenzory.cz

www.bhvsenzory.cz

Reklama
Související články
Vícecestné rotační přívody médií

Do rotačních částí obráběcích strojů je při obrábění nutné stále častěji přivádět, odvádět nebo v nich vést více než jedno médium. Nutností je to při soustružení i frézování a také při kombinaci obou technologií, kdy je potřeba přivádět média ke všem nástrojům obráběcích operací. Společnost Deublin, výrobce rotačních přívodů, představila novou generaci vícecestných rotačních přívodů – hybridní řadu.

Více propojujme vysoké školy s praxí

Profesor Jaroslav Kopáček patří zcela bez pochyb mezi nestory oboru hydrauliky a pneumatiky v naší zemi ve druhé polovině 20. století, a proto mu byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2019 v Brně udělena po zásluze Zlatá medaile za celoživotní tvůrčí technickou práci a inovační činy. Při příležitosti ocenění práce pana profesora jsme připravili malý medailonek tohoto skromného a entuziastického člověka. Pan profesor nám při této příležitosti sdělil i několik svých zajímavých postřehů.

Průtokoměr s oválnými koly

Potřeba měřit viskózní látky v průmyslu je velká. Společnost Kobold Messring pro tyto aplikace vyvinula průtokoměr s oválnými koly, model DON.

Související články
Jak dokonale měřit průtok

Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Modulární lisovací systémy

Od univerzálních standardních lisů až po jednoúčelové speciální lisy - firma TOX Pressotechnik je díky svému modulárnímu systému lisů a pohonů schopna realizovat speciální a úsporná řešení v krátkém čase. Lisy ecoLine je možné sestavit v online konfigurátoru.

Chlazení a mazání kompresorů

V kompresorech se běžně používají chladiva spolu s mazivy. Aby kombinace těchto dvou složek dobře fungovala, je potřeba zvolit vhodné mazivo. Výrobci maziv reagují na změny v legislativě EU o využívání freonů jako chladiva v kompresorech.

Hydraulika a pneumatika. Quo vadis?

Vážení čtenáři, opět po roce se vám dostává do rukou letní vydání magazínu MM Průmyslové spektrum věnované hydraulice a pneumatice. Ve své úvaze se pokusím najít odpověď na úvodní otázku, tedy kam tyto tradiční obory směřují.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Individuální řešení pro pneumo-hydraulické pohony

Pneumohydraulické pohony TOX-Powerpackage jsou díky svým kompaktním rozměrům a dosažitelné síle až 2 000 kN ideálním řešením pro výrobní a montážní aplikace. K dnešnímu dni bylo prodáno více než 140 000 kusů po celém světě, což svědčí o jejich oblíbenosti a úspěšném rozšíření na trhu i ve výrobních provozech. Díky široké škále doplňkového příslušenství lze ze standardizovaného pneumohydraulického pohonu vyrobit individuální řešení na míru pro danou aplikaci použití.

Monitorování stavu hydraulického oleje

Na následujících stranách je ukázán příklad aplikace, jak lze prodloužit životnost oleje v hydraulickém zařízení. U sledovaného zařízení byl na začátku stanoven servisní interval a životnost hydraulického oleje na 2 000 hodin. U maximálně vytíženého stroje by to znamenalo tříměsíční interval výměny oleje.

Čistící síla pro hydraulické systémy

Majitelé podniků a provozovatelé strojů neustále hledají nové způsoby, jak zefektivnit produktivitu výroby a zvýšit svou konkurenceschopnost. Údržba hydraulických zařízení se však stále více potýká se znečištěním hydraulického systému kaly a usazeninami. Tyto usazeniny snižují efektivitu práce strojů, způsobují zbytečné prostoje a snižují celkovou produktivitu práce a navyšují celkové náklady.

Dosažení 2 000 kN lisovací síly se stlačeným vzduchem

Modulární pneumohydraulický pohon TOX-Powerpackage umožňuje efektivní využití energie a pokrývá lisovací síly od 2 do 2 000 kN. Je další produktovou řadou, která využívá stlačený vzduch pro rychlý pohyb a hydrauliku pro přesné rozdělení sil.

Jednotky pro chlazení oleje v hydraulických okruzích

Ve výrobních oblastech průmyslu se pracovní podmínky liší natolik, že se provozní flexibilita chladicích jednotek stává jedním ze základních požadavků. Bez ohledu na to, zda je teplota vstupní vody +30 nebo +5 °C a venkovní teplota +45 nebo -25 °C, jsou jednotky Hyperchill díky svému technickému provedení a širokým možnostem speciálního vybavení schopny poskytovat nepřetržitý a efektivní výkon.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit