Tub Bourdon: în detaliu într-un limbaj simplu. Manometru practic cu arc Principiul de funcționare al unui manometru cu tub bourdon

Partea principală a instrumentelor care măsoară presiunea este așa-numitul arc Bourdon, care este un tub gol îndoit într-un arc circular cu o secțiune transversală ovală sau o altă secțiune transversală alungită (Fig. 147).

Un astfel de tub se îndreaptă oarecum, iar mișcarea capătului tubului este transmisă prin mecanismul de multiplicare către acul manometrului (Fig. 148).

Pe baza abaterii săgeții, se apreciază valoarea presiunii măsurate.

Într-una din cărțile despre instrumentele de măsură, ni s-a întâmplat să vedem următoarea explicație a principiului de funcționare a unui tub Bourdon: „Acțiunea unui arc Bourdon se bazează pe faptul că presiunea din interiorul tubului pe suprafața superioară a tubului. arcul va fi mai mare decât presiunea pe suprafața sa interioară. Într-adevăr, dacă tubul are o secțiune transversală dreptunghiulară și dacă notăm razele exterioare și interioare ale tubului cu R 1 și R 2, atunci suprafețele exterioare (S 1) și interioare (S 2) ale tubului vor fi egale. , respectiv
, unde φ este unghiul central al arcului și este dimensiunea în planul perpendicular pe planul de tragere, R 1 și R 2 sunt raze.

Sub presiune p kg/cm 2 presiune totală pe suprafața exterioară

iar la interior , iar forța P 1 va fi mai mare decât forța P 2 și va tinde să îndrepte arcul"

Este corecta aceasta explicatie?

Explicaţie greşit. Conform raționamentul de mai sus tub, indiferent de forma secțiunii transversale, sub presiune internă ar trebui să-și reducă întotdeauna curbura - îndreptați. Experienţă, cu toate acestea, spectacole acel tub cu rundă secţiune transversală nu răspunde deloc la presiunea internă,şi un tub având o secţiune transversală cu aranjarea inversă a axelor majore și minore, sub presiune internă nu reduce, dar îi mărește curbura.

Autorul explicației de mai sus nu a ținut cont de faptul că, cu excepția forțelor P 1 și P 2, acționând asupra suprafețelor S 1Şi S 2, există și forță care acționează pe fundul tubului. Această putere dă moment, exact egală cu diferența dintre momentele forței P 1 și P 2, Deci momentul încovoietor în orice secțiune a tubului egal cu zero . În acest caz, nu este nevoie să se calculeze mărimea acestor forțe pentru a verifica ceea ce s-a spus. Suprafața tubului corect dintr-o secțiune luată în mod arbitrar AA(Fig. 404) este închis suprafață, iar presiunea va da numai în această secțiune normal o forță egală cu produsul presiunii și aria secțiunii transversale „în clar”.

La orice forma tubului Forțele de presiune nu vor produce deloc un moment de încovoiere. O condiție necesară funcționarea tubului este deformarea conturului secțiunii transversale. Orice formă necirculară ar putea avea secțiunea transversală a tubului, sub influența excesului de presiune internă conturul acestei secțiuni tinde să ia forma unui cerc.În același timp axa minoră secțiuni va crește ușor O cel mare va scadea, iar întregul contur va lua aproximativ aceeași formă așa cum este arătată de linia întreruptă din fig. 404. În acelaşi timp fiecare fibră longitudinală tubul va primi unele mișcare într-o direcție paralelă cu axa mică secțiuni. În fig. 404 este o mutare pentru mn fibre indicat de w.

Când fibra mn se va deplasa după sumă w, va merge la arc raza mai mare si va aparea întinderea Voltaj. În fibrele aflate sub axa neutră, va apărea compresiv Voltaj. Tubul va fi îndreptați-vă.

În lumina celor spuse, devine clar de ce tubul rotund nu răspunde la presiunea internă. În acest caz conturul secțiunii doar se întinde, și magnitudinea w voinţă neglijabil. Prin urmare modificarea curburii unui tub rotund este foarte mică iar în cadrul obișnuit al experimentului nedetectat.

Presiunea se măsoară folosind un element sensibil - un tub Bourdon, diafragmă, coloană de lichid, tensiometru etc. Cele mai comune dispozitive de măsurare a presiunii sunt:

Tub în U
Manometru cu arc bazat pe tubul Bourdon
Manometru cu diafragmă
Senzor de presiune pe diafragmă
Senzor de presiune tensometru
Senzor de presiune burduf
Senzor de presiune piezoelectric

Să luăm în considerare principiul de funcționare a diferitelor tipuri de manometre.

Cum funcționează un manometru cu arc?

Elementul sensibil al manometrelor cu arc este un tub Bourdon - un tub gol din alamă de secțiune transversală eliptică sau ovală, îndoit într-un arc și etanșat la un capăt. Celălalt capăt al tubului este conectat la racordul manometrului, astfel cavitatea internă a tubului comunică cu zona în care se măsoară presiunea.

Presiunea acționează pe suprafața interioară a tubului Bourdon. Datorită diferenței de zone afectate de presiunea mediului, tubul va tinde să se îndrepte. Se dovedește că atunci când presiunea crește, tubul de alamă se îndoaie, iar când scade, se îndoaie. Acest lucru duce la mișcarea capătului etanș al tubului, care este conectat printr-o tijă la un sector al angrenajului care acționează asupra angrenajului săgeată. Folosind o scară imprimată pe dispozitiv, poziția săgeții este interpretată în valoarea citirii suprapresiunii.

Manometrele bazate pe un tub Bourdon sunt capabile să măsoare presiunea de până la sute de MPa și sunt utilizate pe scară largă în acționări hidraulice, acționări pneumatice și sisteme de încălzire cu apă.

De ce este umplut manometrul cu glicerină?

Pentru a reduce vibrațiile și vibrațiile, în prezența pulsațiilor și a schimbărilor bruște de presiune, manometrul este umplut cu un lichid de amortizare - glicerină, iar prin intermediul elementului sensibil este furnizată presiune.

Ce este un manometru de referință

Manometru de referință- un dispozitiv de măsurare a presiunii cu precizie ridicată, este destinat încercării, calibrarii, verificării, etalonării altor manometre sau senzori de presiune, pentru măsurarea unor măsurători precise de presiune, de exemplu, la efectuarea experimentelor de cercetare, calibrarea, verificarea altor manometre.

Manometrele standard au de obicei dispozitive setări suplimentareşi ajustări, de exemplu, poate fi asigurată posibilitatea de reglare a temperaturii. Sunt prezentate mecanismele manometrelor standard exigențe mari sunt fabricate cu mare precizie.

Manometrele exemplare afișează presiunea cu o precizie ridicată, iar diametrul scalei acestor manometre este mai mare decât cel al instrumentelor convenționale. Diametrul manometrelor standard cu 0,4 este de 160 mm și cu o clasă de precizie de 0,15 sau 0,25 - 250 mm.

Cum funcționează un manometru cu diafragmă?

Ca element de detectare, un manometru cu diafragmă folosește o membrană care acționează asupra unui mecanism conectat la un indicator. Presiunea măsurată furnizată manometrului deformează membrana, ceea ce la rândul său determină mișcarea acului.

Domeniul de măsurare al unui manometru cu diafragmă depinde de rigiditatea și suprafața membranei.

Manometrele cu diafragmă sunt potrivite pentru lucrul cu medii agresive sunt utilizate pentru măsurarea presiunii în:

Pompe de ciment si beton
Sisteme de transport a apelor uzate
La producția de cocs

Parametrii manometrului

Atunci când alegeți manometre, trebuie luați în considerare următorii parametri:

Mediu în care se măsoară presiunea
Domeniul de aplicare
Clasa de precizie a manometrului
Diametru, conform GOST 2405-88. Sunt produse manometre "Manometre, vacuometre, manometre presiune-vacuum" cu diametre de 40, 50, 63, 100, 160, 250 milimetri
Limita de masurare
- MPa, Bar, Kgs/cm2
Materialul carcasei
Prezența flanșei
Filetul de conectare al fitingului
Locația montajului - radial sau axial

Manometrul poate avea mai multe scale pe el pentru a măsura presiunea în diferite unități.

Manometrul prezentat are scale pentru măsurarea presiunii în MPa și psi. Dispozitivul arată o presiune de 250 bar sau 3500 psi.

Simbol pentru manometre

Denumirea dispozitivului indică:

Scopul funcțional al dispozitivului
- DM - manometru;
- DV - vacuometru;
- DA - manometru de vid;
- DT - ecartament de tiraj;
- DN - manometru;
- DG - calibre de tracțiune.
Numărul de serie sau de serie al manometrului
Valoarea presiunii măsurată
Unități de măsură
Clasa de precizie

De exemplu, pentru un manometru cu număr de serie 0001, limită 100, unitate de măsură MPa, clasa de precizie 1, denumirea va arăta astfel:

DM 0001-100 MPa-1

Producătorii de manometre își pot stabili propriile reguli de marcare, cu toate acestea, principiul de desemnare și principalii parametri indicați în cod rămân similare cu cele prezentate în exemplu.

Un manometru cu tub Bourdon este utilizat pentru a măsura presiunea manometrică de la 0,6 la 70 bar. Este un dispozitiv mecanic de măsurare a presiunii și funcționează fără alimentare.

Un tub Bourdon este un tub în formă de inel cu o secțiune transversală ovală. Presiunea mediului măsurat acționează pe suprafața interioară a tubului și provoacă mișcarea capătului liber al tubului. Această mișcare este o măsurare a presiunii și este afișată printr-un mecanism. Această mișcare este o măsură a cantității de presiune și este afișată printr-un mecanism.

Un capăt al tubului Bourdon în formă de C este deschis, celălalt, numit vârf, este închis. Capătul deschis este conectat la un cuplaj având un orificiu de intrare în interiorul tubului. Sursa de presiune este conectată la cuplaj, astfel încât presiunea curge de la sursă prin orificiu de admisie și în tub.

Când se aplică presiune, tubul Bourdon începe să se miște. În funcție de designul elementului și de tipul de presiune aplicată, tubul tinde fie să se îndrepte, fie să se ondula. Adevărat, deplasarea vârfului atunci când se aplică presiune este nesemnificativă, în majoritatea cazurilor nu este mai mare de un centimetru. În acest caz, cantitatea de deplasare a vârfului este proporțională cu cantitatea de presiune aplicată. Manometrul la care este conectat vârful transformă această mișcare mică a vârfului într-o mișcare a acului care poate fi citită.

Pe lângă tubul Bourdon în formă de C, există un tub Bourdon spiral, a cărui structură de bază este aceeași cu cea a celui în formă de C, cu excepția faptului că tubul în acest caz are forma unei spirale.

Această înfășurare face posibilă îndreptarea tubului într-o măsură mai mare decât cea în formă de C. În cele din urmă, deplasarea vârfului tubului atunci când se aplică presiune este mai mare decât cea a unui tub C. Pentru că pentru unii instrumente de măsurare necesitând mai multă deplasare decât un tub C, această creștere folosind un tub spiralat este considerată un avantaj.

Un tub Bourdon este un element elastic în instrumentare care vă permite să controlați presiunile de toate nivelurile utilizate în industrie. Sesizează schimbările de presiune și transformă aceste modificări în mișcare mecanică. Un tub Bourdon este de obicei conectat la un manometru, care afișează schimbarea presiunii pe o scară gradată.

Tubul Bourdon nu este un dispozitiv de măsurare independent, ci un element auxiliar care este instalat în dispozitivul de măsurare. Vă permite să creați diferența de presiune necesară pentru a măsura debitul unui lichid, gaz sau abur. Manometrele cu tub Bourdon sunt cele mai comune instrumente de măsurare datorită costului redus, versatilității și fiabilității ridicate.

Fabricat dintr-o varietate de metale, inclusiv bronz, alamă și oțel inoxidabil. Alegerea materialului este determinată de mediul de aplicare și de nivelul presiunii măsurate: cu cât presiunea este mai mare, cu atât materialul este mai puternic.

Principiul de funcționare al unui tub Bourdon

Tipuri de tuburi Bourdon

Această înfășurare face posibilă îndreptarea tubului într-o măsură mai mare decât cea în formă de C. În cele din urmă, deplasarea vârfului tubului atunci când se aplică presiune este mai mare decât cea a unui tub C. Deoarece unele instrumente necesită o deplasare mai mare decât un tub C, această creștere folosind un tub spiralat este considerată un avantaj.

Există, de asemenea, un tub cu șurub Bourdon, al cărui design este foarte asemănător cu designul tuburilor în formă de C și spirală. O diferență principală este aceasta: într-un tub elicoidal, spirele sunt înfășurate într-o manieră elicoidală aproape una de alta. Acest lucru face ca designul tubului să fie mult mai compact decât alții și poate fi folosit în spații restrânse. La fel ca și spirala, tubul elicoidal are un decalaj al vârfului mai mare în comparație cu tubul C.