نحوه عملکرد گیج فشار بیلوز
گیج فشار بیلوز (فشار سنج بیلوز )سیلندرهای فلزی با دیواره نازک هستند و دارای پیچش های عمیق هستند که یک انتهای آن مهر و موم شده و انتهای دیگر باز است. انتهای بسته می تواند آزادانه حرکت کند در حالی که انتهای باز ثابت است.
ویژگی های از بیلوز
هنگامی که فشار به انتهای بسته اعمال می شود ، مانند انیمیشن زیر ، بیلوزها فشرده می شوند. انتهای بسته به سمت بالا حرکت خواهد کرد و پیوند ، یعنی میله ای که بین انتهای بسته حلقه ها و مکانیسم انتقال است ، بالا خواهد رفت و عقربه را می چرخانید.در مقایسه با گیج های فشار دیافراگمی و کپسولی ، گیج های زیر از مزیت طول ضربه طولانی تر برخوردار بوده و نیروهای بزرگتری تولید می کنند.تعداد حلقه ها می تواند متغیر بین 5 تا 20 باشد. بیشتر حلقه ها به معنی طول ضربه بیشتر و دامنه اندازه گیری بزرگتر هستند.
قطر حلقه ها نیرویی را که می تواند به مکانیسم انتقال منتقل شود تعیین می کند. از این رو قطر بزرگتر برای اندازه گیری فشارهای بسیار پایین انتخاب می شود تا بتواند سطح کافی را داشته باشد تا فشار اندازه گیری شده بتواند عمل کند.قطر بزرگتر نیز به معنای حساسیت بالاتر و بهبود دقت است.بیلوز ممکن است از مواد مختلف ساخته شود. هر یک از این مواد دارای سختی خاص خود هستند ، که متناسب با مدول یانگ از مواد به کار رفته است ، و از نظر معکوس متناسب با قطر بیرونی و تعداد حلقه ها است.رابطه فشار بین فشارها و انحراف آن خطی است و فقط در صورت رسیدن به حد الاستیک مختل می شود.
میزان انحراف را می توان به شرح زیر بیان کرد:
که در آن:
δ = انحراف از حلقه ها
n = تعداد پیچیدگی
Ae = سطح موثر بیلوزها
فشار = P
R = شعاع متوسط حلقه ها
E = مدول یانگ
t = ضخامت دیواره
بیلوزها به تغییرات دما ، سخت شدن کار ، انحراف مسیر ، اصطکاک ، هیسترزیس و لرزش حساس هستند.برای جبران این مشکلات ، معمولاً از یک حلقه بیلوز در ترکیب با یک فنر کالیبره شده استفاده می شود.به عنوان یک ویژگی ، محدوده اندازه گیری را می توان با انتخاب فنر تعیین کرد. انتخاب فنر قوی به اندازه گیری محدوده بزرگی منجر می شود که اندازه گیری فشارهای بزرگ را با گیج فشار می تواند امکان پذیر کند.
به همین دلیل ، بیشتر گیج های حلقوی دارای فنر هستند.فنر همچنین از جمع شدن یا کشش بیشتر از حد الاستیک محافظت می کند و به این ترتیب طول عمر آن افزایش می یابد.
رنج اندازه گیری گیج فشار بیلوز
فشار سنج بیلوز رنج فشار عمدتا توسط ناحیه مؤثر حلقه ها و شیب فنر و تا حدی توسط ماده ای که حلقه ها از آن ساخته می شود ، تعیین می شود. برای اندازه گیری رنج های بالاتر، دامنه های اندازه گیری بالاتر با قطر کمتری استفاده می شوند.از این نوع گیج فشارها می توان برای اندازه گیری انواع مختلف فشار استفاده کرد اما عموماً برای اندازه گیری فشارهای کم مورد استفاده قرار می گیرد ، از خلاء تا حدود 3.5 بار گیج (barg).گیج های اختلاف فشار متشکل از 2 عدد بیلوز مخالف با فنرهای محدوده سنگین داخلی که می توانند در فشارهای استاتیک بسیار بالاتر (حداکثر 750 بار) با دامنه اندازه گیری اختلاف فشار69 بار استفاده شوند.
ساختار بیلوز
معمولاً بیلوزها از لوله های بدون درز با دیواره نازک و تحت فشار هیدرولیک ساخته می شوند ، یا بصورت مکانیکی رول شکل می شوند.ضخامت دیواره ها از 0.008 تا 0.3 میلی متر برای اهداف ابزار دقیقی استفاده می شود.آنها را می توان از مس بریلیم ، برنز فسفر ، مونل ، اینکونل و فولاد ضدزنگ تولید کرد.در هنگام استفاده از برنز فسفر ، حبابها خاصیت هیسترزیس خوبی دارند ، در حالی که مس بریلیم خواص مکانیکی بهتری را دارند. از استنلس استیل در هنگام تماس بیلوزها با مواد خورنده استفاده می شود ، اما این مزیت را دارد که دارای ویژگی الاستیکی کمتری باشد.
سنسورهای فشار نسبی
فشار سنج بیلوز ممکن است در حالت تراکم و انقباض مورد استفاده قرار گیرند.هنگامی که فشارهای نسبتاً کم اندازه گیری می شود ، معمولاً از ابیلوزها در حالت انبساط استفاده می شود. سپس فشار فرآیند به قسمت داخلی حلقه ها وارد می شود و باعث می شود که حلقه ها افزایش یابد.اگر فشارهای بزرگتر اندازه گیری شود ، بهتر است فشار فرآیند در قسمت بیرونی حلقه ها عمل کند.
در این حالت ، حلقه ها فشرده می شوند.هنگام اندازه گیری فشارهای بزرگتر ، حلقه ها همیشه به فنر سنگین مجهزمی باشند.در هر دو تصویر ، در زیر ، قسمت داخلی بیلوزها در فشار اتمسفر قرار دارند در حالی که طرف بیرونی تحت فشار فرآیند قرار دارد. بنابراین هر دو صدای فشار در حالت فشرده سازی کار می کنند. تنها تفاوت بین این دو ، موقعیت فنرهاست است که می تواند در قسمت داخلی بیلوز یا در قسمت بیرونی واقع شود.
از چنین سنسورهایی نیز برای اندازه گیری اختلاف فشار استفاده می شود. تنها لازم است که فشار اتمسفر موجود در بیلوز ها را با فشار فرآیند دوم جایگزین کنید.همچنین وقتی فشار داخلی در معرض فشار اتمسفر قرار می گیرد می توان یک گیج فشار مرکب را با یک بیلوز تهیه کرد و فشار فرایند می تواند بین خلاء و فشار مثبت متفاوت باشد. اگر عقربه به سمت چپ بچرخد ، تحت فشارکم قرار می گیرد ، در سمت راست به معنای فشار بیش از حد است.
برای اندازه گیری فشار مطلق ، ما نیاز به دو بیلوز داریم. بیلوز اول به عنوان مرجع است که با داخا آن خلاء کامل است. بیلوز دوم برای اندازه گیری است که تحت فشار فرآیند قرار می گیرد.از آنجا که این سنسورهای فشار مطلق معمولاً برای اندازه گیری فشار کم مورد استفاده قرار می گیرند ، بیلوزها به فنرهای کالیبره شده مجهز نیستند و در حالت انبساط استفاده می شوند.
با افزایش فشار فرآیند ، بیلوزها کشیده می شوند.انحراف حلقه ها از طریق مکانیسم انتقال به عقربه منتقل می شود.تغییر فشار اتمسفر در این مورد هیچ تأثیری در اندازه گیری ندارد ، زیرا تأثیر این فشار بر دو بیلوز به یک اندازه است.سنسورهای فشار مطلق در دو حالت مختلف وجود دارند. از یک طرف ، اصل تعادل پرتو (Beam balance) و از سوی دیگر اصل متقابل ، مانند تصاویر موجود در زیر وجود دارد.
سنسورهای فشار مطلق
درست همانطور که می توان اختلاف فشار را با یک بیلوز منفرد اندازه گیری کرد ، آنگونه که در بالا توضیح داده شد ، ما می توانیم از بیلوز دوتایی هم استفاده کنیم.فشار پایین فرآیند به بیلوز اول وصل می شود در حالی که فشار بالای فرایند به بیلوز دوم وصل می شود.هر دوی این فشارهای فرآیندی نیرویی را بر ناحیه مؤثر بیلوزهایی که بر روی آنها اعمال می شود ، اعمال می کنند. نیروی حاصل، عقربه را می چرخاند.
فشار سنج بیلوز : اختلاف فشار
این دستگاه های اندازه گیری می توانند برای اندازه گیری اختلاف فشارحداکثر 70 بار یا بیشتر طراحی شوند ، با محدودیت فشار استاتیکس بیش از 750 بار گیج (barg) که در هر دو طرف دستگاه اعمال می شود.در چنین فشارهای زیادی ، بیلوز هایی با قطر کوچک ترجیح داده می شوند ، که به صورت اختیاری با یک فنر داخلی یا خارجی تهیه می شوند. دقت به دلیل استفاده از قطر کوچک کمتر خواهد بود.در اختلاف فشارهای بالا ، دقت در حدود 1.5% از محدوده اندازه گیری است. در اختلاف فشارهای پایین تر تا 1 بار ، با دقت 0.5% از محدوده اندازه گیری امکان پذیر است.
