Home / مقالات / فشار / گیج فشار عقربه ای
گیج فشار گاز

گیج فشار عقربه ای

گیج فشار عقربه ای

گیج فشار عقربه ای از یک لوله دایره ای تشکیل شده است که با زاویه بیش از 270 درجه خم می شود و یک سر آن بسته است و سمت دیگر آن به فشار فرآیندی وصل می شود.انتهای بسته می تواند آزادانه حرکت کند. این حرکت از طریق مکانیسم انتقال به عقربه گیج فشار منتقل می شود ، همانطور که در انیمیشن گیج فشار مشاهده می کنید.با چرخ دنده های کوچک مکانیسم انتقال ، ممکن است حرکت لوله بوردون تقویت شود تا عقربه از ابتدا تا انتهای صفحه بچرخد.(گیج فشار گاز)

لوله بوردون از نوع C

لوله بوردون مانند فنر رفتار می کند که در اثر فشار داخلی در لوله تغییر شکل می یابد.برای حفظ فشار ، لوله باید از ضخامت خاص دیواره ها برخوردار باشد. ضخامت دیواره های بزرگتر برای اندازه گیری فشارهای بالاتر مورد نیاز است.

ضخامت دیواره ، شکل سطح مقطع لوله ، قطر حلقه C شکل و نوع ماده ای که از آن لوله ساخته می شود ، عوامل تعیین کننده خاصیت ارتجاعی لوله بوردون هستند.

 

 

واضح است که یک لوله فلزی با ضخامت کافی برای نگه داشتن فشار ، به اندازه کافی الاستیک نیست تا بتواند تحت تأثیر فشار داخلی کوچک ، حرکت کافی ایجاد کند. بنابراین ، لوله های بوردون فقط برای اندازه گیری فشارهای بالاتر مورد استفاده قرار می گیرند.

در عمل این اصل اندازه گیری برای اندازه گیری دامنه ها بین 0.6 بار (9 psi or 60 kPa) و 7000 بار(105,000 psi or 700,000 kPa) مورد استفاده قرار می گیرد.

از لوله C شکل برای اندازه گیری پایین تر تا حدود 60 بار  (900 psi, or 6000 kPa) استفاده می شود. برای اندازه گیری بالاتر از لوله های بوردون فنری و حلزونی استفاده می شود.

یک لوله بوردون معمولاً در یک یا هر دو طرف صاف می شود. این به لوله اجازه می دهد مقداری از استحکام خود را از دست بدهد که باعث می شود تا در هنگام فشار تحت فشار قرار نگیرید.

گیج فشار عقربه ای

انواع سطح مقطع لوله های بوردون

از آنجا که لوله های بوردون شکل دایره ای دارند ، شعاع بیرونی بزرگتر از شعاع داخلی خواهد بود. فشار در لوله بوردون روی یک سطح بزرگتر در امتداد شعاع بیرونی عمل می کند و به تبع آن نیروی بیشتری در آن طرف ایجاد می شود تا لوله مستقیم شود.

حرکت انتهای آزاد غیرخطی است زیرا همان افزایش فشار در یک لوله بوردون در حالت پایه تأثیر بیشتری در جابجایی انتهای آزاد نسبت به زمانی دارد که لوله قبلاً صاف شده است. دلیل این امر مقاومت لوله است که هنگام صاف شدن بیشتر می شود.

برای نشان دادن فشار در مقیاس خطی ، این غیرخطی باید توسط مکانیسم انتقال جبران شود. بدون تعادل ، حالت غیرخطی می تواند تا 5/0٪ در مقیاس کامل برسد. فشارهای چرخه ای باعث ایجاد هیسترزیس اضافی 0.2 تا 0.5 درصد از مقیاس کامل می شود.

در هر صورت ممکن است این هیسترزیس بالاتر از کلاس دقت گیج فشار نباشد.

لوله بوردون همچنین نسبت به تغییرات دما حساس است. در دماهای پایین لوله سفت تر و مشکل تر به شکل صاف در خواهند آمد.

برای نگه داشتن این اثر دما تا حد ممکن ، مواد ساختمانی لوله باید به خوبی انتخاب شوند. مواد دارای مدول کشسانی نسبت به تغییر دما حساس نیستند.

زمان پاسخ سریع و حساسیت خوب از ویژگی های مطلوب لوله بوردون است.

گیج فشار عقربه ای

گیج فشار عقربه ای بوردونی از نوع C

دقت بین  +/- 0.1 تا  +/- 5% درصد از مقیاس کامل است و با قطر لوله بوردون ، ضخامت دیواره و شکل سطح مقطع لوله ، کیفیت طرح و کالیبراسیون تعیین می شود. نصب نادرست یا استفاده نادرست همچنین می تواند باعث از بین رفتن دقت شود.

معمولاً یک نمایشگر فشار لوله بوردون به صورت عمودی سوار می شود. انحراف +/- 5 درجه نسبت به موقعیت عمودی مجاز است. انحراف بیش از 5 درجه تاثیری روی دقت خواهد داشت.

هنگام اندازه گیری فشار مایع ، ابتدا لوله بوردون پر از هوا با مایع پر می شود. در نتیجه هوا در انتهای لوله توسط مایع به دام می افتد. این منجر به عملکرد کند نمایشگر فشار می شود. گیج فشار عقربه ای با دیافراگم و لوله مایع پر شده بوردون در این مورد انتخاب بهتری است.

گیج فشار عقربه ای

نمای داخلی از گیج فشار

انتهای آزاد زیاد و بزرگ لوله بوردون این اصل اندازه گیری را در برابر لرزش حساس می کند.وقتی لرزش رخ می دهد ، قسمت بالای آن حرکات کوچک به بالا و پایین را ایجاد می کند. مکانیسم انتقال سبب می شود که این حرکت تقویت شده و به عقربه منتقل شود. در نتیجه ، عقربه دائماً به جلو و عقب حرکت خواهد کرد و خواندن دقیق را غیرممکن می کند.

با فرو بردن لوله بوردون در یک مایع (پر کردن محفظه) می توان حرکت عقربه را ضعیف کرد. گلیسیرین اغلب برای این منظور استفاده می شود. مایع را می توان از طریق دهانه ای در بالای محفظه که با یک درپوش لاستیکی بسته می شود اضافه کرد. پر کردن تا جایی که صفحه کامل پوشانده شود ادامه می یابد.

گیج فشار عقربه ای

درپوش ، محل پر کردن گیج از مایع فشارهای چرخه ای همانند لرزش را روی نشانگر تأثیر می گذارد.

بهترین راه برای به دست آوردن حالت تعادل ، استفاده از اسنوبرد در ورودی گیج فشار است. مایع تأمین شده یا از لوله بوردون تخلیه می شود و توسط اسنابر کند می شود و حرکت آونگی عقربه کوچکتر و کندتر خواهد بود.پر کردن محفظه با گلیسیرین همچنین ممکن است به ضعف حرکت آونگی عقربه کمک کند.

حرکت مکرر به جلو و عقب عقربه تأثیر نامطلوبی بر سایش چرخ دنده خواهد گذاشت. واکنش برگشتی در  دنده رخ خواهد داد و از این طریق دقت گیج فشار کاهش می یابد. بعضی مواقع از فنرهای مویی استفاده می شود که روی شفت عقربه سوار می شود تا از تنش لازم روی چرخ دنده اطمینان حاصل شود تا چرخ دنده ها به خوبی در یکدیگر درگیر شوند.

گیج فشار لوله بوردون می تواند مطابق با طراحی ایمنی اجرا شود تا در صورت رخ دادن مشکل و حادثه در لوله بوردون ، عملگر را از فشار مایع یا گاز از طریق صفحه نمایشگر فشار محافظت کند.

ما انواع طراحی S1 ، S2 و S3 را متمایز می کنیم. برای نوع S1 ، محفظه گیج فشار مجهز به محل تخلیه فشار و هوا (blow-out) (درپوش سیاه پلاستیکی روی تصویر زیرمشخص می باشد) است.

گیج فشار عقربه ای

نمای پشت گیج فشار عقربه ای

گاز یا مایع که رها می شود در منطقه ای امن و دور از اپراتور تخلیه می شود.علاوه بر این ، ممکن است پنجره گیج فشار از شیشه ایمنی ساخته شود. قسمت انفجاری با فشاری که پایین تر از نیمی از فشار پشت گیج است ، فعال می شود.

گیج فشار عقربه ای نمونه الگوی ایمنی از نوع S2 یا S3 بوده و حتی در برابرآسیب دیدگی خطرناک و بالای لوله بوردون از نظر حفظ ایمنی اپراتور مورد اطمینان است.

گیج فشار عقربه ای با قطر بین 40 تا 80 میلی متر ، بدون دیافراگم داخلی ، از نوع S2 بوده و دارای محل تخیله فشار می باشد. blow-out معمولاً در ارتباط با تمام قسمت های گیج فشار است و هنگام فشار وارد شدن به محفظه منفجر می شود. فشار در محفظه مجاز است تا حداكثر نیمی از فشار مورد نیاز برای شكستن شیشه نمایشگر افزایش یابد.

گیج فشار عقربه ای با قطر بین 40 تا 250 میلی متر با دیافراگم داخلی از نوع S3 بوده و دارای baffle wall نیز می باشد. یک baffle wall یک صفحه محکم است که بین لوله بوردون و صفحه نمایشگر قرار دارد. پس از خرابی لوله بوردون ، baffle wall از شیشه نمایشگر در برابر فشار محافظت می کند و فشار وارد بر شیشه باعث می شود تا baffle wall منفجر شود.

هر دو نوع S2 از نوع S3 دارای شیشه ایمنی هستند. گیج های فشار لوله بوردون مطابق با استانداردهای خاص ساخته می شوند. از میان آنها ، استاندارد اروپایی EN 837-1 و ASME B40.100 US وجود دارد. این استانداردها اصطلاحات و تعاریف ، ابعاد ، ایمنی ، مسائل مربوط به ساخت و ساز ، مراحل آزمایش و توصیه های کلی را ارائه می دهند.

شرکت Wika است از سازندگان گیج فشار عقربه ای است که روند تولید یک گیج فشار بوردونی را نشان می دهد.

لوله بوردون از نوع فنری

لوله بوردون فنری در یک صفحه در اطراف شافت ثابت عقربه چند سیم پیچ مانند دارد.وقتی لوله تحت فشار فرآیند جدا نشده باشد ، انتهای آزاد نسبت به لوله C شکل جابجایی بیشتری دارند. هرچه سیم پیچ بیشتر باشد ، میزان جابجایی نیز بیشتر خواهد بود.

بنابراین مکانیسم انتقال دیگر لازم نیست. هنگامی که تعداد سیم پیچ ها به درستی برای یک محدوده اندازه گیری انتخاب شده به درستی تعیین می شوند ، اتصال ثابت بین انتهای آزاد لوله بوردون و عقربه برای یک انحراف کامل در مقیاس کافی است.

با استفاده از یک اتصال  ثابت بوردون فنری از  انتقال به دلیل اصطکاک یا برخورد مجدد در مکانیسم انتقال جلوگیری می شود. این باعث افزایش دقت و حساسیت گیج فشار می شود. همچنین ، کالیبره مجدد دیگر لازم نیست.

ونش شدید عمدتاً در اثر سایش روی دندانه های چرخ دنده ها ایجاد می شود. ارتعاشات و ضربات باعث بدتر شدن آن می شوند. گیج فشار با فشار برگشتی به چرخ دنده ها همیشه فشار را نشان می دهد که خیلی کم یا زیاد باشد. در معرض پالس ، واکنش شدید باعث خواهد شد که عقربه به سمت چپ و راست بیشتر از آنچه که معمولاً بدون برخورد مجدد می باشد بچرخد. داشتن یک اتصال ثابت ، باعث می شود فشار لوله بوردون فنری در برابر لرزش شدید یا پالس بسیار مقاوم باشد.

در محدوده فشار کم ، حلزون از یک لوله بیضی مسطح ساخته شده است ، در حالی که از لوله گرد برای محدوده فشار بالا استفاده می شود.

همان فشار کم را می توان با لوله بوردونی مارپیچی همانند لوله بوردون C شکل اندازه گرفت اما هزینه یک گیج فشار فنری بیشتر است.

از این رو استفاده از لوله های بوردون در دامنه های فشار قوی که نمی توان با لوله C شکل اندازه گیری کرد، بیشتر است. زیرا ضخامت دیواره لوله بسیار بزرگ است به طوری که حرکت نوک خیلی کوچک است تا از دقت کافی برخوردار باشد.

نمایش واضحی از عملکرد یک لوله بوردون فنری در فیلمی از شرکت WIKA Instrument LP نشان داده شده است.

لوله بوردون حلزونی

گیج فشار عقربه ای

 

گیج فشار عقربه ای

 

لوله بوردون حلزونی چندین حلقه پیچیده شده به صورت مارپیچی است. تعداد سیم پیچ ها از دو یا سه تا بیست متغیر است. آنها می توانند مجهز به مکانیسم انتقال یا بدون آن باشند.

با وجود 2 تا 3 سیم پیچ ، همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، محدوده اندازه گیری نسبتاً کوچک خواهد بود و یک مکانیزم انتقال برای تقویت حرکت انتهای آزاد لازم خواهد بود.

با داشتن 16 تا 20 سیم پیچ ، محدوده اندازه گیری بزرگتر بدون نیاز به مکانیزم انتقال امکان پذیر می شود زیرا حرکت انتهای آزاد به اندازه کافی بزرگ است.

هنگام استفاده از مکانیسم انتقال ، حرکت کمتری از انتهای آزاد لازم است که منجر به فشار کمتری در لوله بوردون می شود. از این رو طول عمر آن با یک لوله بوردون C شکل مقایسه می شود.

رنج اندازه گیری ، نه تنها با تعداد سیم پیچ ها بلکه با قطر ، ضخامت دیواره و نوع ماده ای که از آن لوله بوردون ساخته می شود ، تعیین می شود.

داشتن سیم پیچ بیشتر باعث افزایش حجم کلی لوله بوردون نیز می شود. این حجم داخلی به عنوان یک buffer برای نوسانات فشار فرآیند عمل می کند. به این ترتیب نوسانات بهتر جذب می شوند و عقربه پایدار خواهد ماند.

به دلیل طراحی حلزونی ، این نوع نسبت به نوع فنری مقاوم تر است. در نتیجه این طرح در درجه اول برای اندازه گیری های بزرگ تا 7000 بار (105,000 psi  یا  700,000 kPa) مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این ، برای فشارهای بزرگتر نیز به کار می روند.

دقت این نوع گیج فشار عقربه ای  معمولاً در حدود 1+/- % می باشد.

Check Also

اشنایی با واحد دما

آشنایی با واحد های دما

8  واحد درجه حرارت که ممکن است آنها را بشناسید یا ممکن است آنها را …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

کمک نیاز دارید? چت از طریق واتساپ