De quoi est fait un tube de bourdon ? Tube de Bourdon : en détail dans un langage simple

La partie principale des instruments qui mesurent la pression est ce qu'on appelle le ressort de Bourdon, qui est un tube creux courbé en arc de cercle avec une section ovale ou une autre section allongée (Fig. 147).

Un tel tube se redresse quelque peu et le mouvement de l'extrémité du tube est transmis via le mécanisme multiplicateur à l'aiguille du manomètre (Fig. 148).

Sur la base de la déviation de la flèche, la valeur de la pression mesurée est jugée.

Dans un des livres sur les instruments de mesure, nous avons vu par hasard l'explication suivante du principe de fonctionnement d'un tube de Bourdon : « L'action d'un ressort de Bourdon repose sur le fait que la pression à l'intérieur du tube sur la surface supérieure du le ressort sera supérieure à la pression exercée sur sa surface intérieure. En effet, si le tube a une section rectangulaire et si l'on note les rayons extérieur et intérieur du tube par R 1 et R 2, alors les surfaces extérieure (S 1) et intérieure (S 2) du tube seront égales , respectivement
, où φ est l'angle au centre du ressort et la taille dans le plan perpendiculaire au plan de dessin, R 1 et R 2 sont des rayons.

Sous pression pkg/cm 2 pression totale sur la surface extérieure

et à l'intérieur , et la force P 1 sera supérieure à la force P 2 et aura tendance à redresser le ressort"

Cette explication est-elle correcte ?

Explication faux. Selon le raisonnement ci-dessus tube, quelle que soit la forme de la section transversale, sous pression interne devrait toujours réduire sa courbure - redresser. Expérience, cependant, montre ce tube avec rond coupe transversale ne répond pas du tout à la pression interne, et un tube ayant une section transversale avec disposition inversée des axes majeurs et mineurs, sous pression interne ne réduit pas, mais augmente sa courbure.

L'auteur de l'explication ci-dessus n'a pas pris en compte le fait que, à l'exception des forces P 1 et P 2, agissant sur les surfaces S1 Et S2, il y a aussi force agissant sur le fond du tube. Ce pouvoir donne moment, exactement égal à la différence entre les moments de force P 1 et P 2, Donc le moment de flexion dans n'importe quelle section du tube est nul. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de calculer l’ampleur de ces forces pour vérifier ce qui vient d’être dit. Surface du tube droite d'une section arbitrairement prise AA(Fig. 404) est fermé surface, et la pression donnera dans cette section seulement normale une force égale à le produit de la pression et de la surface de la section transversale « en clair ».

À n'importe lequel forme du tube Les forces de pression ne produiront aucun moment de flexion. Une condition nécessaire au fonctionnement du tube est déformation du contour de la section transversale. Quelle que soit la forme non circulaire que puisse avoir la section transversale du tube, sous l'influence d'une surpression interne le contour de cette section tend à prendre la forme d'un cercle. En même temps petit axe rubriques va augmenter légèrement UN le gros diminuera, et le contour entier prendra à peu près la même forme que celle indiquée par la ligne pointillée sur la Fig. 404. En même temps chaque fibre longitudinale le tube en aura mouvement dans une direction parallèle au petit axe sections. Sur la fig. 404 est un mouvement pour mn de fibres indiqué par w.

Quand la fibre minute se déplacera par montant w,ça ira à l'arc rayon plus grand et il apparaîtra étirage tension. Dans les fibres couchées en dessous de l'axe neutre, apparaîtra compressif tension. Le tube sera redresser.

À la lumière de ce qui a été dit, on comprend pourquoi le tube rond ne répond pas à la pression interne. Dans ce cas le contour de la section s'étire uniquement, et l'ampleur w volonté négligeable. Donc le changement de courbure d'un tube rond est très faible et dans le cadre habituel de l'expérience pas détecté.

Un manomètre à tube de Bourdon permet de mesurer une pression relative de 0,6 à 70 bars. Il s'agit d'un appareil de mesure de pression mécanique et fonctionne sans alimentation électrique.

Un tube de Bourdon est un tube en forme d'anneau de section ovale. La pression du fluide mesuré agit sur la surface intérieure du tube et provoque le mouvement de l'extrémité libre du tube. Ce mouvement est une mesure de pression et est affiché via un mécanisme. Ce mouvement est une mesure de la quantité de pression et est affiché via un mécanisme.

Une extrémité du tube de Bourdon en forme de C est ouverte, l'autre, appelée pointe, est fermée. L'extrémité ouverte est reliée à un raccord comportant un trou d'entrée à l'intérieur du tube. La source de pression est connectée au raccord, de sorte que la pression s'écoule de la source à travers l'entrée et dans le tube.

Lorsqu'une pression est appliquée, le tube de Bourdon commence à bouger. Selon la conception de l'élément et le type de pression appliquée, le tube a tendance à se redresser ou à se courber. Certes, le déplacement de la pointe lorsqu'une pression est appliquée est insignifiant, dans la plupart des cas il ne dépasse pas un centimètre. Dans ce cas, le déplacement de la pointe est proportionnel à la pression appliquée. Le manomètre auquel la pointe est reliée convertit ce petit mouvement de la pointe en un mouvement d'aiguille lisible.

En plus du tube de Bourdon en forme de C, il existe un tube de Bourdon en spirale dont la structure de base est la même que celle du tube de Bourdon en forme de C, sauf que le tube a dans ce cas la forme d'une spirale.

Cet enroulement permet de redresser davantage le tube que celui en forme de C. En fin de compte, le déplacement de la pointe du tube lorsqu’une pression est appliquée est supérieur à celui d’un tube en C. Étant donné que certains instruments nécessitent un déplacement plus important qu'un tube en C, cette augmentation utilisant un tube en spirale est considérée comme un avantage.

Travaux pratiques

Objectif du travail :étude des manomètres à ressort de type OBM (dispositif, principe de fonctionnement, fonctionnement).

Manomètre à ressort type OBM

Manomètre (du grec manos - rare, lâche et metreo - mesure) - un appareil pour mesurer la surpression (pression supérieure à la pression atmosphérique) de vapeurs, de gaz ou de liquides enfermés dans un espace fermé. Un type de manomètre est un vacuomètre - un appareil pour mesurer une pression proche de zéro et un manomètre pression-vide - un appareil pour mesurer le vide et la surpression.

Les plus appréciés des consommateurs sont les manomètres à tube de Bourdon ou les manomètres à déformation, dont la conception a été inventée par E. Bourdon en 1849.

Le tube de Bourdon est l'élément structurel principal du manomètre, son élément sensible, qui est le transducteur de pression primaire.

Le tube de Bourdon est généralement en laiton ou en bronze phosphoreux, a une forme semi-circulaire pour les basses pressions et une forme en serpentin pour les moyennes et hautes pressions. Une extrémité du tube est reliée au raccord d'entrée du manomètre, qui est l'élément de connexion au fluide à mesurer, et l'autre extrémité est scellée et située dans un porte-à-faux. En utilisant des tubes de forme plus complexe (spirale, hélicoïdale), il est possible d'obtenir des dispositifs avec une plus grande sensibilité, mais une limite de mesure plus petite.

Principe de fonctionnement des manomètres à déformation.

Sous la pression du milieu, l'extrémité en porte-à-faux du tube de Bourdon bouge - le tube tente de se redresser. L'ampleur de ce mouvement est proportionnelle à l'ampleur de la pression.

Un simple levier de vitesses entraîne une aiguille qui indique la valeur de pression sur l'échelle de l'instrument. La plupart des manomètres des marques nationales MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, les manomètres allemands Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG et les manomètres d'autres fabricants ont de tels un appareil.

Une vue générale du manomètre à ressort de type OBM est présentée sur la figure 1.

Figure 1 – Manomètre à ressort type OBM

Figure 2 - Schéma d'un manomètre à tube de Bourdon

1 tube de Bourdon, mécanisme de transmission à 2 tiges, secteur à 3 dents, 4 aiguilles, 5 raccords

Les ressorts tubulaires sont utilisés comme éléments sensibles dans les manomètres. Comme on peut le voir sur la Fig. 3, une extrémité du ressort tubulaire 3 rentre dans le raccord 7 pour recevoir la pression mesurée. Sous l'influence de la pression, l'extrémité libre du tube de force 5 sera déformée (pliée), et l'ampleur de la déformation élastique est proportionnelle à la pression mesurée. En raison de cette relation, l'aiguille de mesure 1, en raison du mouvement de l'unité cinématique (tribu 2 - secteur 4 - conducteur 6), indique la valeur réelle de la pression mesurée par rapport à l'échelle de l'instrument.

Figure 3 – Schéma cinématique d'un manomètre à tube de Bourdon

1 flèche, 2 tubes, 3 ressorts, secteur 4 dents, capteur 5 pressions (tube manométrique), 6 fils, 7 raccords

Les manomètres indicateurs et enregistreurs à ressort sont réparés par les services de réparation du service métrologie. Pour ce faire, dans une zone particulière, les lieux de travail doivent être équipés de lunettes de recul d'une gamme standard d'un diamètre de 60, 100, 160 et 250 mm, de balances standards et d'extracteurs spéciaux pour démonter les aiguilles de mesure des axes des instruments ; des pinces pour fixer les pièces des manomètres, un jeu de leviers pour restaurer les filetages obstrués des raccords M 20X1,4, des dispositifs pour dessiner des échelles, des jeux de pinces et de loupes de montre, des jeux de petits brûleurs à gaz pour souder des éléments sensibles (ressorts).

Les opérations les plus laborieuses consistent à remplacer l'élément sensible (tube) du manomètre et à régler la liaison cinématique « secteur - tube » (voir Fig. 3).

L'élément de détection de l'appareil est remplacé après avoir été utilisé pour mesurer une pression dépassant le maximum. De ce fait, le tube s’étire, provoquant une déformation résiduelle non réparable. Pour réparer un tel appareil, il est entièrement démonté, le raccord 7 fixer dans un étau et démonter le tube à l'aide d'un chalumeau à gaz 5 du tableau. Une fois la soudure fondue, le tube défectueux est retiré à l'aide d'une pince et, à sa place, après avoir nettoyé la surface, un ressort de jauge similaire est installé (à une limite de mesure de pression donnée). La zone de soudure est traitée avec un solvant - colophane avec de l'acétone (alcool) ou de l'acide chlorhydrique.

Un tube de Bourdon est un élément élastique d'instrumentation qui permet de contrôler les pressions de tous les niveaux utilisés dans l'industrie. Il détecte les changements de pression et convertit ces changements en mouvement mécanique. Un tube de Bourdon est généralement connecté à un manomètre, qui affiche le changement de pression sur une échelle graduée.

Le tube de Bourdon n'est pas un appareil de mesure indépendant, mais un élément auxiliaire installé dans l'appareil de mesure. Il permet de créer la différence de pression nécessaire pour mesurer le débit d'un liquide, d'un gaz ou de vapeur. Les manomètres à tube de Bourdon sont les instruments de mesure les plus courants en raison de leur faible coût, de leur polyvalence et de leur grande fiabilité.

Fabriqué à partir d'une variété de métaux, notamment le bronze, le laiton et l'acier inoxydable. Le choix du matériau est déterminé par l'environnement d'application et le niveau de pression mesuré : plus la pression est élevée, plus le matériau est résistant.

Principe de fonctionnement d'un tube de Bourdon

Types de tubes de Bourdon

Il existe également un tube à vis Bourdon dont la conception est très similaire à celle des tubes en forme de C et en spirale. Une différence principale est la suivante : dans un tube hélicoïdal, les spires sont enroulées de manière hélicoïdale à proximité les unes des autres. Cela rend la conception du tube beaucoup plus compacte que les autres et peut être utilisée dans des espaces confinés. Tout comme l'hélice, le tube hélicoïdal a un plus grand décalage de pointe que le tube en C.

Manomètre(du grec manos - rare, lâche et meteo - mesure) - un appareil pour mesurer la surpression (pression supérieure à la pression atmosphérique) de vapeurs, de gaz ou de liquides enfermés dans un espace confiné. Un type de manomètre est jauge à vide– un appareil de mesure de pression proche de zéro et manomètre-pression dispositif de mesure du vide et de la surpression.

Les plus populaires parmi les consommateurs sont Manomètres à tube de Bourdon ou manomètres à déformation, dont la conception a été inventée par E. Bourdon en 1849.
Tube de Bourdon – l'élément structurel principal du manomètre, son élément sensible, qui est le transducteur de pression primaire.
Tube de Bourdon Il est généralement fabriqué en laiton ou en bronze phosphoreux, a une forme semi-circulaire pour les basses pressions et une forme de bobine pour les pressions moyennes et élevées. Une extrémité du tube est reliée au raccord d'entrée du manomètre, qui est l'élément de connexion au fluide à mesurer, et l'autre extrémité est scellée et située dans un porte-à-faux. En utilisant des tubes de forme plus complexe (spirale, hélicoïdale), il est possible d'obtenir des dispositifs avec une plus grande sensibilité, mais une limite de mesure plus petite.

Principe de fonctionnement des manomètres à déformation.

Sous la pression du milieu, l'extrémité en porte-à-faux du tube de Bourdon bouge - le tube tente de se redresser. L'ampleur de ce mouvement est proportionnelle à l'ampleur de la pression.
Un simple levier de vitesses entraîne une aiguille qui indique la valeur de pression sur l'échelle de l'instrument. La plupart des manomètres des marques nationales MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, les manomètres allemands Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG et les manomètres d'autres fabricants ont de tels un appareil.

Schéma d'un manomètre à tube de Bourdon

1 tube de Bourdon, mécanisme de transmission à 2 tiges, secteur à 3 dents, 4 aiguilles, 5 raccords

En plus des manomètres à pointeur, les manomètres sans échelle (ayant une conception de dispositif similaire) DER avec des signaux de sortie électriques unifiés sont largement utilisés, utilisés dans les systèmes de contrôle, la régulation automatique et le contrôle de divers processus technologiques.
Un inconvénient important des manomètres à déformation est l'hystérésis.
L'essence du phénomène : l'élément déformable du tube de Bourdon, soumis à une haute pression, donnera des lectures légèrement gonflées lors des mesures ultérieures. Il en va de même pour le vacuomètre qui, après avoir pompé jusqu'à un vide profond, sous-estimera au contraire les indications. Étant donné que le système de pompe à vide fonctionne dans une plage de pression allant de la pression atmosphérique à 0,133 Pa (10 V -3 mm Hg), de telles différences affecteront négativement la précision de la jauge de contrainte.

Pour éviter d'endommager les jauges de contrainte en raison de chutes de pression importantes dans les systèmes de mesure, un robinet ou une vanne est prévu pour éteindre l'appareil entre les mesures.