Din ce este făcut un tub bourdon? Tub Bourdon: în detaliu într-un limbaj simplu

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 este 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 pentru funcționarea tubului este deformarea conturului secțiunii transversale. Oricare ar fi forma necirculară pe care o poate 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.

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 se mișcă. 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. Deoarece unele instrumente necesită o deplasare mai mare decât un tub C, această creștere folosind un tub spiralat este considerată un avantaj.

Lucrări practice

Scopul lucrării: studiul manometrelor cu arc de tip OBM (dispozitiv, principiu de funcționare, funcționare).

Manometru cu arc tip OBM

Manometru (din grecescul manos - rar, liber și metreo - măsură) - un dispozitiv pentru măsurarea presiunii în exces (presiunea deasupra atmosferei) a vaporilor, gazelor sau lichidelor închise într-un spațiu închis. Un tip de manometru este un manometru - un dispozitiv pentru măsurarea presiunii aproape de zero și un manometru - un dispozitiv pentru măsurarea vidului și a presiunii în exces.

Cele mai populare printre consumatori sunt manometrele cu tub Bourdon sau manometrele de deformare, al căror design a fost inventat de E. Bourdon în 1849.

Tubul Bourdon este principalul element structural al manometrului, elementul său sensibil, care este traductorul de presiune primar.

Tubul Bourdon este de obicei realizat din alamă sau bronz fosfor, are o formă semicirculară pentru presiuni joase și o formă bobină pentru presiuni medii și mari. Un capăt al tubului este conectat la racordul de intrare al manometrului, care este un element de legătură cu mediul care se măsoară, iar celălalt capăt este etanșat și situat într-o consolă. Prin utilizarea tuburilor de formă mai complexă (spiral, elicoidal), se pot obține dispozitive cu o sensibilitate mai mare, dar cu o limită de măsură mai mică.

Principiul de funcționare al manometrelor de deformare.

Sub presiunea mediului, capătul în consolă al tubului Bourdon se mișcă - tubul încearcă să se îndrepte. Mărimea acestei mișcări este proporțională cu mărimea presiunii.

O simplă manetă de viteză acționează un indicator care indică valoarea presiunii pe scala instrumentului. Majoritatea manometrelor mărcilor autohtone MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, manometrele germane Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG și manometrele de la alți producători au astfel de un dispozitiv.

O vedere generală a manometrului cu arc de tip OBM este prezentată în Fig. 1.

Figura 1 – Manometru cu arc tip OBM

Figura 2 - Diagrama unui manometru cu tub Bourdon

1-Tub Bourdon, mecanism de transmisie cu 2 tije, sector cu 3 dinți, 4 puncte, 5 racorduri

Arcurile tubulare sunt folosite ca elemente sensibile în manometre. După cum se poate observa din fig. 3, un capăt al arcului tubular 3 intră în fitingul 7 pentru primirea presiunii măsurate. Sub influența presiunii, capătul liber al tubului de presiune 5 va fi deformat (îndoit), iar cantitatea de deformare elastică este proporțională cu presiunea măsurată. Datorită acestei relații, acul de măsurare 1, datorită mișcării unității cinematice (tribul 2 - sector 4 - driver 6), arată valoarea reală a presiunii măsurate în raport cu scara instrumentului.

Figura 3 – Diagrama cinematică a unui manometru cu tub Bourdon

1 săgeată, 2 tuburi, 3 arcuri, sector cu 4 dinți, 5 senzori de presiune (tub manometric), 6 fire, 7 racorduri

Manometrele de indicare și înregistrare cu arc sunt reparate de serviciile de reparații ale departamentului de metrologie. Pentru a face acest lucru, într-o zonă specială, locurile de muncă trebuie să fie echipate cu ochelari de rezervă dintr-o gamă standard cu diametrul de 60, 100, 160 și 250 mm, cântare standard și extractoare speciale pentru demontarea acelor de măsurare de pe axele instrumentului; cleme pentru fixarea pieselor manometrelor, un set de scări pentru refacerea filetelor înfundate ale fitingurilor M 20X1,4, dispozitive pentru cântare de desen, seturi de pensete și lupe de ceas, seturi de arzătoare mici pe gaz pentru lipirea elementelor sensibile (arcuri).

Cele mai laborioase operațiuni sunt înlocuirea elementului sensibil (tubul) al manometrului și reglarea legăturii cinematice „sector - tub” (vezi Fig. 3).

Elementul senzor al dispozitivului este înlocuit după ce este utilizat pentru a măsura presiunea care depășește valoarea maximă. Ca urmare, tubul se întinde, provocând deformare reziduală care nu poate fi reparată. Pentru a repara un astfel de dispozitiv, acesta este complet dezasamblat, fitingul 7 fixați într-o menghină și demontați tubul folosind o pistoletă cu gaz 5 de la bord. După ce lipirea s-a topit, tubul defect este îndepărtat cu un clește, iar în locul său, după curățarea suprafeței, se instalează un arc de măsurat similar (la o limită dată de măsurare a presiunii). Zona de lipit este tratată cu un solvent - colofoniu cu acetonă (alcool) sau acid clorhidric.

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

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.

Manometru(din grecescul manos - rar, liber și metreo - măsură) - un dispozitiv pentru măsurarea presiunii în exces (presiunea deasupra atmosferei) a vaporilor, gazelor sau lichidelor închise într-un spațiu închis. Un tip de manometru este vacuometru– un dispozitiv pentru măsurarea presiunii aproape de zero și manometru presiune-vacuum dispozitiv pentru măsurarea vidului și a presiunii în exces.

Cele mai populare printre consumatori sunt Manometre cu tub Bourdon sau manometre de deformare, al căror design a fost inventat de E. Bourdon în 1849.
tub Bourdon – elementul structural principal al manometrului, elementul sensibil al acestuia, care este traductorul primar de presiune.
tub Bourdon Este de obicei realizat din alamă sau bronz fosfor, are o formă semicirculară pentru presiuni joase și o formă de bobină pentru presiuni medii și mari. Un capăt al tubului este conectat la racordul de intrare al manometrului, care este un element de legătură cu mediul care se măsoară, iar celălalt capăt este etanșat și situat într-o consolă. Prin utilizarea tuburilor de formă mai complexă (spiral, elicoidal), se pot obține dispozitive cu o sensibilitate mai mare, dar cu o limită de măsură mai mică.

Principiul de funcționare al manometrelor de deformare.

Sub presiunea mediului, capătul în consolă al tubului Bourdon se mișcă - tubul încearcă să se îndrepte. Mărimea acestei mișcări este proporțională cu mărimea presiunii.
O simplă manetă de viteză acționează un indicator care indică valoarea presiunii pe scala instrumentului. Majoritatea manometrelor mărcilor autohtone MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, manometrele germane Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG și manometrele de la alți producători au astfel de un dispozitiv.

Diagrama unui manometru cu tub Bourdon

1-Tub Bourdon, mecanism de transmisie cu 2 tije, sector cu 3 dinți, 4 puncte, 5 racorduri

Pe lângă manometrele cu indicator, sunt utilizate pe scară largă manometrele fără scară (având un design similar al dispozitivului) DER cu semnale electrice de ieșire unificate, utilizate în sistemele de control, reglarea automată și controlul diferitelor procese tehnologice.
Un dezavantaj semnificativ al manometrelor de deformare este histerezisul.
Esența fenomenului: elementul deformabil al tubului Bourdon, supus la presiune mare, va da citiri ușor umflate în măsurătorile ulterioare. Același lucru este valabil și pentru vacuometru, care, după pomparea la un vid profund, va subestima, dimpotrivă, citirile. Având în vedere că sistemul pompei de vid funcționează într-un interval de presiune de la atmosferică la 0,133 Pa (10 V -3 mm Hg), astfel de diferențe vor afecta negativ precizia tensometrului.

Pentru a preveni deteriorarea manometrelor din cauza căderilor semnificative de presiune în sistemele de măsurare, este prevăzut un robinet sau supapă care oprește dispozitivul între măsurători.