امروزه با توجه به پیشرفت صنعتی کشور در زمینه تاسیسات و لوله کشی، دانستن فشار خطوط لوله با استفاده از لوله بوردون (فشارسنج بوردون) دارای اهمیت زیادی است. لوله بوردون یکی از محصولاتی به شمار می رود که به طور گسترده در صنعت تاسیسات مورد استفاده است و در واقع جزء اصلی اکثر صنایع برای محاسبه میزان فشار سیستم است.
همان‌طور که به طور کوتاهی به آن اشاره شد، لوله بوردون ابزاری برای اندازه گیری مقدار فشار است که استفاده از آن در خطوط لوله بسیار متداول است. نام دیگر لوله بوردون که از آن به عنوان جایگزین نیز استفاده می شود، فشارسنج بوردون است. نکته ای که باید به آن توجه کنیم این است که در صنعت انواع مختلفی فشارسنج وجود دارند که هر کدام با توجه به موقعیت و سیال موجود در سیستم استفاده می شوند.
در بخش بعدی، پیش از اینکه به معرفی کامل لوله بوردون (فشارسنج بوردون) بپردازیم، لازم است تا با تعریف و مفهوم فشار آشنا شویم تا بدانیم که لوله بوردون چه پارامتری را اندازه می کند. پس از آن نیز انواع مختلف فشارسنج ها که فشارسنج بوردون یکی از پر مصرف ترین آن هاست را معرفی می کنیم.
پس از این آشنایی اولیه در ادامه مطلب، به موضوع اصلی این مقاله یعنی معرفی لوله بوردون می پردازیم و با ساختار، انواع و نحوه کارکرد این ابزار آشنا می شویم.
تعریف فشار و انواع مختلف فشارسنج
همان طور که پیشتر اشاره شد، وظیفه لوله بوردون اندازه گیری فشار است. اما پرسش اساسی این است که فشار چیست؟
در تعریف فرمولی، فشار یک کمیت اسکالر است که به صورت تقسیم نیرو (F) بر واحد سطح (A) تعریف می شود. واحد فشار در دستگاه بین‌المللی یکاها (SI) پاسکال (Pa) است که به صورت (N/m²) تعریف می شود. به عبارتی یک پاسکال برابر با نیروی یک نیوتون وارد بر سطح یک مترمربع است. در واقع فشار از فرمول زیر قابل محاسبه است:
به بیانی دیگر و در تعریف مفهومی فشار به صورت مقابل تعریف می شود. زمانی که نیروی F به یک سطح مشخص A وارد می شود، تنشی در اجزای آن سطح ایجاد می شود که باعث فشرده شدن اجزای تحت تنش می‌شود. هرچه نیرو به سطح کوچکتری وارد شود، فشار بیشتری ایجاد می‌شود. اگر نیروی وارد به یک سطح مشخص افزایش یابد، فشار وارد به سطح بیشتر می‌شود.
حال که با تعریف فشار آشنا شدیم، این پرسش به وجود می آید که چگونه می توان میزان فشار را اندازه گیری کرد؟ فشارسنج ها وظیفه اندازه گیری فشار را بر عهده دارند که دارای انواع مختلفی نیز هستند که در ادامه به آن ها اشاره شده است.
انواع فشارسنج:
فشارسنج ها را با توجه به مکانیزم عملکرد و نوع ساختارشان به سه دسته کلی تقسیم کرده اند:
- مانومتر
- فشارسنج ارتجاعی
- فشارسنج الکتریکی
هر کدام از این دسته ها دارای انواع مختلفی فشار سنج هستند که در ادامه آمده است:
چهار دسته مانومترها به شکل زیر است:
- مانومتر مخزنی
- مانومتر ساده
- مانومتر U شکل
- مانومتر مورب
دسته بندی فشارسنج های ارتجاعی:
- فشارسنج های دیافراگمی
- فشارسنج های کپسولی
- بلوزها
- لوله بوردون ها
دسته بندی فشارسنج های الکتریکی:
- استرین گیج ها
- فشارسنج‌های پیزوالکتریک
در بخش بعدی با لوله بوردون که در دسته فشارسنج های ارتجاعی قرار می گیرد، آشنا می شویم.
لوله بوردون چیست؟
لوله بوردون یکی از متداول و پر مصرف ترین ابزار های اندازه گیری فشار است که از طریق اندازه گیری یک تغییر شکل مکانیکی، فشار را اندازه گیری می کند. لوله بوردون که یک وسیله اندازه گیری فشار است قابلیت اندازه گیری فشارهای ۰٫۶ تا ۷۰۰۰ بار را دارد.
همان طور که در بخش پیشین دیدیم، از نظر ساختاری لوله بوردون ساختار غیرالکتریکی دارد و در دسته سنسورهای مکانیکی (فشار سنج های ارتجاعی) قرار می گیرد. تاریخچه لوله بوردون به یوجین بوردون (Eugene Bourdon) در اوایل سال ۱۸۴۹ بر میگردد که در آن زمان ایشان فشارسنج لوله بوردون را اختراع کرد.
ویژگی های لوله بوردون چیست؟
در این بخش به معرفی ویژگی ها، مزایا و معایت لوله بوردون می پردازیم. ویژگی اصلی لوله بوردون این است که دارای محدوده اندازه گیری بیشتری نسبت به فشارسنج های دیافراگمی و کپسولی است و معمولا برای اندازه گیری فشار های بالا استفاده می شود.
مزایای لوله بوردون به شرح زیر است:
- ساده
- قابل حمل
- کاربری آسان
- بدون نیاز به سطح بندی
- قیمت نسبتا ارزان
- اندازه گیری طیف وسیعی از رنج های فشار
معایب لوله بوردون به شرح زیر است:
- اندازه گیری فشارهای استاتیک یا شبه استاتیک
- دقت محدود در بسیاری از کاربرد ها
در ادامه با انواع لوله بوردون آشنا می شویم.
نحوه کارکرد لوله بوردون
در این بخش با نحوه کارکرد و ساز و کار لوله بوردون آشنا می شویم. پرسش اساسی این است که لوله بوردون چه ویژگی ای دارد؟
لوله بوردون یک لوله پیچشی از جنس فلز قابل ارتجاع به شکل دسته عصا با زاویه حدود 250 درجه است. در لوله بوردون قسمت انتهایی لوله مسدود و ابتدای آن به مخزن سیال مورد اندازه گیری وصل است. به هنگام اعمال فشار لوله بوردون به راست شدن تمایل می یابد که این تغییر حالت با تناسب گیری از وضعیت قبلی فشار تحت آزمایش را مشخص می کند.
تغییر حالات لوله بوردون از طریق یک مکانیسم چرخ دنده ای، عقربه ی روی صفحه درجه بندی شده را حرکت می دهد. این درجات که با حرکت عقربه مشخص می شوند را فشار نسبی سیال می نامند.
انواع فشارسنج بوردون
لوله بوردون سه نوع مختلف دارد:
- نوع C
- نوع لوله حلقوی
- نوع لوله حلزونی
در ادامه هر یک از این انواع لوله بوردون معرفی شده اند.
لوله بوردون نوع C
در لوله بوردون نوع C با وارد شدن فشار به یک سر، سر دیگر به سمت بیرون تمایل می یابد که این حرکت به یک فنر منتقل می شود. به نوک متحرک لوله C یک میله رابط و انتهای دیگر آن به چرخ دنده متصل است که این چرخ دنده با چرخ دنده کوچک دیگری متصل به عقربه درگیر است. به طور دقیق تر با اعمال فشار لوله بوردون، میله سپس چرخ دنده قطاعی در ادامه چرخ دنده کوچک و عقربه روی صفحه به حرکت در می آیند.
لوله بوردون با لوله حلقوی
ویژگی اصلی این نوع فشارسنج این است که شامل نواری تو خالی دارای یک گام طولی است که با اعمال فشار تغییر شکل می یابد. مورد استفاده لوله بوردون با لوله حلقوی در اندازه گیری فشارهای زیاد تا حد بالای 600 بار است. این نوع لوله بوردون دارای اصطکاک کمتر و حساسیت بالاتری است.
لوله بوردون با لوله حلزونی
این نوع لوله بوردون از لوله ای که به دور خود به طور فنری-حلزونی چرخیده است، تشکیل شده است. این فشار سنج بوردون با چرخش 360 درجه عقربه خود توانایی اندازه گیری فشار بالا را دارد. یکی از ویژگی های اصلی این نوع داشتن حساسیت و دقت اندازه گیری بیشتری نسبت به لوله بوردون نوع C است.
در انتها به منظور کسب اطلاعات بیشتر و سفارش محصولات مختلف، می توانید با کارشناسان ما در آیروپارس تماس بگیرید.
