اگر در صنعت فعالیت می­‌کنید و با ابزار دقیق سر و کار دارید یا به این حوزه علاقه­ مند هستید، مسلماً شناخت و درک کلی از چگونگی طراحی، ساخت، مکانیسم و اصول فیزیکی این ابزارها به شما در تسلط بیشتر، انتخاب و تحلیل بهتر محصولات این حوزه بسیار کمک خواهد کرد. در همین راستا شرکت آرکاکنترل به منظور آسان کردن جست و جو و صرفه‌جویی در وقت و هزینه شما عزیزان فعال و محقق در این حوزه به صورت رایگان در مجموعه پست­ها و مقالاتی در عین رعایت اصول و مبانی علمی به صورت ساده و روان این مطالب را در سایت خود خدمت شما ارائه کرده. در این مطلب به معرفی، مکانیسم و اصول فیزیکی یکی از پرکاربردترین ابزار دقیق­ها در حوزه فشارسنجی یعنی گیج فشار بوردن تیوب پرداخته‌ایم. همینطور، انواع مختلف آن را خدمت شما معرفی کرده‌­ایم.

تصویر این نوع بوردن تیوب را می­‌توانید در شکل‌های زیر ببینید. در این نوع فشارسنج، برای سنجش بهتر میزان جا‌به‌جایی و کشیدگی حاصل از نیروی فشار، یک تیوب ارتجاعی به شکل C طراحی شده. یک سر این تیوب به ناحیه ثابتی متصل است که سیال با فشار وارد آن می­‌شود. سر دیگر این تیوب نیز به اتصالات ارتباطی که به یک عقربه منتهی می­‌شود متصل است. در اثر نیرویی که از طرف فشار سیال به تیوب وارد می­‌شود، سر تیوب جابه‌جا شده و با افزایش نیروی فشار کشیده می­‌شود.

نیروی حاصل از این تغییر مکان کششی که در تیوب ارتجاعی پدیدار می­‌شود، توسط اتصالات و رابطهایی به یک چرخدنده منتقل می­‌شود. سپس این چرخدنده با گرفتن نیرویی که به آن وارد شده، به مقدار مشخصی می­‌چرخد. چرخدنده، عقربه متصل به خود را به میزان مشخص همراه خود می­‌چرخاند. در نتیجه با این مکانیسم، فشار سیال به میزان مشخصی عقربه فشارسنج را می­‌چرخاند. اگر از مقدار نیروی فشار وارد شده به تیوب کاسته شود، تیوب ارتجاعی تمایل دارد به حالت اولیه خود برگردد. رابطه میان تغییر مکان سر تیوب با نیروی حاصل از تغییر فشار وارد شده به آن با نسبت خوبی خطی است. در نتیجه، فشار سیال را می­‌توان با کالیبراسیون مناسب مقدار چرخش عقربه اندازه گرفت.

در واقع این نوع بوردن تیوب، شکل تکامل یافته بوردن تیوب C است. این مدل با چند دور چرخاندن تیوب ارتجاعی مشابه شکل‌های زیر ساخته می­‌شود. مکانیسم و اصول فیزیکی این نوع تیوب نیز دقیقاً مشابه مورد قبل است. با این تفاوت که چند دور چرخاندن تیوب ارتجاعی باعث می­ شود خم شدگی و کشیدگی حاصل از نیروی فشار وارد شده به آن بارزتر باشد؛ چون کشیدگی به وجود آمده در آن، حاصل از مجموع کشیدگی­ های سر هر دور حلزونی است. به بیان دیگر، شکل هندسی این طراحی به گونه­‌ای است که گویا چند تیوب ارتجاعی C شکل به صورت سری به هم بسته شده­‌اند. پس کشیدگی کلی برابر است با مجموع کشیدگی­ های هر تک تیوب C شکل. به همین دلیل در مقایسه با تیوب Cشکل، این مدل حساسیت بالاتری دارد و برای اندازه­ گیری فشارهای کوچکتر که مستلزم حساسیت بالاتر باشد مناسبتر است.

این بوردن تیوب به شکل مارپیچی(فنری) طراحی شده. شکل مارپیچی این تیوب علاوه بر تقویت حساسیت و ارتقاء کشیدگی(مشابه نوع حلزونی)، به خاطر هندسه‌ای که دارد، اجازه حرکت دورانی را نیز می‌­دهد. در واقع با این شکل هندسی، حرکت سر تیوب می‌­تواند به حرکت چرخشی تبدیل شود. می­‌توان با نصب یک میله محوری در مرکز مارپیچ کشیدگی حاصل از فشار را مستقیماً به حرکت چرخشی در میله محوری تبدیل کرد. همچنین می‌توان به واسطه اتصالات و رابطها(اهرمها،چرخدنده­ها و …) نیز نیروی حاصل از فشار را به عقربه نشانگر منتقل کرد.

تعداد دورهای مناسب برای نوع حلزونی و مارپیچی به بازه فشاری که می­‌خواهیم اندازه­ ‌گیری کنیم بستگی دارد. برای اندازه­‌گیری بازه‌­های فشار کوچکتر تعداد دور کمتر و برای اندازه­‌گیری بازه­‌های فشار بزرگتر تعداد دور بیشتر مناسب است. از جمله مزایای بوردن تیوب­‌های حلزونی و مارپیچی نسبت به مدل C شکل، حساسیت بالاتر، قابلیت ساخت در ابعاد کوچکتر در عین حفظ کارایی و مقاومت بیشتر در برابر فشارهای بالاتر از محدوده کارکرد(over pressure) است. البته باید در نظر داشت که نسبت به مدل C گرانتر هستند.