آشنایی با مکانیسم و اصول عملکرد گیج فشار بوردن تیوب و انواع آن

اگر در صنعت فعالیت می­‌کنید و با ابزار دقیق سر و کار دارید یا به این حوزه علاقه­‌مند 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 آرکا کنترل به منظور آسان کردن جست و جو و صرفه‌جویی در وقت و هزینه‌ی 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 است. در این مطلب به معرفی، مکانیسم و اصول فیزیکی یکی از پرکاربردترین ابزار دقیق­‌ها در حوزه اندازه‌گیری فشار 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 ملاحظه کنید. در این گیج فشار، برای سنجش میزان جا‌بجایی و کشیدگی حاصل از نیروی فشار، یک تیوب ارتجاعی به شکل  C طراحی شده است. یک سر این تیوب به ناحیه ثابتی متصل است. و 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 جابجا 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، عقربه‌ی متصل به خود را به میزان مشخصی همراه خود می­‌چرخاند. در نتیجه با این مکانیسم، فشار سیال به میزان مشخصی عقربه‌ی گیج فشار را می­‌چرخاند. اگر از مقدار نیروی فشار وارد شده به تیوب کاسته شود، تیوب ارتجاعی تمایل دارد به حالت اولیه‌ی خود برگردد. رابطه‌ی 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 شکل 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 شود. چون کشیدگی به وجود آمده در آن، حاصل از مجموع کشیدگی­‌های 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. بنابراین کشیدگی کلی با مجموع کشیدگی­ های هر تک تیوب C شکل برابر است. به همین دلیل در مقایسه با تیوب  C شکل، این مدل حساسیت بالاتری دارد. بنابراین برای اندازه­‌گیری فشارهای کوچک‌تر که مستلزم حساسیت بالاتر باشد مناسب‌تر است.

این بوردن تیوب به شکل مارپیچی (فنری) طراحی شده است. 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 گردد. می­‌توان با نصب یک میله‌ی محوری در مرکز مارپیچ کشیدگی حاصل از فشار را مستقیماً به حرکت چرخشی در میله محوری تبدیل کرد. هم‌چنین می‌توان به واسطه‌ی اتصالات و رابط‌ها (اهرم‌ها، چرخ‌دنده‌­ها و غیره) نیز نیروی حاصل از فشار را به عقربه‌ی نشان‌گر منتقل کرد.

تعداد دورهای مناسب برای نوع حلزونی و مارپیچی به بازه فشاری که می­‌خواهیم اندازه­‌گیری کنیم بستگی دارد. برای اندازه­‌گیری بازه‌­های فشار کوچکتر تعداد دور کمتر نیاز است. به همین طریق 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 محدوده‌ی کارکرد (Over pressure) است. البته باید در نظر داشت که بوردن تیوب­‌های حلزونی و مارپیچی نسبت به مدل C گران‌تر هستند.