Тръбата на Бурдон е еластичен елемент в апаратурата, който ви позволява да контролирате налягането на всички нива, използвани в индустрията. Той усеща промените в налягането и преобразува тези промени в механично движение. Тръбата на Бурдон обикновено е свързана към манометър, който показва промяната в налягането в градуирана скала.

Тръбата на Бурдон не е самостоятелно измервателно устройство, а спомагателен елемент, който се монтира в измервателното устройство. Позволява ви да създадете разликата в налягането, необходима за измерване на дебита на течност, газ или пара. Манометрите с тръба на Бурдон са най-разпространените измервателни уреди поради тяхната ниска цена, гъвкавост и висока надеждност.

Изработен от различни метали, включително бронз, месинг и неръждаема стомана. Изборът на материал се определя от средата на приложение и нивото на измереното налягане: колкото по-високо е налягането, толкова по-здрав е материалът.

Принцип на работа на тръбата на Бурдон

Единият край на С-образната тръба на Бурдон е отворен, а другият, наречен връх, е затворен. Отвореният край е свързан към съединител, който има входен отвор вътре в тръбата. Източникът на налягане е свързан към съединителя, така че налягането протича от източника през входа и в тръбата.

Когато се приложи натиск, тръбата на Бурдон започва да се движи. В зависимост от дизайна на елемента и вида на приложеното налягане, тръбата има тенденция или да се изправи, или да се извие. Вярно е, че изместването на върха при натиск е незначително, в повечето случаи е не повече от един сантиметър. В този случай количеството на изместване на върха е пропорционално на количеството на приложеното налягане. Манометърът, към който е свързан върхът, превръща това малко движение на върха в движение на иглата, което може да се отчете.

Видове тръби на Бурдон

В допълнение към С-образната тръба на Бурдон има спирална тръба на Бурдон, чиято основна структура е същата като тази на С-образната, с изключение на това, че тръбата в този случай има формата на спирала.

Тази намотка позволява изправянето на тръбата в по-голяма степен от С-образната. В крайна сметка изместването на върха на тръбата при прилагане на натиск е по-голямо от това на C-тръба. Тъй като някои инструменти изискват по-голямо изместване от C-тръба, това увеличение с помощта на спирална тръба се счита за предимство.

Има и винтова тръба на Бурдон, чийто дизайн е много подобен на дизайна на С-образните и спиралните тръби. Една основна разлика е следната: в спираловидната тръба навивките са навити по спираловиден начин близо една до друга. Това прави конструкцията на тръбата много по-компактна от другите и може да се използва в затворени пространства. Точно като спиралата, спираловидната тръба има по-голямо изместване на върха в сравнение с C-тръбата.

Манометър(от гръцки manos - рядък, насипен и metreo - мярка) - уред за измерване на свръхналягане (налягане над атмосферното) на пари, газове или течности, затворени в затворено пространство. Един вид манометър е вакуумметър– устройство за измерване на налягане, близко до нулата и манометър за налягане-вакуумуред за измерване на вакуум и свръхналягане.

Най-популярни сред потребителите са Манометри с тръба на Бурдонили манометри за деформация, чийто дизайн е изобретен от E. Bourdon през 1849 г.
Тръба на Бурдон – основният структурен елемент на манометъра, неговият чувствителен елемент, който е първичният преобразувател на налягане.
Тръба на БурдонОбикновено се изработва от месинг или фосфорен бронз, има полукръгла форма за ниско налягане и форма на намотка за средно и високо налягане. Единият край на тръбата е свързан към входния фитинг на манометъра, който е свързващият елемент към измерваната среда, а другият край е запечатан и разположен в конзола. Чрез използването на тръби с по-сложна форма (спирала, спирала) е възможно да се получат устройства с по-голяма чувствителност, но по-малка граница на измерване.

Принцип на действие на деформационните манометри.

Под натиска на средата конзолният край на тръбата на Бурдон се движи - тръбата се опитва да се изправи. Големината на това движение е пропорционална на големината на налягането.
Един обикновен скоростен лост задвижва стрелка, която показва стойността на налягането върху скалата на инструмента. Повечето манометри на местните марки MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, немски манометри Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG и манометри от други производители имат такива устройство.

Схема на манометър с тръба на Бурдон

1-тръба на Бурдон, 2-пръчков трансмисионен механизъм, 3-зъбен сектор, 4-стрелка, 5-фитинг

В допълнение към стрелковите манометри, широко използвани са безмащабни манометри (с подобен дизайн на устройството) DER с унифицирани електрически изходни сигнали, използвани в системи за управление, автоматично регулиране и управление на различни технологични процеси.
Значителен недостатък на деформационните манометри е хистерезисът.
Същността на явлението: деформируемият елемент на тръбата на Бурдон, подложен на високо налягане, ще даде леко завишени показания при последващи измервания. Същото важи и за вакуумметъра, който след изпомпване до дълбок вакуум, напротив, ще подцени показанията. Като се има предвид, че системата с вакуумна помпа работи в диапазон на налягане от атмосферно до 0,133 Pa (10 V -3 mm Hg), такива разлики ще се отразят неблагоприятно на точността на тензометричния датчик.

За да се предотврати повреда на тензодатчиците поради значителни спадове на налягането в измервателните системи, е осигурен кран или вентил, който изключва устройството между измерванията.

Манометър с тръба на Бурдон се използва за измерване на манометрично налягане от 0,6 до 70 бара. Това е механичен уред за измерване на налягането и работи без захранване.

Тръбата на Бурдон е пръстеновидна тръба с овално напречно сечение. Налягането на измерваната среда действа върху вътрешната повърхност на тръбата и предизвиква движение на свободния край на тръбата. Това движение е измерване на налягането и се показва чрез механизъм. Това движение е мярка за количеството налягане и се показва чрез механизъм.

Единият край на С-образната тръба на Бурдон е отворен, а другият, наречен връх, е затворен. Отвореният край е свързан към съединител, който има входен отвор вътре в тръбата. Източникът на налягане е свързан към съединителя, така че налягането протича от източника през входа и в тръбата.

Когато се приложи натиск, тръбата на Бурдон започва да се движи. В зависимост от дизайна на елемента и вида на приложеното налягане, тръбата има тенденция или да се изправи, или да се извие. Вярно е, че изместването на върха при натиск е незначително, в повечето случаи е не повече от един сантиметър. В този случай количеството на изместване на върха е пропорционално на количеството на приложеното налягане. Манометърът, към който е свързан върхът, превръща това малко движение на върха в движение на иглата, което може да се отчете.

В допълнение към С-образната тръба на Бурдон има спирална тръба на Бурдон, чиято основна структура е същата като тази на С-образната, с изключение на това, че тръбата в този случай има формата на спирала.

Тази намотка позволява изправянето на тръбата в по-голяма степен от С-образната. В крайна сметка изместването на върха на тръбата при прилагане на натиск е по-голямо от това на C-тръба. Тъй като някои инструменти изискват по-голямо изместване от C-тръба, това увеличение с помощта на спирална тръба се счита за предимство.

Основната част в инструментите, които измерват налягането, е така наречената пружина на Бурдон, която представлява куха тръба, извита в кръгова дъга с овално или друго удължено напречно сечение (фиг. 147).

Такава тръба се изправя донякъде и движението на края на тръбата се предава чрез умножителния механизъм към стрелката на манометъра (фиг. 148).

По отклонението на стрелката се съди за стойността на измереното налягане.

В една от книгите за измервателни уреди случайно видяхме следното обяснение на принципа на работа на тръбата на Бурдон: „Действието на пружината на Бурдон се основава на факта, че налягането вътре в тръбата върху горната повърхност на пружината ще бъде по-голяма от налягането върху вътрешната й повърхност. Наистина, ако тръбата има правоъгълно напречно сечение и ако означим външния и вътрешния радиус на тръбата с R 1 и R 2, тогава външната (S 1) и вътрешната (S 2) повърхности на тръбата ще бъдат равни , съответно
, където φ е централния ъгъл на пружината и е размерът в равнината, перпендикулярна на чертожната равнина, R 1 и R 2 са радиуси.

Под натиск p kg/cm 2 общо налягане върху външната повърхност

и към вътрешното , и силата P 1 ще бъде по-голяма от силата P 2 и ще се стреми да изправи пружината"

Правилно ли е това обяснение?

Обяснение грешно.Според горното разсъждениетръба, независимо от формата на напречното сечение,под вътрешен натиск трябва винаги да намалява кривината си - изправяне. опит,обаче, показватази тръба с кръгланапречно сечение изобщо не реагира на вътрешен натиск,и тръба с напречно сечение с обратно разположение на главните и второстепенните оси,под вътрешен натиск не намалява, а увеличава кривината му.

Авторът на горното обяснение не е взел предвид, че с изключение на силите P 1 и P 2,действащи върху повърхности S 1И S 2, има също сила, действаща върху дъното на тръбата.Тази сила дава момент,точно равна на разликата между моментите на сила P 1 и P 2, Така че моментът на огъване във всяка секция на тръбата е нула. В този случай не е необходимо да се изчислява величината на тези сили, за да се провери казаното. Повърхност на тръбата точноот произволно взет участък АА(фиг. 404) е затворенповърхност и налягането ще се даде само в тази секция нормалносила равна произведението на налягането и площта на напречното сечение „в светло“.

При всякаквиформа на тръба Силите на натиск изобщо няма да създадат огъващ момент. Необходимо условие за работата на тръбатае деформация на контура на напречното сечение.Каквато и некръгла форма да има напречното сечение на тръбата под въздействието на вътрешно свръхналягане контурът на този участък има тенденция да приеме формата на кръг.В същото време второстепенна оссекции леко ще се увеличиА голямото ще намалее,и целият контур ще приеме приблизително същата форма, както е показано от пунктираната линия на фиг. 404. В същото време всяко надлъжно влакнотръба ще получи малко движение в посока, успоредна на малката оссекции. На фиг. 404 е ход за мн влакнапосочен от w.

Когато фибрите мнще се движи по количество w,ще отиде до дъгата по-голям радиуси ще се появи разтяганенапрежение. Във влакната, лежащи под неутралната ос, ще се появи компресивеннапрежение. Тръбата ще бъде изправете се.

В светлината на казаното става ясно защо кръгла тръба не реагира на вътрешно налягане. В този случай контурът на сечението само се разтяга, и величина wще незначителен. Следователно промяната в кривината на кръгла тръба е много малкаи в обичайната обстановка на експеримента не е открит.

Практическа работа

Цел на работата:изследване на пружинни манометри тип OBM (устройство, принцип на действие, работа).

Пружинен манометър тип OBM

Манометър (от гръцки manos - рядък, насипен и metreo - мярка) - уред за измерване на свръхналягане (налягане над атмосферното) на пари, газове или течности, затворени в затворено пространство. Вид манометър е вакуумметър - уред за измерване на налягане, близко до нулата и манометър-вакуум - уред за измерване на вакуум и свръхналягане.

Най-популярни сред потребителите са манометри с тръба на Бурдон или деформационни манометри, чийто дизайн е изобретен от Е. Бурдон през 1849 г.

Тръбата на Бурдон е основният структурен елемент на манометъра, неговият чувствителен елемент, който е основният преобразувател на налягане.

Тръбата на Бурдон обикновено е изработена от месинг или фосфорен бронз, има полукръгла форма за ниско налягане и форма на намотка за средно и високо налягане. Единият край на тръбата е свързан към входния фитинг на манометъра, който е свързващият елемент към измерваната среда, а другият край е запечатан и разположен в конзола. Чрез използването на тръби с по-сложна форма (спирала, спирала) е възможно да се получат устройства с по-голяма чувствителност, но по-малка граница на измерване.

Принцип на действие на деформационните манометри.

Под натиска на средата конзолният край на тръбата на Бурдон се движи - тръбата се опитва да се изправи. Големината на това движение е пропорционална на големината на налягането.

Един обикновен скоростен лост задвижва стрелка, която показва стойността на налягането върху скалата на инструмента. Повечето манометри на местните марки MP, MTP, DM TM, M 3/1, OBM, MTI, MPTI, MO, немски манометри Wika 111.10, 111.12, 213.53, RCh, RСhg, RChgG и манометри от други производители имат такива устройство.

Общ изглед на пружинния манометър тип OBM е показан на фиг. 1.

Фигура 1 - Пружинен манометър тип OBM

Фигура 2 - Схема на манометър с тръба на Бурдон

1-тръба на Бурдон, 2-пръчков трансмисионен механизъм, 3-зъбен сектор, 4-стрелка, 5-фитинг

Тръбните пружини се използват като чувствителни елементи в манометрите. Както се вижда от фиг. 3, единият край на тръбната пружина 3 влиза във фитинга 7 за приемане на измереното налягане. Под въздействието на налягането свободният край на напорната тръба 5 ще се деформира (извие), а размерът на еластичната деформация е пропорционален на измереното налягане. Поради тази връзка, измервателна игла 1, поради движението на кинематичния блок (племе 2 - сектор 4 - драйвер 6), показва истинската стойност на измереното налягане спрямо скалата на инструмента.

Фигура 3 – Кинематична диаграма на манометър с тръба на Бурдон

1-стрелка, 2-тръба, 3-пружина, 4-зъбен сектор, 5-сензор за налягане (тръба под налягане), 6-извод, 7-фитинг

Ремонтът на пружинните показващи и регистриращи манометри се извършва от ремонтните служби на метрологичния отдел. За да направите това, в специална зона работните места трябва да бъдат оборудвани с резервни очила от стандартен диапазон с диаметър 60, 100, 160 и 250 mm, стандартни везни и специални дърпачи за демонтиране на измервателни игли от осите на инструмента; скоби за закрепване на части на манометри, комплект лостове за възстановяване на запушени резби на фитинги M 20X1.4, устройства за теглене на скали, комплекти пинсети и лупи за часовници, комплекти малки газови горелки за запояване на чувствителни елементи (пружини).

Най-трудоемките операции са подмяната на чувствителния елемент (тръбата) на манометъра и регулирането на кинематичното звено „сектор - тръба” (виж фиг. 3).

Чувствителният елемент на уреда се сменя, след като се използва за измерване на налягане над максималното. В резултат на това тръбата се разтяга, причинявайки остатъчна деформация, която не може да бъде поправена. За да ремонтирате такова устройство, то е напълно разглобено, фитингът 7 закрепете в менгеме и разглобете тръбата с помощта на газова горелка 5 от дъската. След като спойката се разтопи, дефектната тръба се отстранява с клещи и на нейно място, след почистване на повърхността, се монтира подобна пружина на габарита (при дадена граница на измерване на налягането). Мястото на запояване се третира с разтворител - колофон с ацетон (алкохол) или солна киселина.