مکانیزم گیج فشار

نحوه عملکرد گیج فشار

نحوه عملکرد گیج فشار به این صورت است که این ابزار با استفاده از تغییرات مکانیکی یا الکترونیکی فشار سیال را اندازه‌گیری و نمایش می‌دهد. هر نوع گیج، بسته به ساختار داخلی و مکانیزم خود، برای کاربردها و دقت‌های متفاوت طراحی شده است.

گیج‌های فشار به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند، از جمله گیج‌های بوردون، دیافراگمی، دیجیتال، و تفاضلی. نحوه عملکرد گیج فشار در هر مدل متفاوت است؛ گیج‌های بوردون از تغییر شکل لوله‌ها برای نمایش فشار استفاده می‌کنند، گیج‌های دیافراگمی از غشاء انعطاف‌پذیر بهره می‌برند، گیج‌های دیجیتال با استفاده از سنسورهای الکترونیکی فشار را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و گیج‌های تفاضلی اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه‌گیری می‌کنند. همچنین گیج‌های آنالوگ مانند بوردون از تغییر شکل لوله‌ها برای حرکت عقربه روی صفحه بهره می‌برند.

1.  گیج لوله بوردون

کاربرد گسترده و عملکرد دقیق و امکان استفاده و سنجش برای فشارهای مثبت و منفی از ویژگی‌های بارز این مدل است. مدل Bourdon Tube  با در دست داشتن طیف گسترده‌ی سنجش که برابر با 0 – 0.6 Bar  و 0 – 1600 Bar است، توانایی خود را اثبات کرده‌است. در ساخت این دستگاه از لوله خمیده بوردون استفاده می‌کنند که به‌شکل C بوده و خاصیت ارتجاعی دارد. زمانی که لوله بوردون تحت فشار خارجی و داخلی قرار می‌گیرد، شکل آن تغییر می‌کند. لوله بوردون دارای 3 نوع  Cشکل، حلقوی و حلزونی است که ساختار متفاوتی دارند‌.

میزان  لوله بوردون زمانی که تحت فشار داخلی قرار بگیرد، از فرم خمیده به کشیده تغییر می‌کند و هنگامی که فشار قطع شود، به حالت قبلی خود برمی‌گردد. میزان کشیدگی لوله بوردون به شدت فشار سیال بستگی دارد‌. تغییر فشار داخلی، نوک لوله را به حرکت در می‌آورد‌. اگر انتهای لوله بوردون به یک عقربه نمایشگر به‌وسیله یک چرخ‌دنده وصل شود، می‌توان میزان فشار سیال را اندازه‌گیری کرد‌.

2. گیج حلزونی

در مدل Spiral Bourdon Tube لوله بوردون به شکل یک مارپیچ یا حلزون طراحی شده است. ساختار مارپیچ آن باعث می‌شود که بتواند تغییرات فشار را به صورت دقیق‌تری اندازه‌گیری کند. با افزایش فشار، لوله حلزونی باز و کشیده می‌شود، این تغییر شکل نیز به حرکت عقربه نمایشگر تبدیل می‌شود.
عقربه گیج حلزونی می‌تواند 360 درجه بچرخد و فشار بالا را اندازه‌گیری کند. فشارسنج حلزونی نسبت به گیج شکل C ، دقت و حساسیت بیشتری دارد. مناسب برای اندازه‌گیری فشارهای پایین تا متوسط با دقت بالا. استفاده در تجهیزات حساس و دقیق مانند آزمایشگاه‌ها و دستگاه‌های پزشکی. یکی از بهترین انواع مدل‌های حلزونی گیج فشار ویکا می‌باشد که در تولید این محصولات باکیفیت شهرت دارد دارد.

3.  گیج حلقوی

لوله بوردون به صورت یک یا چندین حلقه ساخته شده که طراحی پیچیده‌تری نسبت به نوع C شکل دارد و معمولاً برای اندازه‌گیری فشارهای بالاتر به کار می‌رود. گیج‌های فشار اسپیرال برای اندازه‌گیری فشار تا بازه ۲۸۰۰۰ کیلو پاسکال به‌کار برده می‌شوند. این نوع گیج‌ها بسیار دقیق و حساس هستند و قیمت گرانی دارند. اگر فشار فرایند تغییر کند، مشکلاتی را در افزایش اندازه سیم‌پیچ ایجاد می‌کند. حسگر Helical Bourdon Tube هنگامی که تحت فشار قرار می‌گیرد، لوله حلقوی باز و کشیده می‌شود. تغییر شکل لوله به حرکت عقربه نمایشگر تبدیل می‌شود. این مدل مناسب استفاده در محیط‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری فشارهای بسیار بالا مثل پتروشیمی و پالایشگاه‌ها است.

تفاوت مدل حلقوی و حلزونی چیست؟

• لوله بوردون حلقوی به صورت حلقه‌های پیوسته و لوله بوردون حلزونی به صورت مارپیچ طراحی شده‌اند.
• لوله بوردون حلقوی در صنایع سنگین و لوله بوردون حلزونی در محیط‌های حساس و دقیق استفاده می‌شود.

        گیج دیجیتال

گیج فشار دیجیتال با استفاده از سنسورهای الکترونیکی فشار سیال را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسورها فشار را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که سپس توسط یک پردازنده به داده‌های قابل نمایش تبدیل می‌شود. این داده‌ها به صورت عددی روی نمایشگر دیجیتال نمایش داده می‌شوند. گیج‌های دیجیتال معمولاً دقت بالاتری دارند و قابلیت‌های اضافی مانند ذخیره‌سازی داده‌ها و ارتباط با سیستم‌های کنترلی را نیز فراهم می‌کنند. این نوع گیج‌ها برای کاربردهای دقیق و صنعتی بسیار مناسب هستند.

در این مدل گیج‌ها، میزان فشار به‌صورت دیجیتال برروی صفحه نمایشگر دستگاه ظاهر می‌شود. این نوع گیج، برای اندازه‌گیری نرمال در سیستم‌های کالیبراسیون یا صنایع خاص به‌کار می‌رود. گیج‌های فشار دیجیتالی در انواع تک‌ورودی، ۲ ورودی، تابلویی و مطلق طراحی و تولید می‌شوند. از مشخصات این دستگاه، باید به دقت بسیار بالای آن ۰.۰۵ درصد اشاره کرد.

5. گیج دیافراگمی

گیج‌های فشار دیافراگمی با استفاده از دیافراگم ساخته می‌شوند. دیافراگم یک غشاء است که خاصیت انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد. از این نوع گیج، برای اندازه‌گیری فشار سیالات به شدت خورنده استفاده می‌کنند. کار دیافراگم، جداسازی بخش ورودی سیال به گیج از بخش داخلی آن است. اگر سیال با فشار به دیافراگم نیرو وارد کند، باعث می‌شود غشاء به‌سمتی که فشاری کمتری وجود دارد، خم شود. میزان خمیدگی و قوس غشاء با میزان فشار سیال واردشده ارتباط مستقیم دارد‌. میزان انحنا غشاء را به ‌وسیله عقربه‌های نمایشگر دستگاه گیج می‌توان مشاهده کرد.

در گیج فشارهای پیشرفته، به‌دلیل استفاده از دیافراگم‌ها و لوازم پیشرفته و هوشمند، امکان بروز خطاهایی مانند هیسترزیس، کالیبراسیون و اصطکاک بسیار کمتر است. گیج‌های فشار دیافراگمی را در رنج‌ فشار صفر تا 0.6 بار یا صفر تا 600 میلی‌بار و با کلاس دقت 0.1 و 2.5 می‌سازند. گیج‌های دیافراگمی به 2 شکل ساخته می‌شوند، در برخی مدل‌های آن گیج و دیافراگم در کنار یکدیگر تعبیه شده‌اند و در مدل دیگر آن، دیافراگم با استفاده از یک وسیله، به گیج وصل می‌شود. مدل دوم بست دیافراگمی (Diaphragm Seal)  نامیده می‌شود.