Cấu trúc của các đồng hồ đo áp suất cơ học có gì khác nhau?
Cấu trúc bên trong của các loại đồng hồ đo áp suất cơ học, bao gồm ống Bourdon, màng chắn và piston, cùng với các đặc điểm và ứng dụng của từng loại. Các đồng hồ này được sử dụng để đo áp suất trong nhiều môi trường khác nhau, từ công nghiệp hóa dầu đến y tế. Mỗi loại đồng hồ có thiết kế và nguyên lý hoạt động riêng, phù hợp với nhu cầu đo áp suất cụ thể.
Cấu trúc bên trong của các đồng hồ đo áp suất cơ học khác nhau là gì?
Khi đo áp suất, có thể lựa chọn các đồng hồ đo áp suất khác nhau theo các phương pháp đo, môi trường và nguồn áp suất khác nhau. VietMRO sẽ giúp bạn thông qua bài viết này, bạn sẽ hiểu sâu hơn về hoạt động bên trong của đồng hồ đo áp suất cơ học.
Ống Bourdon
Chúng ta hãy bắt đầu với thành phần chính của đồng hồ đo ống Bourdon (còn gọi là ống lò xo). Chúng có thể được sử dụng để đo cả chất lỏng và khí. Có ba loại: loại C, loại xoắn ốc và loại xoắn ốc.
Ống Bourdon loại C
Ống Bourdon loại C được làm bằng ống cong, thành mỏng, rỗng. Thường được làm bằng đồng hoặc thép không gỉ, và được sử dụng cho áp suất từ 0,6 đến 70 kgf/cm², đây là loại đồng hồ đo áp suất cơ học phổ biến nhất. Cố định đầu hở vào đế để kết nối với nguồn áp suất và kết nối đầu bịt kín với liên kết. Khi áp suất xảy ra, ống Bourdon cong sẽ tạo ra độ dịch chuyển tương ứng do áp suất khác nhau được cung cấp và kim chỉ sẽ quay.
Ống Bourdon xoắn ốc
Đặc tính uốn cong nhiều lần của ống Bourdon xoắn ốc giúp phân tán áp suất dễ dàng. So với loại C, loại xoắn ốc có thể chịu được áp suất cao hơn. Nó thường được sử dụng cho áp suất cao trong khoảng từ 70~ 1000 kgf/cm². Giá trị áp suất đo được càng lớn thì càng cần nhiều ống cuộn. Thường được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa dầu, nhà máy điện và kỹ thuật môi trường.
Ống Bourdon xoắn ốc
Ống Bourdon xoắn ốc được uốn cong theo các vòng tròn đồng tâm. Đầu ống được kết nối trực tiếp với kim, không sử dụng bánh răng hoặc liên kết. Cấu trúc đơn giản của nó thường được sử dụng trong đồng hồ đo áp suất có mặt số nhỏ, chẳng hạn như bình oxy lặn và bình chữa cháy.
Hình 1. Ống Bourdon
Cơ chế co giãn và các loại đồng hồ đo áp suất màng ngăn
Đồng hồ đo áp suất màng ngăn sử dụng màng để truyền tải áp suất, gồm ba loại chính: có bánh răng, không bánh răng và dạng viên nang.
Màng ngăn có bánh răng
Màng ngăn có bánh răng hoạt động mà không cần bất kỳ chất lỏng làm đầy hệ thống nào, an toàn cho phép đo áp suất vô trùng. Các vật liệu màng phổ biến là thép không gỉ, Teflon (PTFE), Hastelloy (Hastelloy) hoặc gốm. Áp suất có thể được đo trực tiếp thông qua màng lượn sóng, sau đó áp suất sẽ được truyền qua liên kết đến bánh răng và con trỏ. Có thể áp dụng lớp lót hoặc lớp phủ để kéo dài tuổi thọ. Đồng hồ đo áp suất màng liên kết có thể được sử dụng để đo môi trường có tính ăn mòn, chúng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp máy nén hoặc khí.
Màng chắn không có bánh răng
Màng ngăn không có bánh răng đo áp suất trực tiếp thông qua sự co lại và giãn nở của màng ngăn để ép vòng quay của kim. Loại đồng hồ đo này không cần phải chứa chất lỏng để tránh sốc bên trong (đo sự bất ổn định của áp suất phương tiện) và sốc bên ngoài (rung động phát sinh trong quá trình vận hành thiết bị) ảnh hưởng đến việc quan sát hoặc gây hư hỏng cho bánh răng. Đồng hồ đo áp suất màng ngăn không có bánh răng cũng có thể chống va chạm cao. Nhược điểm là độ chính xác kém. Nó thường được sử dụng trong máy nén khí hoặc làm đồng hồ đo áp suất lốp.
Capsule (nang màng ngăn)
Hai màng ngăn được hàn dọc và bịt kín để tạo thành một capsule. Khi áp suất từ môi trường thay đổi, viên nang sẽ giãn nở (áp suất dương) hoặc co lại (áp suất âm) theo áp suất. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến bánh răng và liên kết, điều khiển kim chỉ. Vật liệu thường được sử dụng là đồng và thép không gỉ. Đồng hồ đo áp suất nang màng ngăn thường được sử dụng làm đồng hồ đo áp suất vi mô trong ngành công nghiệp khí đốt, công nghiệp hóa dầu hoặc ngành y tế.
Hiình 2. Các loại cơ co giãn
Những loại đồng hồ đo áp suất khác
Có những loại đồng hồ đo áp suất khác không thuộc loại ống Bourdon hoặc màng ngăn, nhưng chúng không kém phần hữu ích đối với các ngành công nghiệp cần chúng. Hãy cùng xem xét hai loại: ống thổi và piston.
Hiình 3. Những đồng hồ đo áp suất khác
Ống thổi
Bellows là một loại ống rỗng có hoa văn hình khuyên gợn sóng. Khi áp suất tích điện, các ống thổi sẽ kéo dài theo hướng của ống, dẫn động bánh răng và liên kết để xoay kim chỉ. Ngoài việc là một đồng hồ đo áp suất chung, nó cũng thường được sử dụng như một đồng hồ đo áp suất vi sai. Nguyên lý là kết nối một ống thổi ở cả hai bên của phương tiện áp suất riêng biệt. Thông qua sự chênh lệch áp suất giữa hai bên, kim chỉ sẽ quay. Các đồng hồ đo này thường được sử dụng để đo chênh lệch áp suất trong phạm vi từ 0 ~ 25 kgf / cm². Áp suất tĩnh tối đa là 150 kgf / cm². Các vật liệu phổ biến của ống thổi là thép không gỉ, đồng thau và đồng. Bạn thường sẽ tìm thấy các đồng hồ đo này trong các hệ thống điều hòa không khí, hệ thống lọc và hệ thống phát hiện ống xả.
Pít-tông
Đồng hồ đo áp suất piston chủ yếu được sử dụng như đồng hồ đo áp suất vi sai. Hai áp suất khác nhau được kết nối với các mặt khác nhau của đồng hồ đo. Áp suất cao hơn sẽ đẩy vào áp suất thấp hơn, khiến piston đẩy áp suất còn lại xuống áp suất thấp hơn. Điều này làm nén lò xo và xoay kim chỉ. Đồng hồ đo piston chủ yếu được sử dụng để giám sát bơm và hệ thống đường ống.
