Бурдоновские манометры: конструкция, принцип действия и применение

Что такое бурдоновский манометр?

Бурдоновский манометр (трубчатый пружинный манометр) — это механический прибор для измерения избыточного давления жидкостей и газов. Изобретен в 1849 году Евгением Бурдоном. Является самым распространенным типом манометров в промышленности благодаря простоте, надежности и широкому диапазону измерений (до 600 МПа / 100 000 psi).

Конструкция и виды измерительных трубок

Основной элемент — изогнутая трубка овального сечения (бурдоновская трубка), закрепленная одним концом (основание) и свободная другим. Под действием внутреннего давления сечение трубки стремится стать круглым, что выпрямляет трубку. Перемещение свободного конца передается через шток и рычажно-шестеренчатый механизм на стрелку.

В зависимости от диапазона давления применяют разную геометрию трубок:

• С-образные (угол ~250°) — до 6 МПа (60 бар).
• Спиралевидные (плоская спираль) — для средних давлений.
• Геlicoидальные (винтовые, несколько витков) — для высоких давлений свыше 60 бар.

Принцип работы

Измеряемое давление поступает в закрепленное основание трубки. Избыточное давление действует на внутренние стенки, стремясь сделать сечение круглым. Это создает момент, выпрямляющий трубку. Свободный конец смещается пропорционально давлению. Механизм передачи (шток, сектор, шестерня) преобразует линейное смещение во вращение стрелки по шкале. Поскольку корпус прибора находится под атмосферным давлением, показания соответствуют избыточному давлению.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая точность, особенно при высоких давлениях.
• Простота и дешевизна изготовления.
• Не требуют внешнего питания (механические).
• Могут быть оснащены электрическими контактами или датчиками для телеметрии.
• Безопасны при высоких давлениях (при правильном выборе класса точности и материала).

Недостатки:

• Низкая скорость реакции на скачкообразные изменения давления (инерция механизма).
• Имеют гистерезис (зависимость показаний от истории нагрузки).
• Чувствительны к вибрациям и ударам (требуется жидкозаполненный корпус или демпфер).
• Малое перемещение свободного конца требует усиления механизма, что вносит погрешность.

Применение

• Паровые котлы, компрессоры, гидравлические системы.
• Автомобильные шины (низкое давление).
• Общепромышленное контроль давления воды, воздуха, пара, масел.

Заключение

Бурдоновский манометр остается стандартом де-факто для механического измерения давления в промышленности. Грамотный выбор класса точности, материала трубки (латунь, нержавейка, монель) и исполнения корпуса (сухой/жидкозаполненный) обеспечивает надежную работу в самых разных условиях.