گیج‌های فشار به ظاهر ساده به نظر می‌رسند، اما وقتی وارد ساختار داخلی آنها می‌شویم، تفاوت‌های مهمی در نحوه طراحی، اجزا و عملکرد آنها آشکار می‌شود. این تفاوت‌ها می‌توانند تأثیر بسزایی در طول عمر، دقت و قیمت نهایی گیج داشته باشند. در این مقاله، به بررسی آناتومی گیج فشار می‌پردازیم و نحوه عملکرد، اجزای مختلف و دلایل تفاوت قیمت‌ها را توضیح می‌دهیم.

اصول عملکرد گیج‌های فشار

اصول عملکرد اکثر گیج‌های فشار بر اساس طراحی “لوله بوردون” (Bourdon Tube) است که بیش از 175 سال پیش توسط “یوژن بوردون” اختراع شد. این طراحی به دلیل سادگی و دقت بالا، همچنان به عنوان پرکاربردترین نوع گیج فشار استفاده می‌شود.

لوله بوردون چگونه کار می‌کند؟

لوله بوردون یک لوله خمیده C شکل است که در یک انتها باز به فشار متصل شده و در انتهای دیگر جوش داده شده است. وقتی فشار به لوله اعمال می‌شود، تمایل دارد که به سمت صاف شدن حرکت کند. این حرکت توسط یک سیستم پیوند و چرخ‌دنده به عقربه متصل می‌شود تا فشار دقیق را نشان دهد.

طراحی منحنی لوله بوردون به دلیل تفاوت شعاع داخلی و خارجی آن، امکان ایجاد ارتباط دقیق بین حرکت لوله و فشار وارد شده را فراهم می‌کند.

بررسی اجزای داخلی گیج فشار

بدنه گیج

بدنه گیج یکی از بخش‌های مهم در ساختار آن است. این قسمت معمولاً از پلاستیک، فولاد ضد زنگ یا برنج ساخته می‌شود. برخی از بدنه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که برای تعمیرات باز شوند، اما بیشتر گیج‌ها به‌گونه‌ای ساخته می‌شوند که قابل باز شدن نیستند. طراحی بدنه گیج‌ها بسته به نوع و هدف استفاده آنها می‌تواند پیچیده‌تر باشد، به خصوص اگر گیج برای پر شدن با گلیسیرین یا سیلیکون طراحی شده باشد.

ورودی فشار

قسمت ورودی گیج اولین قسمتی است که با سیال فرآیند در تماس است. در گیج‌های ارزان‌تر، این ورودی تنها یک سوراخ ساده است. اما در گیج‌های گران‌تر، ورودی‌ها معمولاً دارای یک سوراخ رزوه‌دار هستند که می‌تواند برای نصب روزنه محدودکننده استفاده شود. این روزنه به عنوان یک محافظ عمل می‌کند تا از ورود ذرات معلق به داخل لوله بوردون و آسیب به گیج جلوگیری کند.

لوله بوردون

لوله بوردون که قلب عملکرد گیج فشار است، از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شود. مواد به کار رفته در ساخت این لوله و نحوه اتصال آن به سوکت (ورودی فشار) می‌تواند تعیین‌کننده طول عمر گیج باشد. گیج‌هایی که از مواد باکیفیت و جوشکاری دقیق‌تری استفاده می‌کنند، معمولاً طول عمر بالاتری دارند.

مکانیزم داخلی

لوله بوردون به یک سیستم پیوندی متصل می‌شود که حرکت لوله را به حرکت عقربه تبدیل می‌کند. این سیستم معمولاً شامل چرخ‌دنده‌هایی است که عقربه را به سمت مقیاس روی صفحه نشانگر حرکت می‌دهد. کیفیت چرخ‌دنده‌ها و پیوندها نیز تأثیر مستقیمی بر دقت و دوام گیج فشار دارد.

عقربه

عقربه‌های گیج فشار نیز ممکن است از نظر پیچیدگی متفاوت باشند. برخی از عقربه‌ها قابلیت تنظیم دقیق دارند تا بتوانند تغییرات ناشی از ارتفاع یا سایش را جبران کنند. همچنین، برخی از گیج‌ها دارای عقربه‌های جداگانه برای نشان دادن فشارهای بالا و پایین هستند.

صفحه نشانگر (دیال)

صفحه نشانگر گیج فشار دارای مقیاسی است که با لوله بوردون کالیبره شده است. دیال‌ها می‌توانند سفارشی‌سازی شوند و دارای نام یا لوگوی شرکت تولیدکننده باشند. دقت صفحه نشانگر یکی از عواملی است که باید در انتخاب گیج فشار مورد توجه قرار گیرد. برای مثال، گیج‌هایی با دقت 1% از مقیاس کامل (FS) معمولاً دقیق‌تر از سایر گیج‌ها هستند.

شیشه محافظ

آخرین بخش گیج فشار شیشه محافظ آن است که از عقربه و اجزای داخلی گیج در برابر محیط اطراف محافظت می‌کند. این شیشه می‌تواند از جنس‌های مختلفی مانند شیشه سخت، پلاستیک نرم یا شیشه مقاوم باشد. گیج‌هایی که با گلیسیرین یا سیلیکون پر می‌شوند، معمولاً دارای یک حباب هوا در بالای شیشه هستند تا برای جبران تغییرات دما یا ارتفاع فضای کافی وجود داشته باشد.

دقت گیج‌های فشار

یکی از مهم‌ترین فاکتورهایی که باید در انتخاب گیج فشار به آن توجه شود، دقت آن است. دقت گیج‌های فشار معمولاً بر اساس استاندارد ASME B40.1 مشخص می‌شود. برای مثال، دقت 2-1-2% به این معناست که دو سوم اول و سوم صفحه دارای دقت پایین‌تری هستند و وسط صفحه دقیق‌ترین بخش است. گیج‌های فشار با دقت 1% از مقیاس کامل (FS) از جمله دقیق‌ترین گیج‌ها محسوب می‌شوند و می‌توانند در هر نقطه از صفحه به دقت 1% فشار را اندازه‌گیری کنند.

گیج‌های پر شده با مایعات

برای محافظت بیشتر از اجزای داخلی گیج، برخی از گیج‌ها با مایعاتی مانند گلیسیرین یا سیلیکون پر می‌شوند. این مایعات باعث کاهش ارتعاشات و جلوگیری از ورود رطوبت به داخل گیج می‌شوند. گیج‌های پر شده با مایعات به دلیل محافظت بیشتر و دوام بالاتر معمولاً قیمت بالاتری نسبت به گیج‌های خشک دارند.

انتخاب گیج فشار مناسب

انتخاب گیج فشار مناسب بستگی به نیازهای خاص هر کاربرد دارد. فاکتورهایی مانند نوع سیال، دمای محیط، فشار مورد نظر و میزان دقت مورد نیاز باید در نظر گرفته شوند. همچنین، استفاده از گیج‌های باکیفیت و دقت بالا می‌تواند به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌های نگهداری در طول زمان کمک کند.

گیج‌های فشار ابزارهای بسیار حیاتی در صنایع مختلف هستند که دقت و کیفیت آنها تأثیر مستقیم بر عملکرد سیستم‌های سیال دارد. با درک اصول عملکرد گیج‌ها و شناخت اجزای داخلی آنها، می‌توان بهترین گزینه را برای کاربردهای مختلف انتخاب کرد. انتخاب گیج‌های باکیفیت و با دقت بالا می‌تواند در بهبود دقت و کنترل فرآیندها مؤثر باشد و در درازمدت باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود.