波登管

波登管利用管的彎曲變化或扭轉變形測量壓力的彈性敏感元件，又稱彈簧管。波登管的一端固定，一端活動，其截面形狀為橢圓形或扁平形。非圓形截面的管子在其內壓力的作用下逐漸脹成圓形，此時活動端產生與壓力大小成一定關係的位移。活動端帶動指針即可指示壓力的大小。最常用的波登管為C型，此外還有螺旋型、C型組合、麻花型等類型（見圖）。波登管的材料採用銅基或鐵基合金。它與其他壓力敏感元件相比靈敏度小些，常用於測量較大的壓力，往往與其他彈性元件組合使用。1852年E.波登取得波登管的專利權。至今波登管仍在許多儀器中廣泛套用，特別是用於壓力和力的測量方面。

基本介紹

• 中文名：波登管
• 外文名：Bourdon tubes
• 又稱：彈簧管
• 截面形狀：橢圓形或扁平形
• 作用：壓力和溫度儀表中作為驅動元件
• 材料：銅基或鐵基合金

簡介

1849年獲得專刊的波登管在大多數壓力和溫度儀表中作為驅動元件。這種管子，橫截面呈橢圓，被彎成“C”形、盤旋形或螺旋形，其一端密封，另一端連線到壓力源，一般是一根細管。壓力流（氣體或液體）作用於管壁，使其橫截面變圓，同時使彎曲的管子稍微伸直。，管端微小的位移經機械的或電的裝置傳動，將被測溫度和壓力表示出來。波登元件的設計要依據預定的函式。絕大多數波登管是使指針在錶盤上移動；有些管被連到報警系統，當其頂端位移到一個指定點時即接通一個開關。還有一些波登管具有更多的作用，如推動記錄機構（例如用於壓力和溫度記錄儀）或用於控制開關或閥門。

波登管使用

波登管是壓力表的測量元件形式，可以裝在三通上，不過在引壓管和壓力表之間還要有個截止閥。

波登管的使用

截止閥的作用就是方便維修。壓力顯控器應該是帶變送的，把壓力信號變為電信號傳送出去，能以數字形式顯示壓力的大小，至於“控”字沒聽說過，一般控制要有執行機構的。帶電接點的壓力表就是在壓力表的某個值上設定一個接點，當壓力達到設定值時接通電接點，有一個開關量輸出，可以控制某個設備，比如開關、報警器等。

波登管的工作原理

波登管的彈性形變，經由表內機芯的轉換機構將波登管的彈性形變轉換為旋轉運動，引起指針偏轉來顯示壓力。

波登管的端部位移可用位移測量器直接顯示出來，例如端部帶動電位計的指示器、差動變壓器的活動鐵芯等均可直接顯示位移。人們通過選擇材料能夠改進波登管感測器和調節器的性能，但對於波登管的尺寸設計，從前只能憑經驗做近似給定。橢圓截面或扁平圓截面的波登管承受壓力p時發生變形，使管子橫截面的長短半徑之比a/b減小，波登管曲率半徑增大，於是管的自由端產生位移。

金屬波登管質量狀態

由於壓力變化引起的持續運動能造成疲勞性故障。管表面微小的缺陷會擴大和加深，以致最後造成管子失效。非金屬雜質、表面傷痕、滲炭或脫炭、粗糙的或被腐蝕的表面，缺陷的痕跡和壁厚的不均，這一切都會引起故障。對管料毛坯的質量、工藝過程以及對各種用途聽需的規格應予以特別的注意。但是其中某些基本的要求是所有的儀表使用者共同的要求。用作毛還的鋼材應該通過一種能嚴格控制不純度的熔煉爐來生產。要防止表面脫炭，特別是對於壁薄的管子，因為表面脫炭會降低抗疲勞性。抗疲勞性最近研究發現用在真空中熔煉的材料來製造波登管，抗疲勞性有所改進。在真空中作過二次熔煉的鎳—斯班“C”902管和在空氣中冶煉的鎳一斯班管相比，前者在抗疲勞損壞方面比後者耐久得多（抗損周期延長12%至59%）。在真空中熔煉的材料所含氧化物雜質約為空氣中熔煉的同種合金的一半。

理想的波登材料應是製造容易、焊接方便、長期穩定；能抗腐蝕，並且不受溫度變化的影響。它還必須做到加工出來的管子件件一樣。這樣的理想材料是不存在的，因此只能從其加工容易和性能兩方面進行選擇。根據變硬的方法來選擇金屬波登元件必須具有彈性，不論這特性是從冷作硬化還是熱處理中得到的。所用的合金，按其對要求的性能和淬火程度所作的必要處理來分，可歸納為三類：冷作硬化，沉澱硬化和熱處理（淬火和回火）。

波登管加工

加工波登帶時只能從三個尺寸（OD、ID、壁厚）中選定兩個。管料成形時，最好註明短軸OD，對長軸不要求公差。為了達到預想的壓力偏轉梯度，對每吸管子的重量提出公差。在控制壓力偏轉梯度時短軸的尺寸比長軸更重要。若長軸的公差不很嚴，短軸就可以限制在很嚴的公差內。實際上，在扁平或橢圓的波登管中短軸上的一般變化僅為長軸上的1/3。長軸圓弧半徑的公差不必註明，因為這是無法控制的，而且對管子固有特性並不重要。注意，短軸OD的公差相對於管子體積增大幾乎保持不變，而長軸ID的公差則顯著增加。