Bourdon-manometers: ontwerp, werking en toepassingen

Wat is een Bourdon-manometer?

De Bourdon-manometer, uitgevonden in 1850, is nog steeds een van de meest gebruikte instrumenten voor het meten van druk van vloeistoffen en gassen (stoom, water, lucht) tot 100.000 psi (7000 bar). Het meetelement is een buis met een ovaal dwarsdoorsnede, gebogen in een cirkelboog (C-vorm) of in spiraal/helix voor hogere drukken.

Constructie

Het hoofdcomponent is een elastische transducer: een Bourdon-buis die aan één vast einde open is voor de te meten druk. Het andere einde is vrij en gesloten. De buis heeft een ovaal dwarsdoorsnede en is in een cirkelboog gebogen. Het vrije einde is via een verstelbare koppeling verbonden met een sector en pignon. Op de as van het pignon zit een wijzer die over een druk-gekallibreerde schaal zweeft.

Werkingsprincipe

De te meten druk wordt toegevoerd aan het vaste open einde van de buis. De druk werkt op de binnenwanden, waardoor de ovaale dwarsdoorsnede naar een cirkelvormige vorm neigt. Dit zorgt ervoor dat de buis zich oprekt, wat een verplaatsing van het vrije einde veroorzaakt. Deze verplaatsing is evenredig met de toegepaste druk.

De verplaatsing wordt versterkt en via de koppeling-sector-pignon in een draaiende beweging van het pignon omgezet. De wijzer beweegt over de schaal en geeft de druk direct aan (relatieve druk, ten opzichte van de omgevingsdruk in de behuizing).

Toepassingen

• Meting van middelhoog tot zeer hoge druk.
• Hoge-drukapplicaties zoals stoomketels en compressoren.
• Bandreukmeting bij voertuigen.

Voordelen

• Nauwkeurige aflezingen.
• Goedkoop in aanschaf.
• Eenvoudige fabricage.
• Kunnen worden aangepast voor elektrische uitgangssignalen.
• Veilig, zelfs bij hoge druk.
• Uitstekende nauwkeurigheid, met name bij hoge druk.

Nadelen

• Traag reagerend op drukveranderingen.
• Hysteresis (verschil bij opbouw en afbouw van druk).
• Gevoelig voor trillingen en schokken.
• De verplaatsing van het vrije einde is klein, dus versterking is nodig.

Conclusie

De Bourdon-manometer blijft de standaard voor robuuste, betrouwbare drukmeting in een breed bereik van industriële toepassingen.