Bellow, Diafragma dan Tabung Bourdon

Elemen penginderaan tekanan mekanis termasuk bellow, diafragma, dan tabung bourdon. Masing-masing perangkat ini mengubah tekanan fluida menjadi gaya. Jika tidak dibatasi, sifat elastis alami elemen akan menghasilkan gerakan yang sebanding dengan tekanan yang diberikan.

 

Bellow :

Bellow menyerupai akordeon yang terbuat dari logam, bukan kain. Peningkatan tekanan di dalam unit bellow menyebabkannya memanjang.

 

Diafragma :

Diafragma tidak lebih dari sebuah piringan tipis dari material yang membungkuk ke luar di bawah pengaruh tekanan fluida. Banyak diafragma dibuat dari logam, yang membuatnya memiliki kualitas seperti pegas. Beberapa diafragma sengaja dibangun dari bahan dengan sedikit kekuatan, sehingga ada efek pegas yang dapat diabaikan. Ini disebut diafragma kendur, dan digunakan bersamaan dengan mekanisme eksternal (misalnya pegas) yang menghasilkan gaya penahan yang diperlukan untuk mencegah kerusakan akibat tekanan yang diberikan.

 

Saat tekanan diterapkan ke bagian belakang diafragma, ia melebar ke atas (menjauh dari meja tempat ia bersandar seperti yang ditunjukkan pada foto), menyebabkan poros kecil berputar sebagai respons. Gerakan memutar ini ditransfer ke tuas yang menarik rantai penghubung kecil yang melilit poros penunjuk, menyebabkannya berputar dan menggerakkan jarum penunjuk di sekitar skala pengukur. Jarum dan skala pada mekanisme pengukur ini telah dilepas untuk memudahkan melihat diafragma dan mekanisme.
Tabung Bourdon

Tabung Bourdon terbuat dari paduan logam seperti pegas yang ditekuk menjadi bentuk melingkar. Di bawah pengaruh tekanan internal, tabung bourdon “mencoba” untuk diluruskan ke bentuk aslinya sebelum dibengkokkan pada saat pembuatan.

Sebagian besar pengukur tekanan menggunakan tabung bourdon sebagai elemen penginderaan tekanannya. Sebagian besar pemancar tekanan menggunakan diafragma sebagai elemen penginderaan tekanannya. Tabung Bourdon dapat dibuat dalam bentuk spiral atau heliks untuk gerakan yang lebih besar (dan karenanya resolusi pengukur yang lebih besar).

 

Mekanisme pengukur tekanan tabung bourdon berbentuk C yang khas ditunjukkan pada ilustrasi berikut:

Tabung gelap berbentuk C adalah elemen penginderaan tabung bourdon, sedangkan bagian logam mengkilap adalah linkage, tuas, dan rakitan roda gigi.

 

Tabung Spiral Bourdon

Foto berikutnya menunjukkan tabung bourdon spiral, yang dirancang untuk menghasilkan rentang gerak yang lebih luas daripada bourdon tabung-C:

 

Perlu dicatat bahwa bellow, diafragma, dan tabung bourdon sama-sama dapat digunakan untuk mengukur tekanan diferensial dan/atau absolut selain untuk mengukur tekanan. Semua yang diperlukan untuk fungsi lain ini adalah untuk mengarahkan sisi lain dari setiap elemen penginderaan tekanan ke tekanan lain yang diterapkan (dalam kasus pengukuran diferensial) atau ke ruang vakum (dalam kasus pengukuran tekanan absolut).

Sensor Tekanan Diferensial

Kumpulan ilustrasi berikut ini menunjukkan bagaimana bellow, diafragma, dan tabung bourdon dapat digunakan sebagai elemen sensor tekanan diferensial:

Tantangan dalam melakukan hal ini, tentu saja, adalah bagaimana mengekstraksi gerakan mekanis dari elemen penginderaan tekanan ke mekanisme eksternal (seperti penunjuk) sambil mempertahankan segel tekanan yang baik. Dalam mekanisme pengukur tekanan, hal ini tidak menjadi masalah karena salah satu sisi dari elemen penginderaan tekanan harus terpapar ke tekanan atmosfir, sehingga sisi tersebut selalu tersedia untuk sambungan mekanis.