Histoire
En 1845, l'ingénieur allemand Rudolf Eduard Schinz a découvert le principe de la mesure de la pression à l'aide d'un ressort de tube un peu par hasard, alors qu'il essayait de réparer des tubes déformés en les soumettant à une pression interne. Rudolf Eduard Schinz s'est rendu compte que les tubes pressurisés présentaient toujours le même changement de forme. En raison de la répétabilité étonnamment élevée de cet effet, il a développé le premier manomètre à tube manométrique. Le ressort tubulaire disposait d'une section elliptique. Les premiers manomètres à tube de Bourdon ont été utilisés pour mesurer la pression de la vapeur sur les locomotives.
Le fabricant d'instruments parisien Eugène Bourdon a breveté ce principe de mesure en 1848. C'est pourquoi le tube de Bourdon est encore appelé "tube de Bourdon" aujourd'hui.
Structure et mode d'action
Les manomètres à tube de Bourdon disposent d'un élément de mesure constitué d'un tube de Bourdon de forme circulaire ou hélicoïdale, en fonction de la pression à mesurer. Les ressorts tubulaires ont toujours une section ovale, ils ne doivent pas avoir une forme circulaire, sinon l'effet souhaité ne se produit pas. La section du tube, l'épaisseur de la paroi et la géométrie de la section, ainsi que le matériau utilisé, déterminent la plage de mesure de la pression.
Lorsque la pression à l'intérieur du tube ressort devient plus importante qu'à l'extérieur, le matériau s'efforce de modifier la section ovale en une forme circulaire. Le tube ressort courbé se courbe alors légèrement, l'extrémité libre effectuant un mouvement linéaire. La course du ressort est comprise entre 2 et 6 mm, en fonction du tube de Bourdon et de la plage de mesure. Cette course du ressort est transmise à un mouvement d'aiguille par une tige de traction. Le mécanisme d'aiguille transforme le mouvement linéaire en mouvement rotatif. Le mouvement de rotation est affiché sur l'échelle (cadran) par l'intermédiaire de la déviation de l'aiguille du manomètre.
Pour des raisons de construction et parce que cela est souhaité, la surpression relative à l'intérieur du tube de Bourdon est toujours mesurée par rapport à la pression extérieure. D'un point de vue physique, ce principe de mesure est donc toujours une mesure de la pression différentielle entre la pression de l'air ambiant et la pression du système (source de pression).
Particularités
Les manomètres à tube manométrique peuvent être utilisés pour des plages d'affichage comprises entre 0,6 bar (600 mbar) et 1000 bar. Pour les pressions jusqu'à 60 bar, on utilise un tube de Bourdon de forme circulaire (angle d'environ 245°C), pour les pressions plus élevées, un tube de Bourdon de forme hélicoïdale avec 2 1/2 spires. Pour les petites plages de mesure de pression, les ressorts tubulaires disposent d'un profil en forme d'olive, pour les plages de mesure de pression plus importantes, d'un simple méplat. Les pressions plus élevées peuvent être mesurées avec des manomètres à tube en acier inoxydable.
Mouvements à aiguilles
Les mouvements à aiguilles sont utilisés avec différents rapports de transmission, en fonction du débattement des ressorts tubulaires par rapport à la plage de mesure. Ils sont robustes, résistants à l'usure et aux frottements et doivent également pouvoir fonctionner indépendamment de leur position. Il s'agit de composants de mécanique de précision de haute précision. Les sièges de palier des arbres de segment et des axes d'aiguille sont en maillechort et/ou en laiton ou en acier inoxydable et sont fabriqués avec une excellente qualité de surface. Cela permet de garantir un fonctionnement soyeux de l'aiguille, de minimiser l'usure et d'augmenter ainsi la durée de vie du manomètre à tube manométrique.
Boîtier
Le boîtier d'un manomètre à tube manométrique protège toutes les pièces internes des effets mécaniques et de l'encrassement. Il existe des boîtiers en tôle d'acier, en plastique ou en acier inoxydable. Si, lors de la mesure de la pression, des vibrations peuvent se produire dans l'installation ou des pulsations de pression importantes dues au fluide de mesure, le boîtier doit être rempli d'un liquide d'amortissement (en général de la glycérine) ("manomètre à glycérine"). Cela permet d'éviter les oscillations du tube de Bourdon, de stabiliser l'affichage de l'aiguille et de protéger le mécanisme de l'aiguille contre l'usure.
Application
Les manomètres à tube manométrique sont les instruments de mesure de pression les plus utilisés. Ils sont peu coûteux, très stables à long terme et faciles à manipuler. Ils conviennent à tous les fluides gazeux et très fluides qui n'attaquent pas les matériaux des pièces en contact avec le fluide et qui ne cristallisent pas ou ne sont pas très visqueux.
Gammes de mesure :
Gammes de pression relative de 0...0,6 bar à 0...1000 bar, plages de vide jusqu'à -1...0 bar ainsi que plages de vide manométrique.
Plages de mesure plus élevées : voir manomètre à tube en acier inoxydable.
Diamètre du boîtier :
DN 40, 50, 63, 72x72, 80, 100, 160 et 250 mm
Précisions de mesure : Cl. 1,0, Cl. 1,6 ou Cl. 2,5
Domaines d'application
- Hydraulique
- Construction de machines et d'installations
- Approvisionnement en énergie
- Installations de pompage
- Compresseurs
- Industrie chimique et pétrochimique
- Industrie alimentaire
- Traitement de l'eau
Limites de l'application
Les manomètres à tube manométrique ne sont pas adaptés aux fluides sous pression qui attaquent le matériau des pièces en contact avec le fluide, qui se cristallisent ou qui sont très visqueux. Sans amortissement liquide dans le boîtier, les manomètres à tube manométrique sont très sensibles aux vibrations et aux charges dynamiques. Un raccord process avec bride n'est pas techniquement réalisable de manière judicieuse. Ils ne sont protégés contre les surpressions que dans une mesure limitée. Les plages de mesure inférieures à 600 mbar ne sont pas possibles.
