압력 게이지 및 압력측정소자
압력게이지는 현장에서 압력을 지시하는 계기로서 공정산업분야에서 가장 보편적으로 사용되는 계기 중에 하나이다
압력게이지는 다이얼, 지침 및 압력측정소자로 구성되는데 압력측정소자에 의하여 압력을 기계적 변위로 변환한다.
대부분의 기계적 압력측정소자는 소자 내부면에 압력이 작용하면 기계적 비틀림 (mechanical deflection)이 야기되어 힘을 발생한다. 일반적으로 사용되는 압력소자에는 다이아프람, 벨로우즈, 부르돈관 등이 있다.
다이아프램 (Diaphram)
다이아프램은 저압측정에 가장 적합한 압력측정소자이다.
압력이 다이아프램 전면적에 작용하므로 작은 압력변화에 매우 민감하고
다이아프램 소자는 비금속 또는 금속으로 제작된다.
비금속 다이아프램은 일반적으로 크고 비원형이며 0-10 in. H2O의 측정범위를 갖는다.
일반적인 비금속 다이아프램의 구조는 아래 그림과 같고 네오프렌 고무, 테프론, 폴리텐, 실크, Koroseal, 실리콘,
가죽 등이 다이아프램 재료로서 사용된다.
금속다이아프램은 공기식 또는 전자식 압력전송기의 수압소자로 사용된다.
압력에 의한 금속 다이아프램의 이동은 매우 작고
(1) 금속의 두께 (2) 직경 (3) 주름의 모양 (4) 주름의 수 (5) 탄성율 (6) 인가된 압력 등에 의존한다.
다이아프램 쉘은 인가된 압력에 의한 변위가 선형적이 되도록 설계하여야 하고 주름의 깊이와 수, 다이아프램 면 형성각
등이 다이아프램의 감도와 선형도를 결정한다. 금속 다이아프램의 형태는 아래 그림과 같이 평면형, 주름형 및 캡슐형
등이 있고 재료로는 황동, 베릴륨, 구리, 청동, 스테인레스강, 모넬 등이 사용된다.
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벨로즈 (Bellows)
벨로즈란 아래 그림과 같이 원형 주름통 형태의 압력측정소자로서 압력이 인가되면 벨로즈가 팽창하여 변위를 발생한다.
벨로즈는 재질이 가볍고 유효단면적이 넓어 매우 크고 직선적인 변위를 발생하나 최대 팽창거리는 벨로즈 길이의 5-10%
이내로 제한된다.
<캔형 벨로즈> <정지장치가 있는 벨로즈>
벨로즈 소자는 압력지시기 이외에도 공기식 압력 전송기, 수신기, 제어기 등에 사용된다.
벨로우즈는 다이아프람과 같이 압력에 의하여 물리적 변위를 발생하지만 한가지 차이점은 밸로우즈가 다이아프람보다
더 직선적으로 팽창한다.
부르돈관
압력측정을 위한 또 다른 압력소자로서 위 그림과 같은 부르돈관이 많이 사용된다.
부르돈관의 이름은 1852년 이를 고안한 Eugene Bourdon의 이름을 따른 것으로
부르돈관은 그림에서 보는 바와 같이 튜브의 한쪽을 막고 납작하게 만든 다음 이를
코일처럼 둥글게 말아놓은 형태의 압력소자를 말한다.
따라서 압력이 부르돈관에 인가되면 튜브가 코일이 감긴 방향의 반대방향으로
코일이 펴지려고 하는 힘을 받게 되어 인가된 압력에 비례하는 기계적 변위가 발생한다.
이 경우 튜브와 지침을 기계적으로 연결하면 압력을 직접 다이얼에 표시할 수 있는
압력계이지를 제작할 수가 있다.
부르돈관의 변형으로 아래 그림과 같은 나선형 부르돈관과 헬리컬형 부르돈관이 있다.
이들은 위 그림의 C형 부르돈관보다 더 큰 기계적 변위를 발생하고
특히 헬리컬형의 경우 과압 적응력이 커서 고압이나 압력변동이 심한 용도에 보다 효과적으로
사용될 수 있다.
<나선형 부르돈관>
<헬리컬형 부르돈관>
부르돈관의 재질은 일반적으로 황동, 베릴륨-구리, 4130 합금강, 316, 403 스테인레스강,
k-Monel, Monel등이 사용된다
아래는 관련 내용 링크이다. 이상한 사이트로 납치되는거 아니므로 불필요한 걱정핮 않아도 된다.
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