ブルドン管圧力計の設計・機能・用途をマスターする
他の圧力計と同様に、ブルドン管圧力計も圧力測定に用いられます。1850年に発明されたブルドン管圧力計は、蒸気、水、空気など様々な液体・気体の圧力を、最大100,000 psi(約70,000 N/cm²)まで測定する最も広く普及した計器の一つです。扁平化された円形管を円弧状に巻いた構造をしています。
本記事では、ブルドン管圧力計の定義、用途、構成部品、図解、構造、作動原理、利点、欠点について解説します。
ブルドン管圧力計とは?
ブルドン管は楕円断面を持ち、放射状に成形されています。測定媒体の圧力が管の内側に作用し、固定されていない管端が変位します。この動きが指針の動きとして圧力を示します。
60 barまでの圧力には、約250°の角度を持つC型ブルドン管が用いられます。より高圧には、同一角度径の重ね巻き(ヘリカル管)や、一平面上に螺旋状に巻いたスパイラル管が使用されます。
ブルドン管圧力計は、0.8〜100,000 psiの相対圧測定に用いられます。電力を必要としない機械式圧力測定ツールです。主な用途は以下の通りです。
- 中〜超高圧の測定
- 蒸気ボイラー、コンプレッサなどの高圧用途
- 車両タイヤの空気圧測定
構造
主要部品は、一端が固定・開放されて測定圧力を導入するブルドン管(弾性変換器)です。管の他端は自由端で閉鎖されています。断面は楕円形で、円弧状に湾曲しています。自由端には可動リンクが取り付けられ、セクタ歯車とピニオン歯車を介して指針軸に連結されています。指針は圧力校正済みの目盛板上を掃くように動きます。
作動原理
ブルドン管圧力計の作動原理はシンプルです。測定圧力が固定開放端からブルドン管内部に導入され、内壁に圧力が作用します。適用圧力により、ブルドン管の断面が楕円から円形に変化しようとします。これにより管が伸びようとし、自由端が変位します。
自由端の変位量は印加圧力に比例します。この変位はリンク・セクタ・ピニオン機構により増幅・回転運動に変換され、ピニオンの回転に伴って指針が圧力校正済み目盛板上の新位置を指示します。ケーシング内圧力は通常大気圧であるため、指針はゲージ圧を示します。
ブルドン管圧力計のメリットとデメリット
メリット
- 高精度な読み取りが可能
- 安価
- 製造が容易
- 電気出力への改造が可能
- 高圧測定でも安全
- 特に高圧域で精度が優れている
デメリット
- 圧力変化への応答が遅い
- ヒステリシスが生じる
- 振動・衝撃に弱い
- 自由端変位が微小なため増幅機構が必要
まとめ
ブルドン管圧力計は、1850年の発明以来、蒸気、水、空気など様々な流体の圧力を最大100,000 psiまで測定する最も広く普及した機械式圧力計の一つです。扁平管を円弧状に巻いた構造で、管端変位を指針動きに変換します。本記事では、定義、用途、構成部品、図解、構造、作動原理、利点、欠点について解説しました。
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