波登管

扭转变形测量压力的弹性元件

波登管利用管的弯曲变化或扭转变形测量压力的弹性敏感元件，又称弹簧管。波登管的一端固定，一端活动，其截面形状为椭圆形或扁平形。非圆形截面的管子在其内压力的作用下逐渐胀成圆形，此时活动端产生与压力大小成一定关系的位移。活动端带动指针即可指示压力的大小。最常用的波登管为C型，此外还有螺旋型、C型组合、麻花型等类型（见图）。波登管的材料采用铜基或铁基合金。它与其他压力敏感元件相比灵敏度小些，常用于测量较大的压力，往往与其他弹性元件组合使用。1852年E.波登取得波登管的专利权。波登管仍在许多仪器中广泛应用，特别是用于压力和力的测量方面。

简介

1849年获得专刊的波登管在大多数压力和温度仪表中作为驱动元件。这种管子，横截面呈椭圆，被弯成“C”形、盘旋形或螺旋形，其一端密封，另一端连接到压力源，一般是一根细管。压力流（气体或液体）作用于管壁，使其横截面变圆，同时使弯曲的管子稍微伸直。，管端微小的位移经机械的或电的装置传动，将被测温度和压力表示出来。波登元件的设计要依据预定的函数。绝大多数波登管是使指针在表盘上移动；有些管被连到报警系统，当其顶端位移到一个指定点时即接通一个开关。还有一些波登管具有更多的作用，如推动记录机构（例如用于压力和温度记录仪）或用于控制开关或阀门。

波登管使用

波登管是压力表的测量元件形式，可以装在三通上，不过在引压管和压力表之间还要有个截止阀。

截止阀的作用就是方便维修。压力显控器应该是带变送的，把压力信号变为电信号传送出去，能以数字形式显示压力的大小，至于“控”字没听说过，一般控制要有执行机构的。带电接点的压力表就是在压力表的某个值上设置一个接点，当压力达到设定值时接通电接点，有一个开关量输出，可以控制某个设备，比如开关、报警器等。

波登管的工作原理

波登管的弹性形变，经由表内机芯的转换机构将波登管的弹性形变转换为旋转运动，引起指针偏转来显示压力。

波登管的端部位移可用位移测量器直接显示出来，例如端部带动电位计的指示器、差动变压器的活动铁芯等均可直接显示位移。人们通过选择材料能够改进波登管传感器和调节器的性能，但对于波登管的尺寸设计，从前只能凭经验做近似给定。椭圆截面或扁平圆截面的波登管承受压力p时发生变形，使管子横截面的长短半径之比a/b减小，波登管曲率半径增大，于是管的自由端产生位移。

金属波登管质量状态

由于压力变化引起的持续运动能造成疲劳性故障。管表面微小的缺陷会扩大和加深，以致最后造成管子失效。非金属杂质、表面伤痕、渗炭或脱炭、粗糙的或被腐蚀的表面，缺陷的痕迹和壁厚的不均，这一切都会引起故障。对管料毛坯的质量、工艺过程以及对各种用途听需的规格应予以特别的注意。但是其中某些基本的要求是所有的仪表使用者共同的要求。用作毛还的钢材应该通过一种能严格控制不纯度的熔炼炉来生产。要防止表面脱炭，特别是对于壁薄的管子，因为表面脱炭会降低抗疲劳性。抗疲劳性最近研究发现用在真空中熔炼的材料来制造波登管，抗疲劳性有所改进。在真空中作过二次熔炼的镍—斯班“C”902管和在空气中冶炼的镍一斯班管相比，前者在抗疲劳损坏方面比后者耐久得多（抗损周期延长12%至59%）。在真空中熔炼的材料所含氧化物杂质约为空气中熔炼的同种合金的一半。

理想的波登材料应是制造容易、焊接方便、长期稳定；能抗腐蚀，并且不受温度变化的影响。它还必须做到加工出来的管子件件一样。这样的理想材料是不存在的，因此只能从其加工容易和性能两方面进行选择。根据变硬的方法来选择金属波登元件必须具有弹性，不论这特性是从冷作硬化还是热处理中得到的。所用的合金，按其对要求的性能和淬火程度所作的必要处理来分，可归纳为三类：冷作硬化，沉淀硬化和热处理（淬火和回火）。

波登管加工

加工波登带时只能从三个尺寸（OD、ID、壁厚）中选定两个。管料成形时，最好注明短轴OD，对长轴不要求公差。为了达到预想的压力偏转梯度，对每吸管子的重量提出公差。在控制压力偏转梯度时短轴的尺寸比长轴更重要。若长轴的公差不很严，短轴就可以限制在很严的公差内。实际上，在扁平或椭圆的波登管中短轴上的一般变化仅为长轴上的1/3。长轴圆弧半径的公差不必注明，因为这是无法控制的，而且对管子固有特性并不重要。注意，短轴OD的公差相对于管子体积增大几乎保持不变，而长轴ID的公差则显著增加。

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