Áp kế lò xo- Khái niệm, ứng dụng, cấu tạo và phân loại

Áp kế lò xo là một thiết bị không thể thiếu trong lĩnh vực đo lường áp suất. Với nguyên lý hoạt động dựa trên lò xo Hooke, áp kế lò xo có khả năng đo lường chính xác và đáng tin cậy. Áp suất được áp dụng lên ống, làm thay đổi độ dãn của lò xo, và chuyển đổi thành tín hiệu đo áp suất. Cấu trúc linh hoạt và khả năng đo áp suất rộng của áp kế lò xo đã đem lại ứng dụng đa dạng trong công nghiệp, đo lường và kiểm tra, hệ thống điều khiển và nghiên cứu khoa học. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về nguyên lý hoạt động, các loại áp kế lò xo phổ biến và ứng dụng của chúng.

Áp kế lò xo là gì? Ứng dụng của áp kế lò xo

Áp kế lò xo, còn được gọi là áp kế cơ, là một loại thiết bị đo áp suất trong các ứng dụng cơ học. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý lò xo Hooke, một nguyên lý cơ học cơ bản. Khi áp suất tác động lên lò xo, lò xo sẽ biến dạng đàn hồi, sự thay đổi độ dài của lò xo sẽ được truyền tín hiệu đo áp suất thông qua bộ phận truyền động và kết quả đo được sẽ hiển thị ở mặt đồng hồ.

Loại áp kế này có cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn, độ chính xác khá cao và dải đo rộng từ 10^-8 đến 10⁹ Pa.

Áp kế lò xo

Ứng dụng của áp kế lò xo:

Với những đặc điểm nêu trên, áp kế lò xo được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, sản xuất và đời sống.

Trong công nghiệp: áp kế lò xo được sử dụng rộng rãi để đo áp suất trong hệ thống cơ khí, hệ thống nhiệt, hệ thống khí nén, lò hơi và nhiều quy trình sản xuất khác. Với tính linh hoạt và khả năng chịu áp suất cao, áp kế lò xo giúp đảm bảo việc kiểm soát và điều chỉnh áp suất trong quá trình sản xuất. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

Trong lĩnh vực đo lường và kiểm tra: áp kế lò xo đóng vai trò quan trọng trong việc đo áp suất trong các máy móc, thiết bị và hệ thống. Chúng được sử dụng để kiểm tra hiệu suất, xác định sự cân bằng áp suất và đánh giá tình trạng hoạt động của các thiết bị.

Trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển: Chúng được sử dụng trong các thí nghiệm và nghiên cứu khoa học để đo áp suất trong các quy trình và vật liệu.

Các bộ phận quan trọng của áp kế lò xo

Tuy có nhiều loại áp kế lò xo khác nhau nhưng một áp kế lò xo đều có chung các bộ phận quan trọng sau:

• Bộ phận chính để cảm nhận áp suất là phần tử đàn hồi hay gọi là phần tử cảm biến hoặc lò xo, phần tử đàn hồi này quyết định đến độ chính xác của áp kế. Bộ phận này không chỉ quyết định phạm vi đo mà nó còn ảnh hưởng đến sai số, độ nhạy, độ ổn định của áp kế.  Lò xo có nhiều dạng như ống, xoắn, màng, hộp tuỳ theo loại áp kế.
• Bộ phận khuyếch đại và truyền chuyển động: vì chuyển động của lò xo là rất nhỏ nên phải lắp thêm bộ phận này để truyền chuyển động của lò xo lên chỉ thị cơ.

Ngoài ra, áp kế lò xo còn có các bộ phận như mặt đồng hồ hiển thị, kim hiển thị, chân kết nối, vòng đệm, vv.

Cấu tạo áp kế lò xo

Các loại áp kế lò xo phổ biến hiện nay

Có nhiều loại áp kế lò xo phổ biến được sử dụng trong đo lường áp suất trong các ngành công nghiệp khác nhau như sau:

Áp kế lò xo ống Bourdon:

Là một trong những loại áp kế lò xo được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp và khoa học. Ống đo (phần tử cảm biến) là chi tiết quan trọng nhất của loại áp kế này, ống được uốn cong dạng cung tròn có tiết diện elip hoặc ovan.

Tuỳ theo kích thước của lò xo ống và vật liệu sử dụng, áp kế lò xo ống có áp suất đo giới hạn đo trên từ 0,5 đến 10.000 bar.

Áp kế lò xo ống xoắn:

Trong áp kế lò xo ống xoắn, để tăng góc giãn, người ta dùng một ống nhiều vòng xoắn theo dạng đường ren vít, loại ống này có độ nhạy lớn. Loại áp kế này thường chế tạo để đo áp suất từ 8 đến 160 bar và được sử dụng trong các dụng cụ như máy phát tín hiệu, các dụng cụ phát từ xa và dụng cụ tự ghi.

Áp kế lò xo ống và cấu tạo

Áp kế lò xo màng:

Ngoài áp kế lò xo ống ra, người ta còn dùng đến các màng và hộp màng làm phần tử đàn hồi cho các áp kế phục vụ mục đích đo áp suất.

Trong áp kế lò xo màng, thành phần quan trọng nhất là màng, màng này chịu tác động của áp suất , tuỳ theo độ biến dạng của màng mà ta sẽ đọc được áp suất tương ứng. Để sử dụng màng cho những giới hạn đo áp suất khác nhau, ta thay đổi kích thước của màng như chiều dày, đường kính, chiều sâu sóng, hình dạng số bước sóng hay loai vật liệu. Để chế tạo mang cho dãy đo áp suất thấp thì dùng hợp kim đồng, dùng thép đối với áp suất cao.

Phạm vi đo áp suất của áp kế lò xo màng rất hạn chế, chỉ từ 0,25 đến 30 bar. Nhờ tác dụng của màng mà chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hoá học như đo chất có độ nhớt cao hay hoá chất khi chất đó không được tiếp cúc trực tiếp với cảm biến.

Áp kế lò xo hộp:

Áp kế lò xo hộp được sử dụng trong phạm vi áp suất từ 0,5 đến 6 bar. Loại áp kế này có lò xo là hộp uốn sóng có dạng hình trụ với các nếp sóng cách đều nhau.

Các đặc trưng kỹ thuật và đo lường cơ bản của áp kế lò xo

Đặc trưng cơ học cơ bản nhất của áp kế lò xo là biến dạng đàn hồi và biến dạng dư.

Biến dạng đàn hồi:

Biến dạng đàn hồi là khả năng của lò xo trong việc phục hồi hình dạng ban đầu sau khi áp suất tác động lên nó bị loại bỏ. Khi áp suất được tác động, lò xo sẽ bị biến dạng, tuy nhiên, khi áp suất được xóa bỏ, lò xo sẽ trở lại hình dạng ban đầu. Biến dạng đàn hồi càng tốt thì lò xo càng có khả năng phục hồi hình dạng ban đầu một cách chính xác và nhanh chóng.

Biến dạng đàn hồi rất quan trọng, nhờ tính chất này mà người ta chế tạo được áp kế đàn hồi dựa trên nguyên lý đàn hồi của các phần tử đàn hồi.

Biến dạng dư:

Biến dạng dư là sự biến dạng còn lại trong lò xo sau khi áp suất tác động lên áp kế đã bị loại bỏ. Điều này có thể xảy ra khi lò xo không thể phục hồi hoàn toàn về hình dạng ban đầu do một số yếu tố như biến dạng không đàn hồi, ảnh hưởng của lực ma sát, mất mát năng lượng và sự biến dạng vĩnh viễn của vật liệu. Biến dạng dư có thể gây ra sai số và ảnh hưởng đến độ chính xác của áp kế lò xo. Vì vậy, cần lưu ý và giảm thiểu biến dạng dư để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của áp kế.

Biến dạng dư là một đặc trưng tiêu biểu của áp kế lò xo, nó làm thay đổi chỉ số của áp kế.

Tại Lò hơi Bách Khoa, chúng tôi nhập khẩu và phân phối ra thị trường dòng sản phẩm đồng hồ đo áp suất, áp kế lò xo với nhiều thương hiệu khác nhau đến từ Hà Lan, Pháp, Nhật Bản, vv. Hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline để được tư vấn cụ thể hơn khi quý khách có nhu cầu về các loại thiết bị này.