انواع گیج فشار عقربه ای چیست؟

در سیستم های صنعتی، خانگی و آزمایشگاهی، اندازه گیری فشار سیالات (اعم از مایع یا گاز) نقش بسیار مهمی در کنترل ایمنی و عملکرد تجهیزات دارد. یکی از متداول ترین ابزارهایی که برای این منظور استفاده می شود، گیج فشار عقربه ای است.
این دستگاه ها به دلیل سادگی، دقت مناسب و قابلیت اطمینان بالا، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

اما واقعاً گیج فشار عقربه ای چیست، چگونه کار می کند و چه انواعی دارد؟
در این مقاله به صورت کامل به بررسی ساختار، عملکرد، انواع، کاربردها و ارتباط آن با سنسور فشار خواهیم پرداخت.

---

مقدمه ای بر مفهوم فشار و اهمیت اندازه گیری آن

برای درک بهتر عملکرد گیج فشار عقربه ای، ابتدا باید مفهوم فشار (Pressure) را بشناسیم.
فشار در واقع نیرویی است که یک سیال بر واحد سطح وارد می کند. این کمیت در سیستم های مختلف مانند خطوط لوله، مخازن تحت فشار، پمپ ها و تجهیزات حرارتی اهمیت بسیار زیادی دارد.

اگر فشار به درستی کنترل نشود، ممکن است منجر به خرابی سیستم، نشتی، انفجار یا کاهش کارایی فرآیندها شود.
بنابراین، وجود ابزاری برای اندازه گیری دقیق فشار امری ضروری است. یکی از قدیمی ترین و قابل اعتمادترین ابزارها در این زمینه، گیج فشار عقربه ای است.

---

گیج فشار عقربه ای چیست؟

گیج فشار عقربه ای (Analog Pressure Gauge) یا گیج مکانیکی دستگاهی است که برای اندازه گیری و نمایش فشار سیالات استفاده می شود.
در این نوع گیج، فشار سیال باعث حرکت مکانیکی اجزای داخلی شده و این حرکت از طریق مجموعه ای از اهرم ها و چرخ دنده ها به عقربه منتقل می شود.
عقربه در نهایت روی صفحه مدرج حرکت می کند و مقدار فشار را نمایش می دهد.

به زبان ساده تر:
وقتی فشار وارد می شود، یکی از اجزای داخلی (مانند لوله بوردون) تغییر شکل می دهد. این تغییر مکانیکی از طریق سازوکار چرخ دنده ها به عقربه منتقل شده و عدد متناظر با فشار روی صفحه نمایش داده می شود.

---

اجزای اصلی گیج فشار عقربه ای

یک گیج فشار عقربه ای از چند بخش کلیدی تشکیل شده است که هرکدام نقش خاصی در عملکرد دستگاه دارند:

1. لوله بوردون (Bourdon Tube): جزء اصلی اندازه گیری فشار. یک لوله منحنی است که هنگام اعمال فشار، باز یا بسته می شود.

2. مکانیزم انتقال (Linkage & Gear Mechanism): حرکت انتهای لوله بوردون را به عقربه منتقل می کند.

3. صفحه مدرج (Dial): صفحه ای که مقادیر فشار بر روی آن درج شده و عقربه روی آن حرکت می کند.

4. عقربه (Pointer): نشانگر فشار که با حرکت مکانیکی تغییر موقعیت می دهد.

5. بدنه محافظ (Case): برای محافظت از اجزای داخلی در برابر گرد و غبار، رطوبت و ضربه استفاده می شود.

6. اتصال فشار (Pressure Port): نقطه ای که فشار سیال از آن وارد گیج می شود.

---

نحوه عملکرد گیج فشار عقربه ای

عملکرد گیج فشار عقربه ای بر اساس تبدیل فشار به حرکت مکانیکی است.
رایج ترین مکانیزم در این گیج ها، لوله بوردون است.

مراحل عملکرد:

1. فشار از طریق ورودی به داخل لوله بوردون وارد می شود.

2. لوله به دلیل خاصیت ارتجاعی خود تمایل دارد به حالت صاف تر یا خم تر تغییر شکل دهد.

3. این تغییر شکل از طریق یک اهرم به مکانیزم چرخ دنده منتقل می شود.

4. چرخ دنده ها حرکت را به عقربه منتقل کرده و در نهایت عقربه روی صفحه مدرج مقدار فشار را نمایش می دهد.

این سیستم کاملاً مکانیکی است و نیازی به برق ندارد. به همین دلیل در محیط های صنعتی خشن یا در مکان هایی که امکان نصب تجهیزات الکترونیکی نیست، بسیار کاربردی است.

---

ارتباط گیج فشار عقربه ای با سنسور فشار

در دنیای امروز، بسیاری از سیستم ها به صورت دیجیتال کنترل می شوند. در چنین سیستم هایی برای پایش دقیق فشار، از سنسور فشار استفاده می شود.

گیج فشار عقربه ای و سنسور فشار مکمل یکدیگر هستند.

• گیج فشار عقربه ای مقدار فشار را به صورت آنی و مکانیکی به اپراتور نمایش می دهد.

• سنسور فشار همان مقدار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند تا سیستم کنترل (مثل PLC یا کامپیوتر صنعتی) بتواند آن را پردازش کند.

در برخی دستگاه ها، ترکیبی از هر دو استفاده می شود: گیج فشار دارای خروجی سنسور فشار (گیج هوشمند یا هیبریدی).
این ابزار هم زمان مقدار فشار را روی عقربه نمایش می دهد و داده الکتریکی را برای کنترل خودکار ارسال می کند.

---

انواع گیج فشار عقربه ای بر اساس مکانیزم داخلی

گیج های فشار عقربه ای با توجه به نوع المان حساس به فشار، در چند گروه اصلی تقسیم می شوند:

1. گیج فشار بوردون (Bourdon Tube Gauge)

رایج ترین نوع گیج فشار عقربه ای است. لوله بوردون معمولاً به شکل هلالی یا مارپیچی ساخته می شود.
وقتی فشار افزایش می یابد، لوله تمایل به باز شدن دارد و این تغییر شکل موجب حرکت عقربه می شود.

مزایا:

• قیمت مناسب

• دوام بالا

• مناسب برای محدوده فشار متوسط تا بالا

کاربرد: صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، سیستم های بخار و هیدرولیک

---

2. گیج فشار دیافراگمی (Diaphragm Pressure Gauge)

در این نوع گیج، عنصر حساس به فشار یک دیافراگم فلزی نازک است. فشار باعث خم شدن دیافراگم شده و این تغییر به عقربه منتقل می شود.

مزایا:

• مناسب برای فشارهای پایین

• قابلیت استفاده با سیالات خورنده (در صورت استفاده از متریال خاص)

• پاسخ سریع به تغییرات فشار

کاربرد: صنایع غذایی، دارویی، محیط های خلأ و سیستم های گاز سبک

---

3. گیج فشار کپسولی (Capsule Pressure Gauge)

این نوع از دو دیافراگم جوش داده شده تشکیل شده است که داخل آن خلأ یا گاز مرجع وجود دارد.
تفاوت فشار بین دو طرف کپسول باعث انبساط یا انقباض آن می شود.

مزایا:

• بسیار دقیق برای فشارهای کم

• مناسب برای اندازه گیری فشار گازها

کاربرد: آزمایشگاه ها، تجهیزات پزشکی و سیستم های تهویه (HVAC)

---

4. گیج فشار لوله مارپیچی (Spiral Tube Gauge)

این نوع گیج برای فشارهای بسیار بالا طراحی شده است. در آن، لوله بوردون به شکل مارپیچ چند دور ساخته می شود تا حرکت عقربه در فشارهای زیاد کنترل شود.

مزایا:

• مقاوم در برابر فشار بسیار زیاد

• دقت بالا در شرایط صنعتی سنگین

کاربرد: سیستم های هیدرولیکی فشار قوی، حفاری و پتروشیمی

---

انواع گیج فشار عقربه ای بر اساس محیط کاری

1. گیج فشار خشک (Dry Pressure Gauge)

رایج ترین نوع گیج است که در آن داخل محفظه هوا وجود دارد.
مزیت: قیمت ارزان و تعمیر آسان
عیب: در محیط های مرطوب یا دارای لرزش، ممکن است عقربه دچار نوسان شود.

---

2. گیج فشار روغنی (Liquid-Filled Pressure Gauge)

در این نوع، فضای داخل محفظه با روغن سیلیکونی یا گلیسیرین پر شده است. روغن باعث می شود لرزش ها و شوک های ناگهانی جذب شوند و عقربه پایدار بماند.

مزایا:

• عمر طولانی تر

• مقاوم در برابر لرزش

• مناسب برای محیط های خشن صنعتی

کاربرد: کمپرسورها، پمپ ها، سیستم های هیدرولیکی و خطوط تولید

---

دسته بندی گیج فشار بر اساس نوع فشار قابل اندازه گیری

1. گیج فشار نسبی (Gauge Pressure): فشار نسبت به فشار محیط اندازه گیری می شود.

2. گیج فشار مطلق (Absolute Pressure): نسبت به خلأ کامل اندازه گیری می کند.

3. گیج فشار تفاضلی (Differential Pressure): اختلاف فشار بین دو نقطه را نمایش می دهد.

در نوع سوم، از دو ورودی فشار استفاده می شود و اختلاف آن ها روی عقربه نمایش داده می شود. این نوع برای فیلترها، توربین ها و پمپ ها بسیار مفید است.

---

کاربردهای گیج فشار عقربه ای در صنایع مختلف

1. صنایع نفت و گاز: برای پایش فشار خطوط لوله، مخازن و شیرها.

2. صنایع پتروشیمی: کنترل فشار فرآیندها و ایمنی تجهیزات.

3. صنایع غذایی و دارویی: برای اندازه گیری فشار در خطوط بهداشتی و مخازن استیل.

4. سیستم های HVAC: کنترل فشار هوا و گاز در سیستم های تهویه.

5. کارگاه های مکانیکی: بررسی فشار باد، کمپرسور و پمپ ها.

6. تجهیزات آزمایشگاهی: برای آزمایش مواد و فرآیندهای شیمیایی.

---

مقایسه گیج فشار عقربه ای با گیج دیجیتال

در نتیجه، گیج عقربه ای همچنان انتخاب اول در بسیاری از محیط های صنعتی است، زیرا قابل اعتماد، بادوام و مقرون به صرفه است.

---

انتخاب بهترین گیج فشار عقربه ای

برای انتخاب گیج فشار مناسب، باید به نکات زیر توجه کنید:

1. دامنه فشار کاری دستگاه (مثلاً ۰ تا ۱۰ بار یا ۰ تا ۱۰۰ بار)

2. نوع سیال (مایع، گاز یا بخار)

3. دمای محیط و سیال

4. جنس بدنه و اتصال (استیل ضدزنگ، برنج، آلومینیوم و غیره)

5. نیاز به مقاومت در برابر لرزش یا خوردگی

6. نوع نصب (محوری، شعاعی، پنلی و رزوه ای)

در برخی کاربردها، استفاده از گیج ترکیبی با سنسور فشار داخلی بهترین انتخاب است، زیرا علاوه بر نمایش فشار، می تواند داده را به سیستم کنترل ارسال کند.

---

نگهداری و کالیبراسیون گیج فشار عقربه ای

برای افزایش عمر و دقت گیج فشار، رعایت نکات نگهداری بسیار مهم است:

• گیج را به صورت دوره ای کالیبره کنید.

• از ورود سیالات خورنده یا آلاینده به داخل گیج جلوگیری کنید.

• در محیط های دارای لرزش شدید، از گیج روغنی استفاده کنید.

• در صورت آسیب دیدگی عقربه یا شیشه، سریعاً تعویض شود.

• گیج را در محدوده فشار توصیه شده استفاده کنید (نه بیش از ۷۵٪ ظرفیت آن).

---

آینده گیج فشار عقربه ای

اگرچه فناوری های دیجیتال و سنسور فشار الکترونیکی رشد چشمگیری داشته اند، گیج فشار عقربه ای همچنان جایگاه خود را حفظ کرده است.
دلیل این امر، سادگی، دوام و استقلال از منبع برق است.

امروزه نسخه های پیشرفته تری از گیج های عقربه ای تولید می شود که دارای سنسور فشار داخلی هستند. این دستگاه ها علاوه بر نمایش آنالوگ، داده های دیجیتال را برای سیستم های مانیتورینگ ارسال می کنند.
به این ترتیب، ترکیب گیج فشار عقربه ای با سنسور فشار آینده ابزار دقیق در صنایع سنتی و مدرن خواهد بود.

---

جمع بندی

گیج فشار عقربه ای یکی از پرکاربردترین و مطمئن ترین ابزارهای اندازه گیری فشار در جهان است.
این ابزار با بهره گیری از مکانیزم هایی چون لوله بوردون، دیافراگم یا کپسول، فشار را به حرکت مکانیکی و سپس به نمایش عددی توسط عقربه تبدیل می کند.

در کنار آن، سنسور فشار در نسل های جدید گیج ها نقش حیاتی دارد و امکان انتقال داده ها به سیستم های کنترلی را فراهم می کند.

بنابراین، انتخاب نوع مناسب گیج فشار عقربه ای — با توجه به شرایط کاری، نوع سیال، دامنه فشار و نیاز به دقت — تأثیر مستقیم بر کارایی، ایمنی و دوام تجهیزات صنعتی دارد.