Jeśli na Twojej instalacji wisi manometr ze wskazówką, to prawie na pewno w środku pracuje rurka Bourdona. To najpopularniejszy element pomiarowy w manometrach mechanicznych. Spotkasz go na kotłach, sprężarkach, rurociągach, w hydraulice siłowej i w węzłach cieplnych. Mimo to niewiele osób wie, co dokładnie dzieje się pod tarczą i dlaczego ten sam typ przyrządu raz działa latami, a innym razem po kilku tygodniach pokazuje bzdury.
W tym artykule tłumaczymy, jak zbudowany jest manometr z rurką Bourdona, jak działa i gdzie są jego granice. Pokazujemy też, kiedy lepiej sięgnąć po manometr puszkowy albo membranowy. Jako eksperci z ponad 30-letnim doświadczeniem, w BHU FART od 1991 roku dobieramy manometry pod konkretną aplikację. Poniżej zbieramy to, o co najczęściej pytają nas klienci przy zamówieniu.
Co to jest rurka Bourdona?
Rurka Bourdona to zakrzywiona metalowa rurka o spłaszczonym, owalnym przekroju. Jeden jej koniec jest na stałe połączony z przyłączem manometru, przez które wpływa medium. Drugi koniec jest zamknięty i może się swobodnie przemieszczać. Nazwa pochodzi od francuskiego inżyniera Eugène’a Bourdona, który opatentował to rozwiązanie w połowie XIX wieku. Od tamtej pory zasada się nie zmieniła – zmieniły się materiały, precyzja wykonania i zakresy.
W manometrach spotkasz trzy kształty rurki:
- łukową (w kształcie litery C) – najczęstszą, stosowaną w typowych zakresach ciśnienia,
- śrubową (helikalną) – zwiniętą w kilka zwojów,
- spiralną – zwiniętą płasko, jak sprężyna w zegarku.
Rurki śrubowe i spiralne dają większy ruch końcówki, dlatego stosuje się je przy wyższych ciśnieniach i tam, gdzie potrzebna jest większa czułość.
Jak działa manometr z rurką Bourdona?
Zasada jest prostsza, niż sugeruje nazwa. Kiedy medium pod ciśnieniem wpływa do rurki, owalny przekrój próbuje zaokrąglić się. Rurka zaczyna się przez to lekko prostować, a jej wolny koniec przesuwa się o ułamek milimetra albo kilka milimetrów – w zależności od ciśnienia. Im wyższe ciśnienie, tym większe przemieszczenie.
Ten niewielki ruch trzeba zamienić na czytelny obrót wskazówki. Odpowiada za to mechanizm przekładniowy:
- Wolny koniec rurki połączony jest cięgłem z zębatym segmentem.
- Segment obraca małe koło zębate (zębnik) osadzone na osi wskazówki.
- Wskazówka przesuwa się po tarczy ze skalą.
- Delikatna sprężynka włosowa kasuje luzy w przekładni, żeby wskazówka nie „pływała”.
Całość nie potrzebuje zasilania, baterii ani elektroniki. Dlatego manometr z rurką Bourdona jest tani, trwały i praktycznie bezobsługowy – pod warunkiem, że pracuje w warunkach, do których został dobrany.
Budowa manometru – co jest w środku
Przy doborze przydaje się znajomość nazw poszczególnych części, bo to one decydują o tym, do czego manometr się nadaje:
| Element | Za co odpowiada | Na co zwrócić uwagę |
|---|---|---|
| Przyłącze (gniazdo) | wkręcenie w instalację | gwint (np. G1/4, G1/2, M20x1,5, NPT), kierunek: dolny (radialny) lub tylny |
| Rurka Bourdona | pomiar ciśnienia | materiał: stop miedzi do mediów neutralnych, stal nierdzewna do agresywnych |
| Mechanizm przekładniowy | zamiana ruchu rurki na obrót wskazówki | mosiądz albo stal nierdzewna |
| Obudowa | ochrona mechanizmu | stal, stal nierdzewna, tworzywo; wersja sucha lub wypełniona gliceryną |
| Tarcza i wskazówka | odczyt | średnica, jednostki (bar, MPa, kPa) |
| Szybka | ochrona tarczy | szkło zwykłe, bezpieczne lub poliwęglan |
Manometry z rurką Bourdona opisuje norma PN-EN 837-1. Określa ona m.in. klasy dokładności, typowe średnice tarcz i wykonania bezpieczne. Manometry puszkowe i membranowe mają osobną część tej normy – PN-EN 837-3. Zalecenia dotyczące doboru i montażu znajdziesz w części PN-EN 837-2.
Manometr z rurką Bourdona, puszkowy czy membranowy – porównanie
Rurka Bourdona to nie jedyny sposób na mechaniczny pomiar ciśnienia. W ofercie przemysłowej spotkasz jeszcze dwa typy elementów pomiarowych. Każdy ma swoje miejsce:
| Typ | Element pomiarowy | Najlepszy do | Słabsza strona |
|---|---|---|---|
| Z rurką Bourdona | zakrzywiona rurka metalowa | ciecze i gazy, od niskich po bardzo wysokie ciśnienia; większość instalacji przemysłowych | media krystalizujące, lepkie lub zanieczyszczone mogą zatkać rurkę; ograniczona odporność na przeciążenie |
| Puszkowy | dwie połączone membrany tworzące „puszkę” | bardzo niskie ciśnienia gazów i powietrza (mbar, kPa): wentylacja, gaz niskoprężny, filtry | nie nadaje się do cieczy ani do wysokich ciśnień |
| Membranowy | falista membrana zaciśnięta między kołnierzami | media agresywne, lepkie, zanieczyszczone; aplikacje, gdzie liczy się odporność na przeciążenie | zwykle droższy; skala wyżej zaczyna się niż w puszkowym |
Reguła, którą stosujemy przy doborze: rurka Bourdona jako punkt wyjścia; puszkowy, gdy ciśnienie liczysz w milibarach; membranowy albo separator, gdy medium mogłoby rurce zaszkodzić.
Warto wiedzieć, że problem „trudnego medium” nie zawsze oznacza rezygnację z rurki Bourdona. Często wystarczy zastosować separator membranowy – membrana oddziela medium od manometru, a ciśnienie przenosi ciecz wypełniająca. Dzięki temu zostajesz przy sprawdzonym manometrze, a rurka nie ma kontaktu z kwasem, osadem czy lepką masą.
Kiedy manometr z rurką Bourdona to dobry wybór
W praktyce przemysłowej to domyślny wybór, jeśli:
- mierzysz ciśnienie wody, pary (z rurką syfonową), oleju, sprężonego powietrza lub gazów technicznych,
- ciśnienie robocze mieści się w typowych zakresach tej konstrukcji – według PN-EN 837-1 od 0-0,6 bar do bardzo wysokich ciśnień,
- medium nie krystalizuje, nie jest mocno zanieczyszczone i nie jest agresywne dla materiału rurki,
- zależy Ci na prostym, tanim w eksploatacji przyrządzie bez zasilania.
W ofercie FART rurkę Bourdona mają m.in. manometry M100 i M160, manometry glicerynowe, manometry kontrolne w klasach 0,6 / 0,4 / 0,25 oraz manometry kwasoodporne z elementami ze stali nierdzewnej.
Jak dobrać manometr z rurką Bourdona – krok po kroku
Typ elementu pomiarowego to dopiero początek. Resztę decyzji robią parametry.
1. Zakres pomiarowy. Ciśnienie robocze powinno wypadać w środkowej części skali. Zgodnie z zaleceniami PN-EN 837-2 przy ciśnieniu stałym nie powinno przekraczać 3/4 zakresu, a przy zmiennym 2/3 zakresu. Manometr pracujący na samej górze skali szybciej traci dokładność, a rurka Bourdona męczy się przy każdym skoku ciśnienia. Zbyt szeroki zakres też szkodzi – przy 5 bar na skali 0-100 bar wskazówka ledwo się ruszy.
2. Klasa dokładności. Norma PN-EN 837-1 przewiduje klasy od 0,1 do 4,0. Do typowego nadzoru instalacji przemysłowej zwykle wystarcza klasa 1,6 lub 1,0. Klasy 0,6 i dokładniejsze to domena manometrów kontrolnych, którymi sprawdza się inne przyrządy. Więcej o tym, jak liczyć błąd z klasy, piszemy w artykule o najczęstszych błędach przy doborze manometru.
3. Przyłącze. Gwint musi pasować do instalacji: w Polsce najczęściej G1/4 lub G1/2, w starszych instalacjach M20x1,5, w urządzeniach z importu NPT. Zdecyduj też o kierunku przyłącza. Radialne (dolne) wychodzi spod obudowy – manometr wkręcasz od dołu, a tarcza patrzy w przód. Tylne (osiowe, aksjalne) wychodzi z tyłu obudowy – przydaje się przy montażu na panelu lub tablicy.
4. Materiał rurki i mechanizmu. Stop miedzi sprawdzi się przy wodzie, powietrzu i olejach. Do mediów agresywnych, amoniaku, przemysłu spożywczego i chemicznego wybierz wykonanie ze stali nierdzewnej.
5. Średnica tarczy. Dobierz ją do odległości, z jakiej odczytujesz wskazanie. Mała tarcza (40-63 mm) sprawdzi się w maszynie, większa (100-160 mm) na rurociągu czy w maszynowni, gdzie patrzysz z kilku metrów.
6. Wypełnienie obudowy. Jeśli instalacja drga albo ciśnienie pulsuje (pompy tłokowe, sprężarki, hydraulika siłowa), wybierz manometr wypełniony gliceryną. Gliceryna tłumi drgania wskazówki i chroni mechanizm przed zużyciem. Szczegóły opisaliśmy w artykule o manometrze glicerynowym.
Najczęstsze błędy przy manometrach z rurką Bourdona
⚠️ Ważna uwaga – para i gorące media. Rurka Bourdona nie lubi wysokiej temperatury medium. Manometr wkręcony bezpośrednio w przewód z parą szybko traci dokładność, a w skrajnym przypadku może zostać uszkodzony. Przy parze i gorącej wodzie zawsze stosuj rurkę syfonową. W jej pętli zbiera się kondensat, który oddziela gorące medium od manometru.
Drugi częsty błąd to brak zaworu lub kurka odcinającego. Bez niego wymiana manometru oznacza odciążenie całej instalacji. Kurek albo zawór manometrowy kosztuje niewiele, a pozwala wymienić przyrząd w kilka minut i sprawdzić go bez wyłączania układu.
Trzeci: ignorowanie uderzeń hydraulicznych. Nagłe zamknięcie zaworu potrafi na ułamek sekundy podnieść ciśnienie wysoko ponad zakres. Rurka Bourdona odkształca się wtedy trwale, a wskazówka po powrocie nie wraca do zera. W takich miejscach sprawdzi się dławik lub tłumik pulsacji oraz manometr wypełniony gliceryną.
Czwarty: media, które zatykają rurkę. Masy krystalizujące, zawiesiny, szlamy czy media gęstniejące przy spadku temperatury potrafią osiąść wewnątrz rurki i zablokować pomiar. Tu nie pomoże częstsza wymiana – potrzebny jest separator membranowy albo manometr membranowy.
Przy mediach szczególnie niebezpiecznych (wysokie ciśnienie, gazy, media toksyczne) warto zapytać o wykonanie bezpieczne według PN-EN 837-1. Taki manometr ma konstrukcję, która w razie pęknięcia rurki kieruje medium na tył obudowy, a nie w stronę osoby odczytującej wskazanie.
Najczęstsze pytania
Jak działa rurka Bourdona?
Zakrzywiona rurka o owalnym przekroju pod wpływem ciśnienia próbuje się wyprostować. Jej wolny koniec przesuwa się, a mechanizm przekładniowy zamienia ten ruch na obrót wskazówki. Im wyższe ciśnienie, tym większe wychylenie.
Jakie są rodzaje manometrów?
Najczęściej dzieli się je według elementu pomiarowego: manometry z rurką Bourdona, puszkowe i membranowe. Osobną grupę tworzą manometry elektroniczne (cyfrowe) z czujnikiem piezorezystancyjnym lub pojemnościowym. W przemyśle najczęściej spotkasz te z rurką Bourdona – w wersji suchej lub wypełnionej gliceryną.
Czym różni się manometr z rurką Bourdona od puszkowego?
Rurka Bourdona sprawdza się w szerokim zakresie ciśnień cieczy i gazów – od ułamka bara do bardzo wysokich wartości. Manometr puszkowy mierzy bardzo niskie ciśnienia – rzędu milibarów i kilopaskali – i przeznaczony jest dla gazów oraz powietrza. Do wody czy oleju pod ciśnieniem kilku barów wybierzesz rurkę Bourdona, do pomiaru ciśnienia w kanale wentylacyjnym – manometr puszkowy.
Jak działa rurka syfonowa do manometru?
Rurka syfonowa (pętlicowa, „świński ogon”) to zawinięty odcinek rurki montowany między instalacją a manometrem. Zbiera się w niej kondensat, który tworzy barierę między gorącą parą a rurką Bourdona. Dzięki temu manometr pracuje w niższej temperaturze i dłużej zachowuje dokładność.
Czym różni się manometr od ciśnieniomierza?
W technice to te same przyrządy – „ciśnieniomierz” to po prostu polska nazwa manometru. W mowie potocznej ciśnieniomierzem nazywa się też aparat do mierzenia ciśnienia krwi, który z manometrem przemysłowym ma niewiele wspólnego.
Czy manometr z rurką Bourdona można stosować do mediów agresywnych?
Tak, pod warunkiem, że rurka i przyłącze są wykonane z odpornego materiału, np. stali nierdzewnej. Przy mediach bardzo agresywnych, lepkich lub krystalizujących lepszym rozwiązaniem jest manometr z separatorem membranowym.
Pomożemy dobrać właściwy manometr
Jeśli nie masz pewności, czy do Twojej aplikacji wystarczy manometr z rurką Bourdona, czy potrzebny będzie puszkowy, membranowy albo separator – podaj nam medium, ciśnienie robocze, temperaturę i sposób montażu. Dobierzemy model, zakres i armaturę, które spełnią Twoje wymagania. Szukamy rozwiązań dopasowanych, a nie uniwersalnych.