Maîtriser les manomètres Bourdon : conception, fonctionnement et applications

Comme les autres types de manomètres, le manomètre Bourdon est utilisé pour mesurer la pression. Inventé en 1850, le manomètre à tube de Bourdon reste l'un des instruments les plus largement utilisés pour mesurer la pression de divers liquides et gaz, y compris la vapeur, l'eau et l'air jusqu'à 100 000 psi (70 000 N/cm²). Il se compose d'un tube circulaire aplati et enroulé en arc de cercle.

Qu'est-ce qu'un manomètre Bourdon ?

Les tubes de Bourdon ont une section transversale ovale et sont formés radialement. La pression du fluide de mesure agit à l'intérieur du tube, provoquant un mouvement à l'extrémité non fixée du tube. Cette motion mesure la pression, indiquée par le déplacement.

Pour des pressions jusqu'à 60 bar, des tubes de Bourdon en C avec un angle d'environ 250° peuvent être employés. Pour des pressions plus élevées, on utilise des tubes de Bourdon à plusieurs spires superposées de même diamètre angulaire (tubes hélicoïdaux) ou des tubes en spirale avec un enroulement spiralé dans un plan (tubes spirales).

Les manomètres à tube de Bourdon mesurent des pressions relatives de 0,8 à 100 000 psi. Ce sont des outils de mesure mécanique ne nécessitant aucune électricité. Voici leurs applications :

• Mesure de pressions moyennes à très élevées.
• Applications haute pression : chaudières à vapeur, compresseurs.
• Mesure de la pression des pneus de véhicules.

Construction

Le composant principal est un transducteur élastique : un tube de Bourdon fixé et ouvert à une extrémité pour recevoir la pression à mesurer. L'autre extrémité est libre et fermée. Le tube a une section ovale et est courbé en arc de cercle. Une biellette réglable relie l'extrémité libre du tube à un secteur et un pignon. Un pointeur est fixé sur l'axe du pignon et balaye une échelle étalonnée en pression.

Principe de fonctionnement

La pression à mesurer est connectée à l'extrémité fixe ouverte du tube de Bourdon. La pression exercée agit sur les parois internes du tube. La section transversale du tube tend à passer d'elliptique à circulaire sous l'effet de la pression. Cela tend à redresser le tube, déplaçant l'extrémité libre fermée.

Le déplacement de l'extrémité libre est proportionnel à la pression appliquée. Ce déplacement est amplifié et converti en mouvement rotatif du pignon lorsque l'extrémité libre est reliée à une configuration biellette-secteur-pignon.

À mesure que le pignon tourne, le pointeur se déplace sur l'échelle étalonnée, indiquant directement la pression appliquée. Le pointeur représente la pression relative car la pression dans le boîtier contenant le tube de Bourdon est généralement ambiante.

Avantages et inconvénients d'un manomètre Bourdon

Avantages :

• Les manomètres à tube de Bourdon fournissent des lectures précises.
• Le tube de Bourdon est peu coûteux.
• La fabrication des tubes de Bourdon est simple.
• Ils peuvent être modifiés pour fournir des sorties électriques.
• Ils sont sûrs même pour les mesures de haute pression.
• La précision est excellente, particulièrement aux hautes pressions.

Inconvénients :

• Ils réagissent lentement aux changements de pression.
• Ils sont sujets à l'hystérésis.
• Ils sont sensibles aux vibrations et aux chocs.
• Le déplacement de l'extrémité libre étant faible, une amplification est nécessaire.

Conclusion

Le manomètre Bourdon mesure la pression. Inventé en 1850, il reste l'un des instruments les plus utilisés pour mesurer la pression de divers liquides et gaz, jusqu'à 100 000 psi. Cet article a couvert la définition, les applications, les composants, le schéma, la construction, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients du manomètre Bourdon.