圧力と温度を制御するためのベローズ
圧力と温度を制御するベローズは、次の 2 つの基本的な物理原理に基づいて動作します。
- 圧力応答:ベローズの内部または外部の圧力が変化すると、その複雑な部分が膨張または圧縮し、軸方向の変位または力が発生します。
- 温度応答 (充填ベローズ):ベローズは、特定の温度に敏感な媒体（液体、気体、または液体と蒸気の混合物）-で満たされた密閉システムの一部です。温度変化により媒体が膨張または収縮し、その体積または圧力が変化し、ベローズが伸縮します。
圧力制御への応用
圧力制御では、ベローズは主に圧力検出素子として機能し、その端部の変位または制御信号として生成される力を利用します。
作業プロセス:
圧力が上昇→ベローズが伸びる。
圧力が減少する → ベローズが圧縮します (通常はバネの力によって補助されます)。
この直線運動は、バルブやスイッチを作動させたり、電気信号を生成したりするために使用されます。
代表的なアプリケーション例:
1. 自己作動式圧力調整弁-
- 関数：制御媒体自体の圧力を使用して、外部電源を使用せずに圧力を調整します。
- 原理：下流の圧力はチューブを介してベローズの上のチャンバーに送られます。下流側の圧力が上昇すると、ベローズが圧縮され、バルブステムとプラグが閉位置に向かって移動し、流路面積が減少し、圧力が設定値に戻ります。逆もまた真です。スプリングが設定力を提供します。
2.ベローズシールバルブ
- 関数：毒性の高い媒体、貴重な媒体、可燃性媒体、爆発性媒体、または高真空媒体の取り扱いに使用され、漏れをゼロにします。{0}
- 原理：ベローズの一端はバルブステムに溶接され、もう一端はバルブ本体に溶接されます。ベローズはバルブ ステムの上下の動きを補償し、プロセス媒体をバルブ ステムのパッキンから完全に隔離し、スタッフィング ボックスからの漏れを防ぎます。
3. 圧力安全弁・リリーフ弁
- 関数：システム圧力が安全限界を超えると、急速に開いて媒体を排出します。
- 原理：システム圧力はベローズに直接作用します。圧力がスプリングのあらかじめ設定された力を超えると、ベローズがディスクを押して開きます。ベローズは背圧の影響のバランスをとることもできるため、操作精度が向上します。
4. 圧力スイッチ
- 関数：特定の圧力点で電気回路を開閉します。
- 原理：圧力によりベローズが変位します。この変位はレバー機構によって増幅され、最終的にマイクロスイッチをトリガーして信号を電気信号に変換します。
温度制御への応用
温度制御では、ベローズは通常、温度バルブ、毛細管、ベローズ (測定要素) を含む「温度感知システム」の中核を形成し、すべて温度感知媒体が充填されています。-
作業プロセス:
温度電球は、温度を測定する場所に配置されます。温度変化により媒体が膨張/収縮したり圧力が変化したりし、その圧力が毛細管を通ってベローズに伝わり、媒体が伸縮します。
温度上昇 → 媒体膨張 / 圧力上昇 → ベローズ伸長
温度が低下する → 媒体が収縮する / 圧力が低下する → ベローズが圧縮する (スプリングによる補助)。
充填媒体に基づく分類:
- 液体-充填: 安定した熱膨張係数、良好な直線性、広い範囲。
- ガス-充填: 理想ガスの法則に従い、高精度です。
- 蒸気-充填: 液体の飽和蒸気圧は温度によって変化するという原理に基づいています。感度は高いが測定範囲は狭い。
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