Pokud máte auto, pravděpodobně vlastníte jeden z těch měřidel tlaku v pneumatikách velikosti pera. Na jednom konci má legrační malou kulatou věc a na druhém konci malé posuvné měřítko.
Přemýšleli jste někdy jak? měří to tlak? A proč ten malý šupináč prostě nevyfoukne konec?
V tomto článku zjistíme, jak přesně tyto tlakoměry fungují!
Obsah
Řekněme, že vezmete kus dřeva o rozměrech 1 x 1 palec, který je 3 stopy dlouhý, a řekněme, že tento kus dřeva váží 1 libru. Pokud byste ten kus dřeva postavili na nohu, působilo by to na váš palec silou 1 libry. Vzhledem k tomu, že jeho průřez je 1 čtvereční palec, působí na váš palec silou 1 libra na čtvereční palec (1 psi). Pokud byste vzali 30 stop dlouhý kus stejného dřeva a vyrovnali ho na chodidle, vyvinul by tlak 10 psi. Pokud by byl 300 stop dlouhý, použil by 100 psi a tak dále.
Voda, která je 1 stopa hluboká, působí 0,43 psi, takže pokud jste míli pod vodou, je vyvíjeno asi 2 270 psi. To znamená, že sloupec vody o rozměru 1 palec čtvereční a míli vysoký váží 2 270 liber.
Vzduch funguje stejně. Atmosféra je "hluboká" asi 50 mil a na hladině moře působí 14,7 psi . To znamená, že sloupec vzduchu o velikosti 1 palce čtvereční o výšce 50 mil váží 14,7 liber. Naše těla si myslí, že tlak vzduchu 14,7 psi je zcela normální.
Tlak vzduchu v různých nadmořských výškách
Způsob, jakým plyn, jako je vzduch, vyvíjí tlak uvnitř nádoby, jako je pneumatika nebo balón, je působením atomů vzduchu, které narážejí na stěny nádoby.
Představte si, že máte jeden atom dusíku v uzavřené nádobě. Tento atom je v neustálém pohybu a odráží se od stěn nádoby. Rychlost pohybu atomu je řízena teplotou -- při 0 stupních Kelvina (absolutní nula) se atom nepohybuje a při vyšších teplotách se rychlost zvyšuje. Atom svými srážkami se stěnami nádoby vyvíjí tlak směrem ven. Existují tedy dva způsoby, jak zvýšit tlak uvnitř nádoby:
Když nafouknete pneumatiku na autě nebo na kole, pomocí pumpy zvýšíte tlak vzduchu uvnitř pneumatiky zvýšením počtu atomů uvnitř pneumatiky. Pneumatika automobilu obvykle běží při 30 psi a pneumatika pro jízdní kolo může běžet při 60 až 100 psi. Není zde žádná magie – čerpadlo jednoduše nacpe více vzduchu do konstantního objemu , takže tlak stoupá.
Části typického tlakoměru vypadají takto:
Měření tlaku v pneumatice pomocí tlakoměru zahrnuje tři jednoduché kroky:
Uvnitř trubice, která tvoří tělo tlakoměru, je malý, těsně těsnící píst podobně jako píst uvnitř pumpy na kolo. Vnitřek trubky je leštěný do hladka. Píst je vyroben z měkké pryže, takže krásně těsní na trubce a vnitřek trubky je pro zlepšení těsnění namazán lehkým olejem. Na obrázku níže můžete vidět, že píst je na jednom konci trubky a doraz je u druhého. jaro prochází po délce trubky mezi pístem a zarážkou a tato stlačená pružina tlačí píst směrem k levé straně trubky.
Legrační kulovitá věc na levém konci měřidla je dutá. Otvor v kouli je navržen tak, aby zapadl do dříku ventilu pneumatiky. Když se podíváte do otvoru, uvidíte gumové těsnění a malý pevný špendlík . Pryžové těsnění tlačí na břit dříku ventilu, aby se zabránilo úniku vzduchu během měření, a kolík stlačuje kolík ventilu ve dříku ventilu, aby mohl vzduch proudit do měřidla. Vzduch bude proudit kolem čepu, skrz dutý průchod uvnitř koule a do komory pístu.
Když je tlakoměr přiložen na dřík ventilu pneumatiky, stlačený vzduch z pneumatiky se vrhne dovnitř a tlačí píst doprava. Vzdálenost, kterou píst urazí, je relativní k tlaku v pneumatice. Stlačený vzduch tlačí píst doprava a pružina tlačí zpět. Manometr je navržen tak, aby měl určitý maximální tlak, a pro příklad řekněme, že je 60 psi. Pružina byla kalibrována tak, že vzduch o tlaku 60 psi bude pohybovat pístem zcela vpravo od trubice, zatímco tlak 30 psi pohybuje pístem v polovině délky trubky a tak dále. Když uvolníte měrku z dříku ventilu, proud stlačeného vzduchu se zastaví a pružina okamžitě zatlačí píst zpět doleva.
Aby bylo možné odečíst tlak, existuje kalibrovaná tyč uvnitř zkumavky:
Pružina není na tomto obrázku znázorněna, ale kalibrovaná tyč zapadá dovnitř pružiny. Kalibrovaná tyč jezdí na pístu, ale tyč a píst nejsou spojeny a mezi tyčí a dorazem je poměrně těsné uložení. Když se píst pohybuje doprava, tlačí na kalibrovanou tyč. Když se tlak uvolní, píst se přesune zpět doleva, ale tyč zůstane ve své maximální poloze, abyste mohli tlak odečíst.
Další informace o měřičích tlaku v pneumatikách a souvisejících tématech naleznete v odkazech na další stránce.
Původně zveřejněno:1. dubna 2000
