В тази публикация в блога ще обясним на прост език структурата и принципите на работа на газовите пружини, както и типични примери за тяхното използване в ежедневието.
Много читатели вероятно са били очаровани от столовете с регулируема височина в кабинета на баща си или в училище. Ако си спомняте как сте седели на стол като дете и сте дърпали лост, за да го спуснете или повдигнете, може би сте се чудили защо столът се спуска лесно, когато възрастен седи на него, но не се спуска толкова лесно, когато дете седи на него. Този механизъм за регулиране на височината е газова пружина. В тази публикация ще обясня как работи.
Газовата пружина е много просто устройство, състоящо се от бутало в затворен цилиндър, където въздухът вътре действа като пружина. Когато буталото се натисне навътре, обемът на въздуха в цилиндъра намалява, компресирайки го и съхранявайки енергия. Обратно, когато силата, приложена към буталото, се освободи, сгъстеният въздух се разширява, избутвайки буталото навън и генерирайки сила, която се опитва да го върне в първоначалното му положение – точно както се държи пружината.
За да разберете компресията на въздуха и съхранението на енергия, разгледайте примера със спринцовка. Ако блокирате отвора на спринцовката с пръст и натиснете буталото, въздухът се компресира и усещате сила, която се тласка назад към ръката ви. По същия принцип, когато буталото на газова пружина се движи навътре, вътрешният въздух се съпротивлява с налягане и това налягане се съхранява като енергия, която след това избутва буталото обратно навън.
Въпреки че буталото има един или повече отвори, които позволяват на въздуха да влиза и излиза от двете страни, ключът към това газовата пружина да се държи като пружина се крие в това как прътът, прикрепен към буталото, променя пространството, което заема вътре в цилиндъра. С по-нататъшното навлизане на буталото в цилиндъра, обемът на въздуха, оставащ вътре в цилиндъра, намалява, което води до повишаване на налягането на въздуха.
Натискането на буталото навътре намалява пространството, достъпно за въздух, което води до повишаване на вътрешното налягане. Това налягане съхранява енергия и когато силата се освободи, съхранената енергия се освобождава, избутвайки буталото обратно навън. По този начин, вместо да осигурява еластична сила като метална пружина, газовата пружина изпълнява същата функция, използвайки силата на сгъстен въздух.
Офисните столове използват този принцип, за да регулират височината си. Когато дръпнете лоста на стола, се отваря вътрешен клапан, позволяващ на въздуха да влиза и излиза от цилиндъра. В зависимост от промяната в налягането вътре в цилиндъра, буталото или се избутва навън самостоятелно, или се избутва навътре от телесното тегло, като по този начин се регулира височината на стола. Когато човек дърпа лоста, докато е седнал, телесното му тегло избутва буталото навътре и въздухът вътре излиза през клапана, което кара стола да се спусне.
Може да забележите, че когато леко дете седне на стола и дръпне лоста, столът не се спуска лесно или дори може да се повдигне; това е така, защото въздухът генерира високо налягане в отговор на промените в обема. Особено когато буталният прът е проектиран да запълни почти целия вътрешен обем на цилиндъра, дори малка промяна в обема може да създаде много голяма разлика в налягането; съобщава се, че някои газови пружини генерират сила приблизително 170 пъти атмосферното налягане. Следователно, офис столовете са проектирани въз основа на теглото на възрастен и могат да окажат прекомерно съпротивление на децата.
Мощните газови пружини са полезни по много начини в ежедневието. Например, багажникът на кола е тежък и е труден за повдигане на ръка, но ако е монтирана газова пружина, багажникът може да се повдигне лесно с минимални усилия. Освен това, те се използват широко за поддържане на врати или капаци на тежко оборудване, като например багери, и за плавно управление на движещите се части на различни машини.
Въпреки че обикновено не са много забележими, газовите пружини ни помагат тихомълком от дълго време; по отношение на тяхната функционалност, те могат да бъдат описани като един вид „невъзпят герой“.
