Als je een auto hebt, heb je waarschijnlijk een van die bandenspanningsmeters ter grootte van een pen. Het heeft een grappig klein bolvormig ding aan de ene kant en een kleine glijdende schaal aan de andere kant.
Heb je je ooit afgevraagd hoe het meet de druk? En waarom blaast de kleine schaal niet gewoon het einde uit?
In dit artikel gaan we uitzoeken hoe deze manometers precies werken!
Inhoud
Laten we zeggen dat je een stuk hout van 1 inch bij 1 inch neemt dat 3 voet lang is, en laten we zeggen dat dit stuk hout 1 pond weegt. Als je dat stuk hout op je voet zou laten staan, zou het 1 pond kracht op je teen uitoefenen. Omdat de doorsnede 1 vierkante inch is, oefent het 1 pond per vierkante inch kracht (1 psi) uit op je teen. Als je een stuk van hetzelfde hout van 30 voet lang zou nemen en het op je voet zou balanceren, zou het 10 psi druk uitoefenen. Als het 300 voet lang was, zou het 100 psi toepassen, enzovoort.
Water dat 1 voet diep is, oefent 0,43 psi uit, dus als je een mijl onder water bent, wordt er ongeveer 2.270 psi uitgeoefend. Dat wil zeggen, een 1 inch vierkante kolom water van een mijl hoog weegt 2,270 pond.
Lucht werkt op dezelfde manier. De atmosfeer is ongeveer 50 mijl "diep", en op zeeniveau oefent het 14,7 psi . uit . Dat wil zeggen, een luchtkolom van 1 inch vierkante 50 mijl hoog weegt 14,7 pond. Ons lichaam denkt dat een luchtdruk van 14,7 psi volkomen normaal is.
Luchtdruk op verschillende hoogtes
De manier waarop een gasachtige lucht druk uitoefent in een container zoals een band of een ballon, is door de werking van de luchtatomen die botsen met de zijkanten van hun container.
Stel je voor dat je een enkel stikstofatoom in een afgesloten container hebt. Dat atoom is constant in beweging en weerkaatst van de zijkanten van de container. De snelheid van de beweging van het atoom wordt bepaald door de temperatuur -- bij 0 graden Kelvin (absoluut nul) heeft het atoom geen beweging, en bij hogere temperaturen neemt de snelheid toe. Door zijn botsingen met de zijkanten van de container oefent het atoom een uitwaartse druk uit. Er zijn dus twee manieren om de druk in de container te verhogen:
Wanneer u een band van een auto of een fiets opblaast, gebruikt u een pomp om de druk van de lucht in de band te verhogen door het aantal atomen in de band te vergroten. Een autoband loopt meestal op 30 psi en een fietsband kan op 60 tot 100 psi lopen. Er is hier geen magie -- de pomp stopt gewoon meer lucht in een constant volume , dus de druk stijgt.
De onderdelen van een typische manometer zien er als volgt uit:
Er zijn drie eenvoudige stappen nodig om de bandenspanning te meten met een manometer:
In de buis die het lichaam van de manometer vormt, bevindt zich een kleine, goed afdichtende zuiger net als de zuiger in een fietspomp. De binnenkant van de buis is glad gepolijst. De zuiger is gemaakt van zacht rubber zodat hij mooi afdicht tegen de buis, en de binnenkant van de buis is gesmeerd met een lichte olie om de afdichting te verbeteren. Op de onderstaande afbeelding kunt u zien dat de zuiger zich aan het ene uiteinde van de buis bevindt en de stop is aan de andere. Een lente loopt over de lengte van de buis tussen de zuiger en de stop, en deze samengedrukte veer duwt de zuiger naar de linkerkant van de buis.
Het grappige bolvormige ding aan de linkerkant van de meter is hol. De opening in de bol is ontworpen om in de klepsteel van een band te grijpen. Als je in de opening kijkt, zie je een rubberen afdichting en een kleine vaste pin . De rubberen afdichting drukt tegen de lip van de klepsteel om te voorkomen dat lucht lekt tijdens de meting, en de pen drukt de kleppen in de klepsteel om lucht in de meter te laten stromen. De lucht zal rond de pen stromen, door de holle doorgang in de bol en in de zuigerkamer.
Wanneer de manometer op de klepsteel van een band wordt aangebracht, stroomt de perslucht van de band naar binnen en duwt de zuiger naar rechts. De afstand die de zuiger aflegt is gerelateerd aan de druk in de band. De perslucht duwt de zuiger naar rechts en de veer duwt terug. De meter is ontworpen om een maximale druk te hebben, en laten we bijvoorbeeld zeggen dat het 60 psi is. De veer is zo gekalibreerd dat 60 psi lucht de zuiger naar de uiterst rechtse buis van de buis zal verplaatsen, terwijl 30 psi de zuiger halverwege de buis beweegt, enzovoort. Wanneer u de meter van de klepsteel loslaat, stopt de stroom perslucht en duwt de veer de zuiger onmiddellijk terug naar links.
Om u de druk te laten aflezen, is er een gekalibreerde staaf in de buis:
De veer is niet weergegeven in deze figuur, maar de gekalibreerde staaf past in de veer. De gekalibreerde stang rijdt bovenop de zuiger, maar de stang en de zuiger zijn niet met elkaar verbonden en er is een vrij strakke passing tussen de stang en de aanslag. Wanneer de zuiger naar rechts beweegt, duwt deze de gekalibreerde stang. Wanneer de druk wordt opgeheven, beweegt de zuiger terug naar links, maar de stang blijft in zijn maximale positie zodat u de druk kunt aflezen.
Bekijk de links op de volgende pagina voor meer informatie over bandenspanningsmeters en gerelateerde onderwerpen.
Oorspronkelijk gepubliceerd:1 april 2000
