Как работает велосипедный насос

8 минут Автор: Виталий Петров 71

Велосипедный насос представляет собой отдельный тип объемно-вытесняющего автонасоса, специально разработанный для накачивания велопокрышек. Он может иметь две головки или переходник для подключения к одному из двух наиболее распространенных типов велосипедных ниппелей – Schrader или Presta. Третий тип ниппеля называют клапаном Woods (другое название – Dunlop), велотрубка с таким клапаном может быть заполнена насосом с головкой Presta.

Несколько основных разновидностей насосов для велосипедов:

• Напольные или автомобильные;
• Закрепляемые на раму;
• Ручные или компактные;
• Ножные;
• Двойного действия.

Основное устройство каждого велосипедного насоса таково, что они могут функционировать только благодаря поршню, приводимому вручную в движение. Во время хода вверх, этот поршень втягивает воздух извне через отверстие в корпусе. В течение следующего рабочего хода вниз, поршень перемещает воздух из насоса в камеру велосипеда. Большинство напольных насосов, также их обычно называют автомобильными, имеют встроенный манометр для индикации давления в камере.

Электрический насос в основном предназначен для накачивания автомобильных шин (как на большинстве станций техобслуживания), но, в принципе, может быть использован и для надувания велосипедных покрышек, если имеется нужный тип соединительной головки. Некоторые модели электронасосов отсекают накачку до достижения подходящего давления (для покрышки велосипеда оно существенно выше, чем для шины автомобиля), и велошина остаётся очень слабо накачанной.

Другие модели могут и не отсечь накачку, но они дают слишком высокоскоростной поток, который нужен для быстрого заполнения большой автомобильной шины. Есть риск перекачать и разорвать шину велосипеда, если мощный электрический насос не будет остановлен за доли секунды после начала нагнетания давления.

Типы насосов для велосипеда

Если задаться вопросом – как выбрать насос для велосипеда, то их разнообразие ограничивается основными типами.

Есть три основных типа велосипедных насосов.

Напольные насосы

Также известны как автомобильные насосы. При работе пользователь упирает основание этого агрегата в пол, наступает ногами на базу, тянет и толкает на полный ход ручку. Соединительный шланг прикручивается к камере через односторонний клапан, установленный в головку или внутри автонасоса.

Пользоваться таким изделием очень удобно, поскольку он имеет неподвижный упор в землю, а за его рукоятку можно взяться обеими руками.

Ручные насосы

Есть два основных вида: со шлангом и с интегрированной головкой.

Насос со шлангом имеет отдельную трубочку для соединения с ниппелем камеры. Эти устройства имеют преимущество в том, что они дешевы, но неэффективны по сравнению с другими видами. Они имеют много соединений, через которые может выходить воздух.

Насосы с интегрированной головкой имеют в боковом отверстии резиновую вкладку, которая нужна для уплотнения ниппеля по кругу. Зачастую при соединении такая вкладка обжимается с помощью рычажка на головке. Поскольку эта резинка хорошо уплотняет, жестко соединяет, да так, что и не нужен шланг, то этот тип изделий является очень эффективным. Интеграл диаметром 8 дюймов, как правило, быстрее накачает колесо, чем 18-дюймовый насос со шлангом. Но работая насосом интегрального вида, не придерживая его свободной рукой, есть риск вырвать из камеры ниппель, особенно конструкции Presta.

Самый простой ручной насос имеет пластмассовый или войлочный поршень чашевидной формы. При движении вперёд воздух прижимает стенки этой чашки, так же плотно к цилиндру, как и запорный клапан. Таким поршнем можно толкать воздух только вперёд до выпускного отверстия в противоположном конце.

Наиболее эффективны насосы двойного действия. Их поршень герметизируется с двух сторон в цилиндре и может нагнетать воздух в шину при обоих ходах – вперед и назад.

Небольшой насос может быть установлен на кронштейн рамы, на зажим или винт либо на припаянную вешалку, а ещё его можно возить в корзине или сумке на велосипеде, а также в рюкзаке или кармане велосипедиста.

Насосы, перевозимые на велосипеде, часто имеют довольно небольшой размер, чтобы не быть тяжелыми. Но из-за их малого размера, объём воздуха, который они могут подать, намного занижен в сравнении с напольными вариантами. Так что понадобится сделать довольно много нажатий чтобы накачать колесо.

Ножные насосы

Эти насосы определённо не предназначены для шоссейного велосипеда. Они не создают достаточно высокого давления, нужного для нормальной работы узких дорожных покрышек. Но они хороши для больших шин низкого давления, таких как на горных велосипедах.

В основном предназначены больше для автомобилей, поскольку они имеют головку лишь для Schrader клапанов. Поэтому понадобится небольшой переходник из латуни для того, чтобы использовать их на велосипедных камерах с Presta клапанами.

Насосы для воздушных амортизаторов

Отдельной видом, не относящимся к накачиванию колёс, является насос высокого давления. Он напрямую относится к велосипедным аксессуарам, так как только им можно накачать воздушный амортизатор передней вилки. Обычным насосом сделать это невозможно, а можно лишь окончательно стравить воздух из амортизатора.

Насосом, предназначенным для велосипедной вилки, кстати, можно накачать и колёса – у него есть шланг с резьбовым соединением для ниппеля Schrader. Но работать им придется долго, ведь он в первую очередь нужен для накачки маленького цилиндра амортизатора, а не камеры колеса, значительно большего объёма.

Цены на насосы высокого давления начинаются от 30 долларов. Цены на хорошие велонасосы для накачки шин начинаются от 20 и доходят приблизительно до 30 долларов.

Баллончики с CO2

Заполненные газом баллончики для велосипедов имеют неизвестное происхождение, но, похоже, появились между двумя мировыми войнами. Одна история гласит, что они были придуманы так: один велогонщик после наблюдения за тем, как хозяин кафе заправляет бутылки с пивом, попросил заполнить одну бутылочку двуокисью углерода для себя.

В баллончиках используется сжиженный газ, который нельзя закачать дома. В поздних версиях, которые имеют наибольший успех, используются картриджи, продаваемые первоначально для газирования напитков. Вставленный картридж пробивается рычагом, и освобождённого газа всегда достаточно для накачки одной шины велосипеда.

Современные газовые баллончики часто используют гонщики на горных или шоссейных велосипедах, чтобы сохранить низкий вес и сэкономить время при проколе во время гонки. Это может быть одноразовый баллон или насос с заменяемым картриджем. Большинство используют стандартные 16-граммовые резьбовые баллоны с двуокисью углерода – CO2.

Двуокись углерода вытекает через резиновые стенки более интенсивно, чем воздух. Несмотря на то, что молекулы CO2 имеют большой размер, они слабо задерживаются резиной, и через несколько дней накачанное колесо может стать совершенно плоским.

Электрические насосы

Воздушные 12-вольтовые компрессоры, предназначенные для автомобильных шин, также совместимы и с велосипедными покрышками. Портативный пусковой аккумулятор для автомобилей может быть использован для питания этих агрегатов. Даже нестандартные самодельные 12-вольтовые электрические схемы, которые в первую очередь делают для освещения велосипеда, иногда можно использовать для питания этих насосов, если в них предусмотрено гнездо прикуривателя.

Основное преимущество электрических насосов в том, что новейшие их модели занимают меньше места, чем ручные или ножные варианты. По сути, пространства в корзине для электронасоса будет предостаточно. Это делает их пригодными для использования на хорошо оборудованных электровелосипедах.

Давление в покрышках

Номинальное давление, как правило, указывается в штампе где-то на боковой стенке велопокрышки. Оно может быть записано в PSI (фунты на квадратный дюйм) или в барах Bar. Ограничение давления может быть обозначено как «Maximum Pressure» или «Inflate to» и, как правило, приводится диапазон давлений (например, 90–120 PSI или 35–60 PSI). Накачивание до нижней цифры диапазона увеличивает сцепление и делает езду более комфортной. Накачка до большей цифры делает езду более эффективной и снижает шансы на получение прокола колеса, но ожидать следует только жесткую поездку.

Для перемещения жидкостей и газов широко используются ручные насосы. Например, это устройство используется для накачивания шин техники. Рассмотрим, как устроен ручной насос. Наиболее распространенная его конструкция изображена на рисунке ниже.

Как устроен ручной насос?

Основной деталью насоса является корпус (поз. 3) он чаще всего цилиндрической формы. В нем перемещается поршень (поз.5) , для обеспечения герметичности он имеет уплотняющие прокладки, выполненные из резины или другого подобного материала. Для перемещения он связан штоком (поз. 2) с рукояткой (поз.1). Рукоятка в больших (автомобильных) насосах «Т» — образная, как на рисунке. Насосы меньшей производительности (например, для накачивания велосипедных шин) чаще имеют цилиндрическую рукоять, уменьшающую габариты устройства. Газ или жидкость поступает в корпус через штуцер (поз. 9), снабженный клапаном (поз. 6). Клапан пропускает среду только в одном направлении, в корпус насоса (как показывает стрелка на рисунке). Если с помощью штока перемещать поршень справа налево, то внутри корпуса будет создаваться разрежение и жидкость или газ устремятся внутрь. Для выхода среды на насосах устанавливают второй штуцер (поз. 7), перед которым также смонтирован клапан (поз. 8) работающий только на выпуск. При поступлении жидкости или газа через входной штуцер (поз. 9) клапан не позволяет забирать их через выход. При обратном движении поршня слева направо находящаяся внутри корпуса среда будет сжиматься и под давлением через клапан (поз.8) который открывается, будет выходить через штуцер (поз. 7). Входной же клапан (поз. 6), перекроет поток на штуцер (поз. 9) через который осуществляется забор.

Также необходимо отметить, что может быть немного отличий в том, как устроен ручной насос для накачивания шин. Здесь возможны некоторые особенности. В них входной штуцер и клапан могут отсутствовать. Тогда у них будет отверстие в корпусе (поз. 4), которого нет в других типах насосов. При крайнем левом положении поршня он отходит дальше этого и отверстия и через него под атмосферным давлением корпус насоса заполняется воздухом. При движении поршня слева направо он перекрывает его и, двигаясь дальше, сжимает воздух, под давлением подавая его через клапан (поз. 8) в выходной штуцер (поз. 7). Затем цикл повторяется. Для облегчения обратного хода (справа налево на рисунке) уплотнение поршня делается в виде гибкой юбки и обеспечивает герметичность только при сжатии (в некоторых компактных моделях даже отверстие (поз. 4) может отсутствовать, воздух проходит в камеру при обратном движении поршня).

Как работает ручной насос?

Насосы для накачивания шин снабжаются гибким шлангом для соединения с вентилем колеса. Также в большинстве случаев на них монтируют манометр, позволяющий контролировать создаваемое в шине давление. Хотя это почти самое полное описание как устроен ручной насос, встречаются модели, работающие по другим принципам. Для успешной их эксплуатации обязательно нужно изучить их технический паспорт и рекомендации.

В прошлой статье я вам рассказал о поршневых и плунжерных насосах. Судя по отзывам, экскременты эксперименты моей мозговой деятельности кому-то интересны и полезны, а мне не жалко: все равно я пишу это в первую очередь, чтобы разобраться самому.

А знаете ли вы, что поршнем называется только «блин» на конце «палки» (если грамотно — штока)? Учитывайте это, иначе можете попасть в неприятное положение, называя поршень «частью поршня».

2. Домашняя работа 🙂

Тааак, проверим домашку: в прошлый раз я вам предлагал узнать, как работает насос от вашего велосипеда. Не знаю, какой у вас, но будем считать, что обычный:

Как вы помните, у любого поршневого/плунжерного насоса есть минимум два клапана: нагнетающий и всасывающий. Найдем их. Первый клапан следует искать внутри корпуса и не где-нибудь, а на. поршне:

Рис. 1.	Рис. 2.	Рис. 3.

Поршень состоит из двух частей: узкой (она уже трубы насоса!) и широкой. Узкая часть в данном случае выполнена из пластика, а широкая — это подвижная резиновая прокладка, покрытая маслом. Она имеет форму кольца. Когда мы опускаем поршень насоса, резиновая часть прижимается к пластмассовой и воздух нагнетается (рис. 2). Когда же мы поршень поднимаем (рис. 3), прокладка-кольцо отходит, герметичность нарушается и воздух с верху поршня врывается в образовавшийся вакуум (он образуется, потому что воздух уже закачался в шину велосипеда и там остался).

Таким образом, прокладка играет роль первого клапана (снизу вверх воздух не проходит, а сверху вниз — проходит). А что у нас со вторым клапаном? Давайте вспомним, как крепится насос к колесу. Правильно, через ниппель, то есть полую трубку с резьбой и клапаном, упрощенно выглядит так (рис. 4):

Рис. 4.	Рис. 5.	Рис. 6.

А теперь самое интересное: в зависимости от шланга насоса, ниппель может играть роль второго насосного клапана, а может на время закачки воздуха быть просто отверстием. Разницу очень легко понять на самом бытовом уровне: насосом со шлангом первого типа вы не накачаете ничего без ниппеля, а со шлангом второго типа можно накачивать что угодно — хоть пакеты. В чем различие?

Упрощенная схема шланга первого типа изображена на рис. 5. Привинчивая этот шланг к ниппелю, мы оставляем последний закрытым. Когда же мы начинаем опускать поршень насоса, давление над ниппелем возрастает и он открывается, пуская в камеру колеса воздух (рис. 6). Потом мы поршень поднимаем и ниппель закрывается под давлением воздуха из камеры шины. Теперь, думаю, все понятно: в данном случае ниппель играет роль второго клапана. Но ведь есть еще один тип шланга.

Когда вы соединяете шланг с ниппелем, металлическая выступающая часть (обозначена синим) открывает его и ниппель уже не может выполнять роль клапана (т.к. он открыт постоянно). А что тогда играет роль клапана? Тут уже интересно устроена та часть шланга, которая крепится к насосу: внутри нее находится шарик, а сама крепежная часть (трубка) устроена так, что шарик пропускает воздух только в одном направлении (см. рисунок) — вот вам и клапан! Соответственно, когда поршень опускается, воздух попадает в шину, а когда поднимается, шарик закрывает отверстие под давлением воздуха из камеры шины. Думаю, теперь вы без труда разберетесь, как работает именно ваш велосипедный насос.

На досуге подумайте: почему у автомобильных насосов встречается в основном первый, а не второй тип шланга? Ладно, достаточно поговорили о поршневых, давайте перейдем к центробежным, они тоже таят в себе много интересного.