František Herzáň, Tomáš Krajčí
Vráťme sa kúsok do školy a pripomeňme si niečo z fyziky. Palivová pištoľ využíva fyzikálny jav známy ako Venturiho efekt. Mechanizmus je založený na zmenách tlaku. Pri plnom tankovaní sa mnohí z vás možno zamysleli nad tým, prečo pištole náhle prerušia prívod paliva a zabránia ďalšiemu tankovaniu. Dalo by sa predpokladať, že vnútri pištole sa nachádza sofistikovaný mechanizmus so senzorom, ktorý deteguje hladinu paliva v nádrži. V skutočnosti je však konštrukcia tohto zariadenia ešte zaujímavejšia. Pozrime sa na to, ako palivová pištoľ rozpozná moment, kedy sa má vypnúť a aký mechanizmus za tým stojí.
Zopakujme si, ako tento efekt funguje:
- už sme si povedali, že palivová pištoľ využíva fyzikálny jav známy ako Venturiho efekt,
- mechanizmus blokovania toku paliva je založený na zmenách tlaku vnútri zúženia pištole,
- pištoľ zastaví tok, keď je nádrž naplnená po okraj a hadica už nasáva len palivo.
Proces nie je nijako zvlášť zložitý – vezmeme pištoľ spojenú hadicou s výdajným stojanom a vložíme ju do špeciálne navrhnutého otvoru, ktorý vedie kvapalinu do nádrže. Nechajme bokom, či niekto dopĺňa palivo len do určitej úrovne, alebo tankuje až po okraj. Niekedy však príde moment, kedy sa oplatí natankovať plnú nádrž. Vtedy sme svedkami zaujímavého javu, pretože pištoľ vlastne automaticky zistí, že do nádrže sa už viac paliva nezmestí. Vtedy dochádza k charakteristickému odrazu (šťuknutiu) a zablokovaniu toku kvapaliny. Samozrejme, môžeme jej obnovenie vynútiť stlačením rukoväti, ale po chvíli sa pištoľ opäť rýchlo vypne. Prečo sa to deje? Pomoc nám tu samozrejme poskytuje fyzika, konkrétne Venturiho efekt.
Čo je Venturiho efekt?
V 18. storočí Giovanni Venturi opísal zaujímavý a ako sa neskôr ukázalo, veľmi užitočný fyzikálny jav súvisiaci so správaním tekutín. Objavil, že v uzavretom potrubí môže tekutina (teda kvapalina, plyn aj plazma) prúdiť rýchlejšie alebo pomalšie v závislosti od prierezu potrubia. Keď tekutina preteká zúženým úsekom rúrky, jej stlačenie a následné rozťahovanie spôsobuje zmenu tlaku vnútri zúženia. Tekutina pretekajúca cez zúženinu je zrýchlená a podľa Bernoulliho princípu jej statický tlak musí klesať, jednoducho zasa podľa ďalšej fyzikálnej zákonitosti, aby bol zachovaný princíp zachovania energie. Pretekajúca tekutina má samozrejme kinetickú energiu, ale aj potenciálnu energiu, ktorá je uložená ako tlak. Keď teda jedna hodnota stúpa, druhá musí klesať.
Toto riešenie sa používa vo Venturiho dýzach, ktoré možno nájsť napríklad v pištoliach na fúkanie. Zvyšujú prietok vzduchu, ktorý prúdi z kompresora, bez negatívneho vplyvu na jeho zaťaženie. Ako to však súvisí s pištoľou na palivo?
Ako vôbec funguje pištoľ na palivo?
Konštrukcia palivovej pištole je naozaj veľmi dômyselná a hoci sa nezdá príliš zložitá, procesy, ktoré prebiehajú vnútri, rozhodne také nie sú. Keď stlačíme rukoväť, otvorí sa hlavný ventil v dýze, cez ktorý začne prúdiť palivo pod vysokým tlakom. Jeho otvorenie je však výsledkom blokády druhého ventilu, ktorý je s ním spojený a ktorý odrezáva palivo. Vďaka tejto blokáde polohy, ku ktorej sa o chvíľu dostaneme, môžeme ovplyvňovať mechanizmus hlavného ventilu. Za zúžením za hlavným ventilom, v súlade s opísaným Venturiho efektom, vzniká oblasť zníženého tlaku a tok kvapaliny sa zrýchľuje. To zároveň spôsobuje vznik už spomínaného podtlaku. Tu prichádza do hry druhý ventil vybavený charakteristickou membránou. Je totiž spojený s vedením umiestneným vnútri prierezu koncovky pištole, ktorým sa nasáva vzduch.
Prečo pištoľ na palivo „šťukne – odskakuje“ po naplnení nádrže?
Po prechode membránou sa vzduch zmieša s palivom a spolu s ním sa vracia do nádrže. Máme teda závislosť toku dvoch tekutín – vzduchu a paliva. Samozrejme, vzduch je oveľa ľahší ako palivo, preto s jeho nasávaním nie je problém. Ten nastáva, keď je nádrž naplnená po okraj a uvedená hadica môže nasávať už len palivo. Membrána je spojená s piestom. Piest vytláča guľôčkové ložiská, ktoré sa po otvorení ventilu zaklinujú v zúžení, čím sa rukoväť pištole zablokuje. Keď palivo dosiahne membránu, je nasávané nahor, pričom so sebou berie piest a uvoľňuje tak ložiská, čím rameno mechanizmu klesá nadol a súčasne uzatvára hlavný ventil prúdu paliva. Toto čisto mechanické riešenie umožňuje vyhnúť sa použitiu elektronických senzorov, ktoré by boli, samozrejme, oveľa drahšie. Je to tiež naozaj univerzálne riešenie, čo dokazujú napríklad príklady čerpacích stojanov s možnosťou predplatného za palivo, kde sa princíp Venturiho efektu používa na odraz pištole po poklese tlaku v čerpadle.
A záverom jedna otázka: patríte medzi vodičov, ktorí tankujú „plnku“? Možno práve robíte chybu, ktorá vás vyjde draho:
- na tankovaní plnej nádrže nie je nič zlé, veď práve to zabezpečuje dojazd dlhé stovky kilometrov prakticky bez nutnosti zastaviť,
- problémom sa však môže stať zlozvyk, kedy pokračujete v čerpaní paliva aj po cvaknutí v útrobách pištole,
- zdanlivo nevinný zámer natlačiť do palivovej nádrže maximum benzínu či nafty sa môže vypomstiť!
Návšteva čerpacej stanice je stále neodmysliteľnou súčasťou života drvivej väčšiny motoristov. Aj pomerne jednoduchý úkon však má svoje pravidlá a ak nedodržíme stanovené zásady, môže to mať za následok ohrozenie bezpečnosti, zdravia i potencionálne vznik poruchy na vozidle.
Jednou z nich je zastavenie čerpania paliva pri prvom „šťuknutí“. Moderné tankovacie pištole sú vybavené bezpečnostným mechanizmom, ktorý automaticky preruší tok paliva, keď je už nádrž vozidla v podstate plná. Tento mechanizmus funguje na jednoduchom, ale veľmi spoľahlivom princípe: vo vnútri tankovacej pištole sa nachádza malá trubička, ktorá deteguje spätnú tlakovú vlnu vznikajúcu pri naplnení nádrže.
Podľa štúdie Amerického inštitútu pre palivové technológie, keď hladina paliva dosiahne otvor tankovacieho hrdla a začne stúpať, vzniká podtlak, ktorý aktivuje ventil v pištoli. Tento ventil následne mechanicky preruší tok paliva. Nejde teda o náhodnú funkciu, ale o cielený bezpečnostný prvok, ktorý bol starostlivo navrhnutý na základe presných inžinierskych požiadaviek. Mnohí vodiči však v snahe dopriať autu skutočne plnú nádrž a s tým spojený dlhší dojazd pokračujú, aj keď už pištoľ cvakla nie raz, ale pokojne aj päť a viackrát. Zdanlivo nevinný či dokonca rozumný zvyk však môže priniesť oveľa viac negatívnych dopadov než pozitív. Teda, tie pozitívne stránky vlastne nie sú!!!Zdroje: Redakčný článok zive.aktuality.sk; Petrik, R.: hnonline.sk; foto a obrázky: istock; HappyApple / Wikimedia Commons; imgur;
