Współczesne sprężyny gazowe mają dość długi czas eksploatacji, liczony zarówno czasem życia, jak i liczbą wykonanych cykli.

Konstrukcja

Sprężyna gazowa jest pojemnikiem w kształcie cylindra, w którym zamknięty jest obojętny gaz, zazwyczaj azot. Zastosowanie azotu zamiast powietrza daje kilka korzyści, między innymi pewność, że wewnątrz nie znajdzie się para wodna ani tlen, które sprzyjają korozji, a w konsekwencji degradacji materiałów, z których jest wykonany tłok. Poza tym użycie azotu pod ściśle określonym ciśnieniem ułatwia uzyskiwanie przewidywalnej i powtarzalnej siły działania sprężyny. To ważne przy produkcji wielkoseryjnej, kiedy na jednej maszynie są montowane sprężyny o różnych parametrach.

Wewnątrz cylindra znajduje się tłoczysko wyposażone w tłok. To w nim wykonany jest otwór, przez który gaz może przepływać z jednej strony tłoka na drugą. Siła działająca na tłoczysko powstaje dzięki różnicy w powierzchni obu stron tłoka. Cylinder jest uszczelniony i zamknięty, najczęściej przez zaprasowanie krawędzi.

Produkcja sprężyn gazowych daje się bardzo dobrze zautomatyzować i zrobotyzować. W nowoczesnych fabrykach czas montażu jednego egzemplarza z przygotowanych komponentów (wliczając w to: napełnianie gazem, uszczelnianie i kontrolę jakości) trwa kilkadziesiąt sekund lub krócej.

Parametry techniczne

Podstawowe parametry, które trzeba wziąć pod uwagę, wybierając zamiennik, to kształt sprężyny, długość w położeniu ściśniętym i swobodnym, rozmiary i kształt elementów mocujących, maksymalna i minimalna siła przy pełnym ściśnięciu, zakres temperatur pracy oraz maksymalne obciążenie.

Zamawiając zamiennik, należy pamiętać, że sprężyny gazowe stosowane w motoryzacji często są wykonywane w dwóch odmianach: do montażu po prawej lub po lewej stronie.

Zdecydowana większość sprężyn montowanych w samochodach osobowych jest sprzedawana z wysuniętym tłoczyskiem. Ściśnięcie sprężyny odbywa się przez jego wsunięcie do cylindra. Niektórzy producenci oferują także wariant o odwróconym działaniu – sprężyna jest sprzedawana z wysuniętym i zablokowanym tłoczyskiem, które do środka cylindra jest wsuwane dopiero po zamontowaniu i usunięciu blokady. Rozwiązanie jest stosowane znacznie rzadziej, ale warto pamiętać, że można się z nim spotkać na rynku.

Zmienność siły działania

Sprężyny gazowe reagują na zmianę temperatury otoczenia zmianą siły działającej na tłok. Wynika to z zasad termodynamiki: w niższej temperaturze gaz zajmuje mniejszą objętość, więc do ściśnięcia go potrzebna jest mniejsza siła. Sytuacja odwraca się, kiedy temperatura jest wysoka. Gaz rozszerza się, co skutkuje większą siłą parcia na tłok i ścianki cylindra.

W pełni sprawna sprężyna gazowa powinna zapewnić wystarczającą siłę w całym zakresie temperatur przewidzianych przez konstruktora, niemniej jednak w bardzo niskich lub bardzo wysokich temperaturach wzrasta prawdopodobieństwo ujawnienia się usterek. W zimie siła może być niewystarczająca do podtrzymania zabezpieczanego elementu (drzwi), w lecie wzrost ciśnienia ułatwi ucieczkę gazu roboczego przez wypracowane uszczelnienie tłoka. Sezonowe problemy z opadającymi drzwiami bagażnika mogą więc zapowiadać rychłą awarię sprężyn gazowych.

Uszkodzenia

Najczęściej spotykanym mechanizmem uszkodzenia jest utrata szczelności i ucieczka gazu z cylindra. Dochodzi do niej w wyniku wypracowania uszczelki tłoka, mechanicznego uszkodzenia cylindra (przedziurawienia albo trwałego odkształcenia) lub przekroczenia dopuszczalnych wartości obciążenia i zakresu ruchu. Szczególnym przypadkiem jest ucieczka gazu po zadziałaniu zaworu bezpieczeństwa. Jeśli to nastąpi, jest niemal pewne, że sprężyna była eksploatowana w nieodpowiedni sposób albo w niedopuszczalnych warunkach.

Ponieważ sprężyny gazowe są wykonywane niemal wyłącznie jako produkty nierozbieralne, nie można ich naprawiać. Jedynym sposobem usunięcia usterki jest wymiana sprężyny na nową, o identycznych lub zbliżonych parametrach. Czas życia sprężyn gazowych można wydłużyć, dbając o ich stan: czystość gładzi tłoczyska, stabilność mocowania, ograniczenie zakresu ruchu.

Powtórne użycie

Decydując się na ponowne wykorzystanie sprężyn gazowych pochodzących z demontażu, trzeba się liczyć z tym, że ich czas pracy przed awarią może być bardzo krótki. Zależy to od ich wieku, liczby wykonanych cykli sprężania i rozprężania oraz warunków, w których były użytkowane. Awaria, nawet jeśli nastąpi zaraz po montażu, nie powinna zagrażać bezpieczeństwu użytkowników pojazdu, ale może mieć wpływ na opinię o warsztacie.

Bezpieczeństwo

Pracując ze sprężynami gazowymi, należy pamiętać o kilku kwestiach. Po zdemontowaniu sprężyny, która została zdiagnozowana jako uszkodzona, może się okazać, że druga nie ma wystarczającej siły, żeby utrzymać drzwi w górze.

Sprężyna gazowa jest szczelnie zamkniętym pojemnikiem wypełnionym gazem. Nawet w stanie swobodnym (rozprężonym) ciśnienie wewnątrz obudowy może być wyższe od atmosferycznego. Dlatego manipulacje mające na celu rozszczelnienie sprężyny mogą doprowadzić do gwałtownej ucieczki niewielkiej ilości gazu. Przy próbie nawiercenia albo nacięcia cylindra może to spowodować wdmuchnięcie opiłków do oka.

Większym zagrożeniem jest znaczny wzrost ciśnienia wewnątrz sprężyny gazowej po ogrzaniu cylindra do wysokiej temperatury na skutek pożaru, użycia palnika gazowego, spawarki elektrycznej itp. W takich okolicznościach może dojść do rozerwania obudowy i zranienia osób znajdujących się w pobliżu. Dlatego nie należy podejmować prób naprawiania sprężyn gazowych przez dospawanie pękniętych elementów mocujących albo prostowanie skrzywionego tłoczyska na gorąco. Jeśli w warsztacie lub magazynie, w którym wybuchł pożar, są przechowywane sprężyny gazowe (także uszkodzone), należy o tym poinformować strażaka kierującego akcją.

Sprężyny renomowanych producentów są wyposażone w zabezpieczenia, które umożliwiają kontrolowane i bezpieczne uwolnienie gazu z cylindra w razie przekroczenia dopuszczalnego ciśnienia, bez względu na przyczynę: nagły wzrost temperatury, zgniecenie cylindra czy przekroczenie maksymalnego dopuszczalnego zakresu ruchu. Stosowanie sprężyn wyposażonych w taki zawór bezpieczeństwa jest bardzo wskazane, ale nie zwalnia z przestrzegania zasad bezpieczeństwa.

Piotr Kołaczek