Gasfjeder

En gasfjeder kan beskrives som en lukket, tryksat aktuator, hvor en inert gas (typisk nitrogen) og en mindre mængde olie i en cylinder anvendes til at generere en næsten konstant aksial kraft (pneumatisk tryk^[1]) via et stempel og en stempelstang. Teknisk set er en gasfjeder en særlig type væskefyldt, gastrykbaseret fjeder, der adskiller sig fra traditionelle stålfjedre ved både at kunne lagre energi og samtidig udføre dæmpning af bevægelse i samme komponent.^[2]

Forenklet fortalt, kan man forestille sig en stærk, lukket beholder med en stang indeni, der kan køre op og ned.

Inde i beholderen er der:

• En særlig gas (nitrogen), som er presset rigtig meget sammen.
• En lille smule olie, som gør alting glat og bevægelsen blød.

Når stangen bliver skubbet ned, presses gassen endnu mere sammen, og gassen skubber tilbage med nogenlunde ens kraft hele tiden – det er den kraft, der hjælper med at løfte eller holde noget oppe.

En almindelig stålfjeder har to tilstande; den kan trykkes sammen og den kan hoppe tilbage, men ikke i en rolig bevægelse. En gasfjeder kan både gemme energi (som en fjeder) og samtidig bremse bevægelsen, så det går stille og roligt, fordi olien og gassen arbejder sammen inde i den samme del.

Gasfjedre bruges bl.a. i biler, hvor de understøtter luger og døre.^[3] De bruges også i møbler (kontorstole, borde o.l.) samt til døre, luger og senge og meget mere^[3]. De bruges også industrielt i maskineri, afskærmninger og i forskellige anordninger for at forbedre arbejdsmiljø og tunge løft.^[3]

En gasfjeder består af en cylindrisk trykbeholder, et stempel med stempelstang, tætningselementer, nitrogen (i gasform) under højt tryk samt hydraulikolie til smøring og dæmpning ^{[4] [5]} Stemplet har nogle kanaler, der gør det muligt for gassen at vandre mellem det nedre kammer (mellem stemplet og den lukkede ende af cylinderen) og det øvre kammer (mellem stemplet og topstykket). ^[4] Dette udligner trykket i begge kamre, uanset hvor langt stemplet trykkes ned i røret. ^[4]

Kraften genereres, fordi gastrykket p virker på stempelarealet A, så den ideelle udadgående kraft kan beskrives som F≈p⋅A^[6], dog er det i praksis modificeret af flere faktorer, f.eks.; friktion, temperatur og stempelstangens forskydning af gasvolumen. Gassen er typisk indkapslet ved tryk i størrelsesordenen 150–200 bar i kommercielle gasfjedre, mens olien samtidig sikrer smøring af tætninger og viskøs dæmpning af stempelbevægelsen gennem kontrollerede strømningspassager^[3]. I tekniske beskrivelser fremhæves, at gasfjedre kan udformes med forskellige kraftforløb (progressive, degressive eller tilnærmelsesvis konstante) afhængigt af geometri og ventilkarakteristik.^[7]

Hvis det indvendige stempel har en membran, der strækker sig til siden af gasrøret, vil det stoppe med at bevæge sig, når den påførte kraft bliver konstant, og vil understøtte en vægt, ligesom en normal fjeder (Hookes lov). ^[8]

Visse gasfjedre har små huller i stemplet for yderligere dæmpning: ^[9] disse kaldes "langsomt dæmpende fjedre" og er almindelige på sikkerhedsporte og døre. ^[3] En gasfjeder designet til hurtig drift kaldes en "hurtig gasfjeder" og bruges til fremstilling af luftgeværer. ^[10]

1. Bilindustrien (bagklapper og motorhjelme) Gasfjedre er udbredt i bilindustrien til at understøtte en kontrolleret åbning/lukning af bagklapper, bagruder og motorhjelme, hvor de både fungerer som løftehjælp og som holdeanordning i åben position.^[3]
2. Borde, stole og kontorudstyr (herunder kontorstole) Inden for møbel- og ergonomiteknik indgår gasfjedre i f.eks. kontorstole, højdejusterbare borde, sengekonstruktioner og ophængte skabe, hvor de muliggør kontrolleret løft og positionering. På kontorstole er gasfjederen den centrale løftecylinder, den bærer størstedelen af brugerens vægt og muliggør trinløs justering af sædehøjden.
3. Industrielle maskiner og adgangspaneler I industrielt maskineri og i installationer anvendes gasfjedre til afskærmninger, serviceklapper, maskindæksler og andre tunge paneler, hvor man ønsker både løftekraft og kontrolleret bevægelse. Gasfjedre bruges primært her for at forbedre arbejdsmiljø og sikkerhed, idet de reducerer den nødvendige manuelt påførte kraft og forhindrer ukontrollerede bevægelser, der kan føre til klemningsulykker.^[11]

Hvis en gasfjeder er fremstillet med luft som gasart, kan ilten antændes med tilstrækkelig kraft, da ilt kan spalte sig og antænde sig, hvis det bliver varmt nok ^[12]. Nitrogen er derimod ikke brændbart og kan ikke antændes. ^[13] Derfor er det vigtigt at sikre kvalitet og brug af de rette gasarter ved fremstilling af en gasfjeder.

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Gasfjeder