Kim đồng hồ áp suất leo lên, dừng lại cạnh vùng đỏ, tụt xuống mỗi lần dụng cụ khởi động rồi lại leo lên, hết vòng này đến vòng khác. Góc dưới bên trái bình chứa đang được nạp, không khí xì ra từ một khớp nối, bên phải một súng vặn ốc gõ liên hồi, và một vạch đọc màu xanh lam chạy dọc thang đo từ mép này sang mép kia. Vùng đỏ không nhấp nháy cho đẹp: phía sau nó là giá trị đặt của van an toàn.
Phiếu của đơn vị
Khí nén kiểu Mỹ phiếu 1/1 · sửa đổi 2026-09Pound trên inch vuông
psi · đơn vị ngoài SI · áp suất · 6894,757 293 Pa
Đơn vị nghe được bằng tai
Trong một xưởng ở Mỹ, áp suất được nghe nhiều hơn là được đọc: máy nén ở góc xưởng nạp đến một trăm ba mươi lăm rồi im bặt, ống dẫn dưới trần rít lên ở một khớp nối, súng vặn ốc lấy chín mươi của nó và đánh tụt kim hai mươi, rồi mô-tơ lại thức dậy. Toàn bộ vũ điệu này được chia vạch theo pound trên inch vuông, và chưa hệ đơn vị nào viết lại được nó.
Đơn vị được dựng lên không vòng vo: một pound lực tác dụng lên diện tích một inch vuông. Từ sự đơn giản ấy mọc lên cả một nền văn hóa kỹ thuật — lốp xe, ống dẫn, khớp nối, dụng cụ khí nén, thủy lực, thử áp đường ống — và mỗi vật trong đó mang một con số mà người thợ giữ trong đầu như nhạc công giữ cao độ.
Ở đây chỉ có một cái bẫy, nhưng đáng nhớ mãi: đồng hồ áp suất đo phần vượt trên áp suất khí quyển. Chín mươi trên mặt đồng hồ là một trăm lẻ năm tuyệt đối, và mọi phép tính lượng khí dự trữ, lưu lượng qua vòi phun hay công nén đều cần chính giá trị tuyệt đối — vì thế đơn vị này mang theo hậu tố: g là theo đồng hồ, a là tính từ chân không.
Viết chữ thường, không có dấu chấm, và hậu tố gắn liền phía sau: psig — áp suất dư, psia — áp suất tuyệt đối, psid — chênh áp. Ở chỗ tên đầy đủ quá dài dòng, tài liệu dịch giữ nguyên psi bằng chữ Latin, còn viết thành chữ cái Hy Lạp thì trông kỳ quặc và chỉ hợp khi nói chuyện.
Đồng hồ cho thấy phần vượt trên áp suất khí quyển chứ không phải toàn bộ áp suất, nên chín mươi psi trên mặt đồng hồ nghĩa là một trăm lẻ năm tuyệt đối: khi chỉnh van điều áp thì chênh lệch này không quan trọng, nhưng trong tính toán lượng khí dự trữ hay lưu lượng qua vòi phun thì bắt buộc phải tính. Và thứ hai: psi là áp suất, cfm là lưu lượng, và máy nén phải chọn theo lưu lượng, dù trong xưởng người ta luôn cãi nhau về áp suất.
01 · Định nghĩa
pound trên inch · bình chứa · lưu lượng so với áp suấtPound trên inch vuông là áp suất do một lực một pound phân bố trên diện tích một inch vuông tạo ra. Vì pound lực được định nghĩa qua pound khối lượng quốc tế và gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, còn một inch đúng bằng hai mươi lăm phẩy bốn milimét, nên cả đơn vị được biểu diễn bằng pascal qua một con số chính xác và không có vật chuẩn riêng.
Khí nén trong thực tế sống bằng hai con số cùng lúc, và không được nhầm lẫn chúng. Con số thứ nhất là áp suất, chính là những psi mà thiếu chúng dụng cụ không chạy nổi. Con số thứ hai là lưu lượng, số foot khối mỗi phút mà dụng cụ tiêu thụ khi làm việc. Súng vặn ốc và búa phá bê tông cùng đòi chín mươi psi, nhưng cái sau ngốn khí gấp bốn lần, nên một máy nén vặn đai ốc rất ngọt vẫn không kéo nổi búa phá dù chỉnh van điều áp thế nào.
Bình chứa làm dịu khoảng chênh, nhưng không được lâu. Lượng khí tự do dự trữ trong bình bằng thể tích nhân với độ sụt áp tính theo atmosphere, và một bình ba mươi gallon nạp từ một trăm ba mươi lăm xuống chín mươi lăm psi chứa khoảng mười một foot khối — đủ cho búa phá làm việc chừng nửa phút. Sau đó mọi thứ phụ thuộc vào lưu lượng cấp của máy nén, và nếu nó thấp hơn mức tiêu thụ của dụng cụ thì kim chắc chắn sẽ tụt.
Từ đó có quy tắc của xưởng: máy nén chọn theo lưu lượng với dư lượng khoảng một lần rưỡi, áp suất đặt theo dụng cụ đòi hỏi cao nhất rồi hạ xuống tại chỗ bằng van điều áp. Vùng đỏ trên đồng hồ cũng không phải để trang trí — phía sau nó là giá trị đặt của van an toàn, do quy chuẩn thiết bị chịu áp quy định chứ không phải do nhà sản xuất ống dẫn.
Máy nén có đủ không
Bên trái là đồng hồ và bình chứa: dụng cụ đang chạy, khí đang thoát, kim tụt từ một trăm ba mươi lăm psi về phía ngưỡng mà dưới đó không làm việc được nữa, trong khi mô-tơ chỉ bù lại được phần sức mình cho phép. Bên phải là cùng quá trình ấy trải theo thời gian — đường áp suất màu vàng đối diện vạch ngưỡng màu đỏ và hai cột lưu lượng. Hãy kéo lưu lượng cấp của máy nén: chừng nào nó còn thấp hơn mức tiêu thụ của dụng cụ, đường cong sớm muộn sẽ chạm vạch và câu hỏi duy nhất là sau bao nhiêu giây; ngay khi lưu lượng cấp vượt mức tiêu thụ, đường cong đi ngang và dụng cụ làm việc không ngừng.
02 · Quy đổi
áp suất · đồng hồ và chân không · xưởngMột áp suất, ba cuộc trò chuyện
Thẻ thứ nhất chia áp suất nhập vào ra các đơn vị. Thẻ thứ hai đổi giữa thang áp suất dư và thang tuyệt đối, tiện thể cho thấy điều gì thay đổi theo độ cao. Thẻ thứ ba tính những thứ khiến đơn vị này còn tồn tại trong xưởng: lực trên piston, lượng khí dự trữ và mô-men siết.
Quy tắc dễ nhớ: một bar khoảng mười bốn rưỡi psi, và một trăm psi ít hơn bảy bar một chút.
Các catalog ghi mức tiêu thụ khí của dụng cụ theo nhiều cách: có hãng ghi mức trung bình khi dùng bình thường, có hãng ghi mức tức thời khi làm việc liên tục, và hai con số này có thể chênh nhau gấp đôi. So sánh máy nén với dụng cụ chỉ có nghĩa khi cả hai con số được quy về cùng điều kiện hút.
| Đại lượng | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Dụng cụ đo
ống Bourdon · công tắc áp suất · đồng hồ đo lốp · áp kế quả cânBốn cách bắt lấy áp suất
Cung duỗi thẳng ra
Bên trong hầu hết đồng hồ áp suất có một ống đồng thau, tiết diện ép dẹt và uốn thành hình cung: dưới áp suất nó muốn duỗi thẳng, và chuyển động ấy qua thanh truyền cùng cung răng làm kim quay. Kết cấu này tồn tại suốt một thế kỷ rưỡi không đổi, vì không cần nguồn điện và làm việc trung thực giữa dầu mỡ của xưởng; cái giá là độ chính xác khoảng hai phần trăm toàn thang, nên đồng hồ ba trăm psi không hợp để kiểm tra ba mươi.
Thiết bị biết ra quyết định
Công tắc áp suất không hiển thị đại lượng mà so nó với hai giá trị đặt và ra lệnh cho mô-tơ, nên áp suất trong bình luôn đi theo hình răng cưa giữa ngưỡng dưới và ngưỡng trên. Khoảng cách giữa hai giá trị đặt không phải tùy tiện: quá hẹp thì mô-tơ vài giây lại khởi động một lần và nóng lên, quá rộng thì áp suất tụt dưới mức dụng cụ cần. Cặp giá trị điển hình ra đời từ đó — một trăm lẻ năm và một trăm ba mươi lăm.
Ba mươi hai trong lốp nguội
Áp suất lốp được quy định cho lốp nguội, và đó không phải là khó tính: sau một giờ chạy xe không khí bên trong nóng lên và áp suất tăng khoảng bốn psi, nên «xả bớt phần thừa» ở cây xăng sau chuyến đi chắc chắn làm bánh xe non hơi. Con số trên trụ cửa là của chiếc xe chứ không phải của lốp, còn con số đúc trên hông lốp là mức tối đa lốp chịu được và không được dùng làm áp suất làm việc.
Định nghĩa dựng trên bàn
Áp kế quả cân tái tạo định nghĩa của đơn vị theo đúng từng chữ: đặt các quả cân đã hiệu chuẩn lên một piston có diện tích biết trước, và áp suất dầu bên dưới bằng trọng lượng của chúng chia cho diện tích ấy. Độ không đảm bảo của thiết bị như vậy ở mức phần trăm của phần trăm, nên chính nó làm chuẩn cho mọi đồng hồ trong xưởng, và bên trong không có chút điện tử nào — chỉ có khối lượng, diện tích và trọng lực.
05 · Quy tắc viết
psi · psig · psia · hậu tố viết liềnChữ cái sau đơn vị quyết định tất cả
Về hình thức, các hậu tố g và a không thuộc ký hiệu đơn vị và giới đo lường không mấy ưa chúng, nhưng ngành khí nén không thể thiếu chúng, vì nếu không sẽ không biết áp suất được tính từ số không nào.
Lỗi thứ nhất bắt người đọc đoán điểm không, và trong phép tính nén điều đó lập tức gây sai mười lăm đơn vị. Lỗi thứ hai làm hỏng ký hiệu, vốn phải viết chữ thường và không có dấu chấm. Lỗi thứ ba và thứ tư là cùng một bệnh: áp suất cao trên nhãn máy không nói gì về khả năng cấp khí cho dụng cụ, vì thứ cấp khí là lưu lượng. Lỗi thứ năm lấy áp suất tối đa của lốp làm áp suất làm việc, trong khi áp suất làm việc khi nguội ghi trên trụ cửa xe. Lỗi thứ sáu làm tròn hệ số về phía nguy hiểm: khi thử áp đường ống, nửa phần trăm bị mất cộng dồn vào dung sai của đồng hồ, và biên an toàn lặng lẽ tan biến.
06 · Các đơn vị lân cận
bar · pascal · inch thủy ngânQuanh psi đã mọc lên một gia đình đơn vị áp suất, mỗi đơn vị phục vụ ngành riêng: bar bám rễ trong khí nén châu Âu, pascal ở lại trong tính toán, inch thủy ngân sống trong kỹ thuật chân không và hàng không. Chuyển đổi giữa chúng chỉ cần những hệ số đơn giản, và rắc rối bắt đầu ở nơi hai thang đo gặp nhau trên cùng một bản vẽ.
Câu trả lời của châu Âu cho cùng câu hỏi: tròn một trăm nghìn pascal, gần đúng một atmosphere. Khí nén của Cựu Thế giới chia vạch theo bar, nên cùng một dụng cụ mang hai con số trên vỏ.
Đơn vị của hệ mà psi gắn với nó bằng một con số chính xác. Với xưởng thì nó quá nhỏ: áp suất làm việc của một dụng cụ thành sáu trăm hai mươi kilopascal, và con số ấy không đọng lại trong đầu.
Đơn vị của phần chân không trên thang đo và của bản tin thời tiết hàng không Mỹ: «hai mươi chín chín mươi hai» là áp suất khí quyển tiêu chuẩn biểu diễn bằng chiều cao cột thủy ngân tính theo inch.
Trong các hộ chiếu Simetrium, đứng cạnh là milimét thủy ngân và mã lực: cả hai, giống như psi, đứng vững không nhờ định nghĩa chặt chẽ mà vì thiết bị, catalog và thói quen của cả một ngành đều chia vạch theo chúng.
07 · Phần lịch sử
lưu trữ · từ nồi hơi đến xưởng khí nénĐơn vị lớn lên từ những vụ nổ
{title}
{text}
Ba cột đầu gần như hòa vào nhau cạnh trục, và đó là một bức tranh trung thực: toàn bộ khí nén của xưởng chiếm một dải hẹp ở đáy thang đo, trong khi bình khí thở lên tới ba nghìn.
Vì sao xưởng không chuyển sang pascal
Mỹ đã chính thức tuyên bố hệ mét là hệ ưu tiên từ thập niên bảy mươi, nhưng chuyển đổi khí nén không đòi thay bảng mà đòi thay sắt thép: đồng hồ, van điều áp, khớp nối, catalog dụng cụ và tài liệu đào tạo đều chia vạch theo psi, và chừng nào trong xưởng còn một ống dẫn mang thang đo cũ, đơn vị lẫn lộn còn nguy hiểm hơn đơn vị bất tiện.
Đáng chú ý là ngay tại Mỹ, sự thay đổi vẫn diễn ra, nhưng từng ngành một: khí y tế, hàng không vũ trụ và phòng thí nghiệm khoa học đã chuyển sang pascal từ lâu, còn sửa chữa ô tô, xây dựng và nghề mộc vẫn giữ chín mươi psi của mình. Ranh giới nằm ở nơi tài liệu sống lâu hơn dụng cụ: nơi bản vẽ tồn tại hàng chục năm thì đơn vị được thay; nơi thói quen của bàn tay còn sống thì không.
Về đo lường học, trái lại, đơn vị này hoàn hảo và hoàn toàn hiện đại: được biểu diễn qua pascal bằng một con số chính xác, tái tạo bằng áp kế quả cân đến phần trăm của phần trăm, và không cần thủy ngân, nước hay điều kiện đặc biệt nào. Cuộc tranh cãi không phải về vật lý mà về cái giá của việc tập lại thói quen cho đôi tay, và cho đến nay thói quen vẫn thắng.
Danh mục đại lượng
áp suất, lưu lượng và khí nénĐơn vị cơ bản của SI
làm nổi bật: kilôgam, mét và giây — pascal được dựng từ chúngCái gì cần bao nhiêu
bar và thời gian làm việc tính từ các cột đầu| Thiết bị dùng khí | psi | bar | cfm | Ghi chú | |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {psi} | {bar} | {cfm} | {run} | {note} |
Cột áp chót tính xem dụng cụ chạy được bao nhiêu giây với một lần nạp bình mà không có máy nén hỗ trợ, và chính nó giải thích thứ bậc trong xưởng: súng bắn ghim dùng bình nào cũng đủ nửa ngày, súng phun sơn cần dòng khí đều đặn, còn búa phá bê tông hút cạn ba mươi gallon trước khi kịp ngắm. Áp suất của tất cả gần như nhau, khác biệt nằm ở lưu lượng.