Spiegazione dei cilindri di sollevamento a gas: come funzionano, tipi e dimensioni

Cos'è una bombola di sollevamento a gas

Un cilindro di sollevamento a gas, chiamato anche molla a gas o molla a gas, è un cilindro sigillato riempito con azoto pressurizzato estende lo stelo del pistone sotto una forza controllata , fornendo un movimento di sollevamento, abbassamento o smorzamento fluido e regolabile senza alcuna fonte di alimentazione esterna. Funziona esclusivamente con la pressione del gas immagazzinato, il che lo rende autonomo, richiede poca manutenzione e facile da integrare in mobili, coperture di macchinari, portelli posteriori di automobili e pannelli di accesso industriali.

A differenza di una molla meccanica, che immagazzina energia attraverso la deformazione del metallo, un cilindro di sollevamento a gas immagazzina energia nel gas compresso, conferendogli una curva di forza più piatta e coerente lungo tutta la sua corsa. Questo è il motivo per cui le bombole di gas danno la sensazione di una spinta costante e uniforme anziché della resistenza crescente tipica di una molla elicoidale quando si comprime.

Principio di funzionamento del cilindro di sollevamento a gas

All'interno del corpo del cilindro si trova un pistone collegato ad un'asta, che divide il cilindro in due camere riempite con azoto pressurizzato e una piccola quantità di olio per lo smorzamento. Quando l'asta viene compressa, il gas sul lato opposto del pistone viene compresso ulteriormente, creando pressione che spinge indietro e spinge indietro l'asta una volta rilasciata la forza esterna. Lo strato di olio regola la velocità con cui il pistone può muoversi, conferendo al cilindro una velocità di estensione e retrazione controllata e non stridente anziché uno scatto improvviso.

Una piccola valvola interna o orifizio sul pistone controlla il flusso di gas tra le camere mentre l'asta si muove, il che è ciò che produce il movimento fluido e smorzato caratteristico delle molle a gas. Le guarnizioni attorno all'asta e al pistone mantengono il gas pressurizzato contenuto per tutta la durata di servizio della bombola, ed è l'usura graduale di queste guarnizioni - non il gas stesso che si esaurisce durante l'uso normale - che alla fine fa perdere forza di sollevamento alla bombola del gas.

A cosa servono le molle a gas

Le molle a gas vengono utilizzate ovunque sia necessario un movimento di sollevamento o smorzamento controllato e autoportante senza motori, impianti idraulici o controbilanciamenti manuali. La loro combinazione di forza costante, dimensioni compatte e funzionamento esente da manutenzione li rende una scelta predefinita nella progettazione di mobili, automobili e apparecchiature industriali.

• Mobili: regolazione in altezza della poltrona reclinabile e della sedia da ufficio, armadietto e ante che mantengono la posizione quando sono aperte
• Settore automobilistico: portelloni posteriori, portelloni, cofani e coperchi del bagagliaio che si sollevano e si tengono senza supporti manuali
• Attrezzature industriali: protezioni per macchine, pannelli di accesso, porte di armadi elettrici e coperchi di ispezione
• Attrezzature mediche e di laboratorio: tavoli regolabili, sezioni di letti ospedalieri e recinzioni per attrezzature
• Attrezzature agricole e pesanti: coperture del motore, porte della cabina e gruppi cofano di trattori e camion

Tipi di cilindri di sollevamento a gas

Spiegazione dei componenti della bombola di sollevamento a gas

• Tubo del cilindro: l'alloggiamento esterno sigillato che contiene l'azoto e l'olio pressurizzati
• Pistone: divide il cilindro in due camere e si muove lungo il tubo mentre l'asta si estende o si comprime
• Asta del pistone: l'asta in acciaio lucido che si estende dal cilindro che si collega alla parte mobile dell'applicazione
• Sigilli: mantengono il gas e l'olio contenuti attorno all'asta e al pistone, il principale punto di usura per tutta la durata del cilindro
• Raccordi terminali: perni sferici, occhielli o supporti a cerniera che fissano il cilindro all'applicazione su ciascuna estremità
• Valvola/orifizio: punto di misurazione interno che controlla il flusso di gas tra le camere, producendo un movimento smorzato

Calcolo della forza del cilindro di sollevamento del gas

La selezione del corretto coefficiente di forza inizia con la geometria fisica dell'applicazione, non con un'ipotesi su cosa "sembra giusto". Per una semplice applicazione di sollevamento come un pannello incernierato o una cappa, la forza richiesta dipende dal peso del pannello, dal suo baricentro e dall'angolo di montaggio del cilindro rispetto alla cerniera — quanto più il punto di montaggio del cilindro è lontano dalla linea della cerniera e quanto più si avvicina al baricentro del pannello, tanto minore è la forza necessaria per sollevarlo e trattenerlo.

Un approccio di lavoro semplificato: calcolare la coppia necessaria per sollevare il pannello in corrispondenza della cerniera (peso x distanza dalla cerniera al baricentro), quindi dividere tale coppia per il braccio di leva effettivo della posizione di montaggio del cilindro per ottenere la forza di estensione richiesta. I produttori in genere pubblicano tabelle o calcolatori di selezione della forza per le configurazioni più comuni di pannelli e porte, poiché la geometria effettiva varia in modo significativo in base alla posizione e all'angolo di montaggio.

Come scegliere una bombola di sollevamento a gas

• Valutazione della forza: corrispondere al requisito di sollevamento calcolato, in genere con un margine di sicurezza preso in considerazione
• Lunghezza della corsa: la distanza che l'asta deve percorrere tra le posizioni completamente chiusa e completamente aperta
• Stile di montaggio: perno sferico, occhiello o forcella, abbinati all'hardware di montaggio disponibile sull'applicazione
• Requisito di blocco: se l'applicazione deve rimanere in posizioni intermedie, non solo completamente aperta o chiusa
• Esposizione ambientale: rivestimenti resistenti alla corrosione o struttura in acciaio inossidabile per uso esterno, marino o di lavaggio
• Intervallo di temperatura operativa: la pressione del gas e la forza in uscita variano con la temperatura, il che è importante per le applicazioni all'aperto o in ambienti estremi

Come mantenere una bombola di sollevamento a gas

I cilindri di sollevamento a gas sono in gran parte esenti da manutenzione per progettazione, ma alcune abitudini prolungano la durata e rilevano i guasti prima che causino un problema di sicurezza. Fare attenzione alla perdita graduale della forza di sollevamento, al lento abbassamento sotto carico o ai residui visibili di olio sull'asta — tutti i segni di usura delle guarnizioni che consentono la fuoriuscita di gas o olio, poiché una bombola adeguatamente sigillata non dovrebbe perdere pressione durante il normale utilizzo.

• Mantenere lo stelo lucidato pulito e privo di polvere, sabbia o corrosione, poiché i danni superficiali sullo stelo accelerano l'usura delle guarnizioni
• Controllare periodicamente l'eventuale allentamento o usura dell'hardware di montaggio, che può introdurre un carico laterale che il cilindro non è progettato per gestire
• Evitare di superare la lunghezza della corsa nominale o la capacità di forza, che sollecita le guarnizioni oltre la tolleranza di progetto
• Sostituire le bombole che mostrano una perdita di forza costante anziché tentare di ripararle o riempirle: le bombole di sollevamento a gas sono unità sigillate non progettate per la ricarica sul campo
• Sostenere il carico in modo indipendente prima di effettuare la manutenzione dei componenti vicini se il cilindro mostra segni di indebolimento, poiché un cilindro guasto potrebbe non sostenere il pannello in modo sicuro