Un cilindro di sollevamento a gas è una molla a gas di precisione, non un semplice tubo di aria compressa
Il componente che regola l'altezza di una sedia da ufficio è un cilindro di sollevamento a gas, una molla a gas sigillata e autonoma che utilizza azoto pressurizzato e una valvola dosatrice per sostenere e regolare il peso dell'utente seduto. Quando si preme la leva di azionamento, si apre una valvola all'interno del cilindro che consente all'azoto di fluire tra due camere interne attraverso un pistone. Il la pressione del gas, generalmente compresa tra 25 e 40 bar a seconda della classe della bombola, supporta fino a 150 chilogrammi nelle unità per carichi pesanti . L'involucro esterno è un tubo d'acciaio trafilato con precisione con uno stelo del pistone cromato che deve mantenere una finitura superficiale di 0,1 micron Ra o più fine sull'interfaccia della guarnizione. Qualsiasi graffio, cavità o punto di corrosione sulla superficie dell'asta distruggerà la guarnizione interna in poliuretano nel giro di centinaia di cicli di attuazione, provocando l'abbassamento graduale della sedia sotto carico. Il cilindro non contiene una molla elicoidale e non fa affidamento sulla compressione meccanica; la forza di sollevamento proviene interamente dall'azoto pressurizzato che agisce contro l'area differenziale della sezione trasversale dello stelo all'interno del corpo del cilindro.
Standard di sicurezza e sistema di classi che definisce la capacità di carico
Cilindri di sollevamento a gas per sedia da ufficio sono classificati in base alle classi di sicurezza definite ai sensi della Norme internazionali DIN 4550 e EN 16955 , che specificano i requisiti dimensionali, lo spessore delle pareti, i limiti di carica del gas e le prove di scoppio obbligatorie. I cilindri di Classee 1 hanno un diametro del tubo esterno di 28 millimetri con uno spessore della parete di 1,5 millimetri, adatti per applicazioni leggere fino a 80 chilogrammi. I cilindri di classe 2 utilizzano un tubo da 28 millimetri con una parete più spessa da 2,0 millimetri, aumentando il margine di scoppio. I cilindri di classe 3 raggiungono un tubo esterno da 38 millimetri con una parete da 2,0 millimetri, la specifica più comune per sedie da ufficio standard con peso nominale di 120 chilogrammi. I cilindri di Classe 4, il grado più pesante, utilizzano un tubo da 40 millimetri o più con uno spessore di parete minimo di 2,5 millimetri e sono testati per supportare carichi dinamici superiori 150 chilogrammi con una pressione minima di scoppio di 120 bar . La classificazione della classe è generalmente incisa al laser sull'involucro esterno o stampata su un'etichetta adesiva. L'installazione di un cilindro di Classe 2 su una sedia progettata per la Classe 4 pone l'utente su un componente che funziona oltre il suo margine di sicurezza: il cilindro potrebbe non scoppiare immediatamente, ma il ciclo di fatica a carico elevato ne riduce la durata da anni a mesi.
| Class | Diametro del tubo esterno | Spessore della parete (min) | Carico nominale massimo | Applicazione tipica |
|---|---|---|---|---|
| Classe 1 | 28 mm | 1,5 mm | Fino a 80 kg | Sedie leggere e per uso occasionale |
| Classe 2 | 28 mm | 2,0 mm | 80-100 chilogrammi | Sedie standard per l'home office |
| Classe 3 | 38 mm | 2,0 mm | 100-120 chilogrammi | Ufficio generale, uso quotidiano 8 ore |
| Classe 4 | 40 mm | 2,5 mm | 120–150 chilogrammi | Sedie per carichi pesanti, utilizzabili su turni 24 ore su 24, 7 giorni su 7 |
La sedia che affonda e come fallisce il sigillo interno
Il sintomo più comune di un cilindro di sollevamento a gas guasto è una sedia che affonda gradualmente quando occupata e richiede una regolazione periodica. Questo errore è causato da un guarnizione interna del pistone che non mantiene più una barriera a tenuta di gas tra le due camere di pressione . La guarnizione, in genere una guarnizione a labbro in poliuretano o un O-ring energizzato dalla pressione del gas stesso, si degrada a causa di una combinazione di usura dovuta al ciclo dello stelo del pistone, alla degradazione chimica dovuta all'ingresso di umidità e alla deformazione da compressione dovuta a lunghi periodi di carico statico. Quando la guarnizione perde, l'azoto migra dalla camera ad alta pressione alla camera a bassa pressione attorno al pistone, equalizzando la pressione su entrambi i lati ed eliminando la forza differenziale che sostiene la sede. Il cilindro contiene ancora gas, non è stato scaricato nell'atmosfera, ma il bilanciamento della pressione interna fa sì che lo stelo del pistone non si estenda più sotto carico. Questa modalità di fallimento è non riparabile; il cilindro è un'unità sigillata saldata chiusa in fabbrica e non esiste alcun kit di guarnizioni disponibile in commercio per ricostruirlo. L'unica azione correttiva è la sostituzione con un nuovo cilindro della classe e delle specifiche dimensionali corrette.
Misurazione del cilindro per il corretto dimensionamento della sostituzione
I cilindri di sollevamento a gas delle sedie da ufficio non sono universalmente intercambiabili. Tre dimensioni critiche devono corrispondere affinché un cilindro sostitutivo si adatti alla base della sedia e al meccanismo del sedile. Il il diametro del tubo esterno determina il montaggio nella presa conica della base della sedia , dove 28 millimetri e 38 millimetri sono le due dimensioni predominanti. La lunghezza della corsa, misurata durante la corsa dell'asta cromata esposta da completamente retratta a completamente estesa, determina l'intervallo di regolazione dell'altezza della sedia e in genere misura 60, 80, 100 o 120 millimetri. Il raccordo dell'estremità dell'asta del pistone, che si inserisce nel meccanismo del sedile, è disponibile in due configurazioni standard: un design con attuazione dall'alto in cui il pulsante di attivazione sporge dalla parte superiore dell'asta e viene premuto da una piastra della leva nel meccanismo, e un design con attuazione laterale in cui l'asta presenta una scanalatura o un piano lavorato che innesta un attuatore con cavo a trazione laterale. Misurare il cilindro esistente prima di ordinarne uno sostitutivo è l'unico passo che evita la frustrazione di ricevere una parte che non si adatta. Il protocollo di misurazione è semplice: misurare il diametro del tubo esterno con un calibro nella sezione non rastremata, misurare il diametro dell'asta cromata, misurare la lunghezza della corsa esposta dalla parte superiore del tubo esterno alla parte inferiore del raccordo dell'estremità dell'asta con l'asta completamente estesa e fotografare la configurazione dell'estremità dell'asta per adattarla al tipo di attuazione.
La conicità della presa della base e il motivo per cui i cilindri bloccati resistono alla rimozione
La connessione cilindro-base è un cono autobloccante, tipicamente a Cono in stile Morse con un angolo compreso da 1 a 2 gradi . Quando la sedia viene assemblata in fabbrica, il cilindro viene premuto nell'alloggiamento della base con una forza di diverse centinaia di chilogrammi, creando un bloccaggio ad attrito metallo su metallo che non richiede filettature o elementi di fissaggio. Dopo anni di utilizzo, la corrosione da sfregamento sull'interfaccia conica salda efficacemente il cilindro alla base, motivo per cui la rimozione di un cilindro bloccato richiede una forza notevolmente maggiore rispetto all'installazione. Il cono è progettato per stringersi ulteriormente sotto carico: ogni volta che l'utente si siede, il cilindro viene spinto microscopicamente più in profondità nella presa, quindi un cilindro in servizio da cinque anni sarà più stretto di uno appena installato.
Tecniche di rimozione e strumenti che funzionano davvero
Per rimuovere un cilindro di sollevamento a gas dalla base di una sedia è necessario superare il blocco conico senza danneggiare la presa della base, che in genere è in alluminio pressofuso o nylon rinforzato con fibra di vetro. Il metodo più efficace utilizza a chiave a tubo applicata al corpo del cilindro con la base della sedia invertita e rinforzata . Le ganasce seghettate della chiave a tubo mordono il tubo esterno in acciaio del cilindro e una brusca torsione rotazionale rompe il legame conico. L'olio penetrante applicato sulla parte superiore della presa della base e lasciato penetrare nel giunto conico per 30 minuti prima di tentare la rimozione può fare la differenza tra un cilindro che si rilascia con uno sforzo moderato e uno che richiede misure estreme. Per i cilindri che rimangono bloccati dopo il metodo della chiave a tubo, un martello a colpo sicuro applicato al corpo del cilindro mantenendo la pressione rotazionale con la chiave fornisce lo shock necessario per rompere il legame di corrosione da sfregamento. Il cilindro viene quindi rimosso dal meccanismo del sedile utilizzando una tecnica simile con una chiave a tubo o, per i cilindri ad azionamento superiore, colpendo lo stelo esposto del pistone con un martello e un punzone dopo aver rimosso la piastra del sedile.
- Rimuovere prima la base della sedia dal cilindro, quindi rimuovere il cilindro dal meccanismo del sedile. Tentare entrambi contemporaneamente complica il processo.
- Un martello di gomma non è sufficiente per rimuovere il cilindro. Utilizzare un martello a colpo sicuro con un peso della testa minimo di 1 chilogrammo per un'efficace trasmissione dell'urto.
- Proteggere la superficie dell'asta cromata durante la rimozione. Un singolo graffio profondo dovuto al contatto improprio dell'utensile rovinerà un nuovo cilindro al momento dell'installazione.
- Non riscaldare il cilindro o la base con un cannello. L'azoto pressurizzato all'interno del cilindro si espande pericolosamente con il calore e la base in alluminio può rompersi a causa dello stress termico.
Procedura di installazione e prevenzione di danni prematuri alla guarnizione
L'installazione di un nuovo cilindro di sollevamento a gas è meccanicamente più semplice della rimozione ma presenta requisiti specifici che impediscono danni immediati alla nuova parte. La presa della base deve essere pulita e priva di bave, corrosione o residui del rivestimento esterno del cilindro precedente. Qualsiasi difetto in rilievo all'interno della presa segnerà il tubo esterno del nuovo cilindro durante l'installazione e creerà potenzialmente un montante di sollecitazione. Il cilindro viene inserito nella presa della base e quindi inserito colpendo la parte superiore del corpo del cilindro con un martello a colpo sicuro dalla faccia morbida, non colpendo lo stelo del pistone . Colpendo l'asta si trasmette la forza d'impatto direttamente al gruppo guarnizione interna e valvola, che può causare danni immediati alla guarnizione e un cilindro nuovo di zecca che perde fin dal primo giorno di utilizzo. Il metodo corretto è posizionare un blocco di legno o un punteruolo di plastica contro il bordo superiore del tubo esterno del cilindro e colpire quel blocco, spingendo il corpo del cilindro nella sede conica senza caricare i componenti interni. Una volta che il cilindro è completamente inserito nella base, il meccanismo del sedile viene abbassato sullo stelo del pistone e fissato secondo il design specifico del meccanismo della sedia.
Configurazioni di cilindri non standard e posti a sedere per uffici speciali
Alcune sedie da ufficio, in particolare i design ergonomici di produttori come Herman Miller, Steelcase e Humanscale, utilizzano cilindri di sollevamento a gas con dimensioni non standard o meccanismi di attuazione proprietari. Una sedia Aeron di Herman Miller, ad esempio, utilizza a cilindro ad azionamento laterale con profilo specifico dell'estremità stelo e lunghezza della corsa calibrata sul cinematismo di inclinazione della sedia . La sostituzione di un cilindro generico in queste sedie comporta un intervallo di altezza del sedile errato, una geometria di attuazione incompatibile o un sedile che non può bloccarsi all'altezza desiderata. Le sedie da disegno e le sedute ad altezza sgabello utilizzano cilindri a corsa estesa con corsa complessiva dello stelo superiore a 200 millimetri e questi cilindri devono essere dimensionati per il momento flettente maggiore applicato allo stelo quando il sedile è alla massima estensione. I requisiti della classe del cilindro si applicano allo stesso modo ai modelli a corsa estesa, ma il carico di flessione alla massima estensione deve essere calcolato rispetto al diametro dello stelo e alla lunghezza della boccola di guida interna del cilindro per garantire che il gruppo soddisfi lo stesso fattore di sicurezza di un cilindro a corsa standard con estensione inferiore.
Smaltimento e pericolo della pressione del gas residuo
Una bombola di sollevamento a gas usata, anche se ha perso completamente la sua funzione di sollevamento, contiene ancora azoto pressurizzato. Il gas si è equalizzato internamente ma non è stato scaricato e la bombola rimane un recipiente a pressione sigillato. Forare un cilindro di sollevamento del gas per rilasciare la pressione è estremamente pericoloso —Il rilascio improvviso di gas compresso può spingere il trapano o il cilindro stesso con una forza tale da provocare gravi lesioni. La bombola non deve mai essere incenerita, poiché il calore farà aumentare la pressione interna fino a provocare la rottura esplosiva del corpo della bombola. Lo smaltimento corretto segue le normative locali per le bombole di gas pressurizzato. Nella maggior parte delle giurisdizioni, ciò significa che la bombola deve essere depressurizzata in modo controllato da un impianto di gestione dei rifiuti attrezzato per gestire molle a gas, oppure può essere restituita a un programma di riciclaggio di mobili per ufficio che accetta gruppi completi di sedie. La bombola deve essere smaltita con lo stelo del pistone in posizione estesa, il che indica all'addetto al trattamento dei rifiuti che l'unità potrebbe contenere gas sotto pressione, anziché con lo stelo compresso e la carica di gas nascosta.
