Cilindros de elevação a gás para cadeiras de escritório: classificações de classe, segurança e substituição

Um cilindro de elevação a gás é uma mola a gás de precisão, não um simples tubo de ar comprimido

O componente que ajusta a altura de uma cadeira de escritório é um cilindro de elevação a gás - uma mola a gás selada e independente que usa gás nitrogênio pressurizado e uma válvula medidora para suportar e ajustar o peso do usuário sentado. Quando a alavanca de atuação é pressionada, ela abre uma válvula dentro do cilindro que permite que o nitrogênio flua entre duas câmaras internas através de um pistão. O a pressão do gás, normalmente carregada entre 25 e 40 bar dependendo da classe do cilindro, suporta até 150 kg em unidades para serviço pesado . O revestimento externo é um tubo de aço trefilado com precisão com uma haste de pistão cromada que deve manter um acabamento superficial de 0,1 mícron Ra ou mais fino na interface da vedação. Qualquer arranhão, buraco ou ponto de corrosão na superfície da haste destruirá a vedação interna de poliuretano em centenas de ciclos de atuação, fazendo com que a cadeira afunde gradualmente sob carga. O cilindro não contém mola helicoidal e não depende de compressão mecânica; a força de elevação provém inteiramente do nitrogênio pressurizado que atua contra a área diferencial da seção transversal da haste do pistão dentro do corpo do cilindro.

Normas de segurança e o sistema de classes que define a capacidade de carga

Cilindros de elevação a gás para cadeiras de escritório são categorizados por classes de segurança definidas sob o Normas internacionais DIN 4550 e EN 16955 , que especificam requisitos dimensionais, espessura de parede, limites de carga de gás e testes de ruptura obrigatórios. Os cilindros Classee 1 têm um diâmetro de tubo externo de 28 milímetros e uma espessura de parede de 1,5 milímetros, adequados para aplicações leves de até 80 quilogramas. Os cilindros Classe 2 utilizam um tubo de 28 milímetros com uma parede mais espessa de 2,0 milímetros, aumentando a margem de ruptura. Os cilindros Classe 3 chegam a um tubo externo de 38 milímetros com uma parede de 2,0 milímetros, a especificação mais comum para cadeiras de escritório padrão com capacidade para 120 kg. Cilindros Classe 4, o grau mais pesado, usam um tubo de 40 milímetros ou maior com espessura de parede mínima de 2,5 milímetros e são testados para suportar cargas dinâmicas superiores a 150 kg com pressão mínima de ruptura de 120 bar . A classificação da classe é normalmente gravada a laser no invólucro externo ou impressa em uma etiqueta adesiva. A instalação de um cilindro Classe 2 em uma cadeira projetada para Classe 4 coloca o usuário em um componente que opera além de sua margem de segurança – o cilindro pode não estourar imediatamente, mas o ciclo de fadiga com carga elevada reduz sua vida útil de anos para meses.

A cadeira que afunda e como a vedação interna falha

O sintoma mais comum de falha no cilindro de elevação de gás é uma cadeira que afunda gradualmente quando ocupada e requer reajustes periódicos. Esta falha é causada por um vedação interna do pistão que não mantém mais uma barreira estanque ao gás entre as duas câmaras de pressão . A vedação, normalmente uma vedação labial de poliuretano ou anel de vedação energizado pela própria pressão do gás, degrada-se através de uma combinação de desgaste devido ao ciclo da haste do pistão, quebra química devido à entrada de umidade e compressão devido a longos períodos de carga estática. Quando a vedação vaza, o nitrogênio migra da câmara de alta pressão para a câmara de baixa pressão ao redor do pistão, equalizando a pressão em ambos os lados e eliminando a força diferencial que sustenta a sede. O cilindro ainda contém gás – ele não foi liberado para a atmosfera – mas o equilíbrio da pressão interna significa que a haste do pistão não se estende mais sob carga. Este modo de falha é não reparável; o cilindro é uma unidade selada, soldada e fechada na fábrica , e não existe nenhum kit de vedação disponível comercialmente para reconstruí-lo. A única ação corretiva é a substituição por um novo cilindro de classe e especificação dimensional corretas.

Medindo o cilindro para dimensionamento correto de substituição

Os cilindros de elevação a gás para cadeiras de escritório não são universalmente intercambiáveis. Três dimensões críticas devem corresponder para que um cilindro de substituição se ajuste à base da cadeira e ao mecanismo do assento. O o diâmetro externo do tubo determina o encaixe no encaixe cônico da base da cadeira , sendo 28 milímetros e 38 milímetros os dois tamanhos predominantes. O comprimento do curso, medido conforme a haste cromada exposta se desloca de totalmente retraída até totalmente estendida, determina a faixa de ajuste de altura da cadeira e normalmente mede 60, 80, 100 ou 120 milímetros. O encaixe da extremidade da haste do pistão, que é inserido no mecanismo do assento, vem em duas configurações padrão: um design de acionamento superior, onde o botão de acionamento se projeta da parte superior da haste e é pressionado por uma placa de alavanca no mecanismo, e um design de acionamento lateral, onde a haste possui uma ranhura usinada ou plana que engata em um atuador de cabo de tração lateral. Medir o cilindro existente antes de solicitar uma substituição é a única etapa que evita a frustração de receber uma peça que não cabe. O protocolo de medição é simples: meça o diâmetro externo do tubo com calibradores na seção não cônica, meça o diâmetro da haste cromada, meça o comprimento do curso exposto da parte superior do tubo externo até a parte inferior do encaixe da extremidade da haste com a haste totalmente estendida e fotografe a configuração da extremidade da haste para corresponder ao tipo de atuação.

Cone do soquete da base e a razão pela qual os cilindros presos resistem à remoção

A conexão cilindro-base é um cone autotravante, normalmente um Cone estilo Morse com ângulo incluído de 1 a 2 graus . Quando a cadeira é montada na fábrica, o cilindro é pressionado no encaixe da base com várias centenas de quilogramas de força, criando uma trava de fricção metal com metal que não requer roscas ou fixadores. Ao longo de anos de uso, a corrosão por atrito na interface cônica solda efetivamente o cilindro à base, e é por isso que a remoção de um cilindro preso requer significativamente mais força do que a instalação. O cone foi projetado para apertar ainda mais sob carga – toda vez que o usuário se senta, o cilindro é inserido microscopicamente mais fundo no soquete – de modo que um cilindro que esteja em serviço há cinco anos ficará mais firmemente preso do que um cilindro recém-instalado.

Técnicas de remoção e as ferramentas que realmente funcionam

A remoção de um cilindro de elevação a gás da base de uma cadeira requer a superação da trava cônica sem danificar o soquete da base, que normalmente é de alumínio fundido ou náilon reforçado com vidro. O método mais eficaz utiliza um chave de tubo aplicada ao corpo do cilindro com a base da cadeira invertida e apoiada . As mandíbulas serrilhadas da chave para tubos penetram no tubo externo de aço do cilindro e uma torção rotacional acentuada quebra a ligação cônica. O óleo penetrante aplicado na parte superior do encaixe da base e deixado penetrar na junta cônica por 30 minutos antes de tentar a remoção pode fazer a diferença entre um cilindro que é liberado com esforço moderado e outro que requer medidas extremas. Para cilindros que permanecem presos após o método de chave de tubo, um martelo de golpe morto aplicado ao corpo do cilindro enquanto mantém a pressão rotacional com a chave fornece o choque necessário para fraturar a ligação de corrosão por atrito. O cilindro é então removido do mecanismo da sede usando uma técnica de chave de tubo semelhante ou, para cilindros de acionamento superior, batendo na haste exposta do pistão com um martelo e punção após a remoção da placa da sede.

• Remova primeiro a base da cadeira do cilindro e, em seguida, remova o cilindro do mecanismo do assento. Tentar ambos simultaneamente complica o processo.
• Um martelo de borracha é insuficiente para a remoção do cilindro. Use um martelo com peso de cabeça mínimo de 1 quilograma para uma transmissão de choque eficaz.
• Proteja a superfície da haste cromada durante a remoção. Um único arranhão profundo devido ao contato inadequado da ferramenta arruinará um novo cilindro durante a instalação.
• Não aqueça o cilindro ou a base com uma tocha. O nitrogênio pressurizado dentro do cilindro se expande perigosamente com o calor e a base de alumínio pode rachar devido ao estresse térmico.

Procedimento de instalação e prevenção de danos prematuros à vedação

A instalação de um novo cilindro de gas lift é mecanicamente mais simples do que a remoção, mas possui requisitos específicos que evitam danos imediatos à nova peça. O soquete da base deve estar limpo e livre de rebarbas, corrosão ou restos do revestimento externo do cilindro anterior. Qualquer defeito elevado dentro do soquete marcará o tubo externo do novo cilindro durante a instalação e poderá criar um aumento de tensão. O cilindro é inserido no soquete da base e então assentado por golpeando a parte superior do corpo do cilindro com um martelo de face macia, e não batendo na haste do pistão . Bater na haste transmite a força de impacto diretamente na vedação interna e no conjunto da válvula, o que pode causar danos imediatos à vedação e um cilindro novo que vaza desde o primeiro dia de uso. O método correto é colocar um bloco de madeira ou um punção de plástico contra a borda superior do tubo externo do cilindro e golpear esse bloco, conduzindo o corpo do cilindro para dentro do soquete cônico sem carregar os componentes internos. Assim que o cilindro estiver totalmente assentado na base, o mecanismo do assento é abaixado na haste do pistão e preso de acordo com o projeto do mecanismo específico da cadeira.

Configurações de cilindro fora do padrão e assentos especiais para escritórios

Algumas cadeiras de escritório, especialmente designs ergonômicos de fabricantes como Herman Miller, Steelcase e Humanscale, usam cilindros de elevação a gás com dimensões não padronizadas ou mecanismos de atuação proprietários. Uma cadeira Herman Miller Aeron, por exemplo, usa um cilindro de acionamento lateral com perfil de extremidade de haste específico e comprimento de curso calibrado para o mecanismo de inclinação cinemática da cadeira . A substituição de um cilindro genérico nessas cadeiras resulta em uma faixa incorreta de altura do assento, geometria de atuação incompatível ou um assento que não consegue travar na altura desejada. Cadeiras de desenho e assentos na altura de bancos usam cilindros de curso estendido com deslocamento total da haste superior a 200 milímetros, e esses cilindros devem ser classificados para o maior momento de flexão aplicado à haste quando o assento está em extensão máxima. Os requisitos de classe de cilindro se aplicam igualmente a projetos de curso estendido, mas a carga de flexão em extensão total deve ser calculada em relação ao diâmetro da haste e ao comprimento da bucha guia interna do cilindro para garantir que o conjunto atenda ao mesmo fator de segurança que um cilindro de curso padrão em uma extensão inferior.

Descarte e o perigo da pressão residual do gás

Um cilindro de elevação de gás usado, mesmo que tenha perdido completamente sua função de elevação, ainda contém nitrogênio pressurizado. O gás foi equalizado internamente, mas não foi ventilado, e o cilindro permanece um recipiente de pressão selado. Perfurar um cilindro de gas lift para liberar pressão é extremamente perigoso —a liberação repentina de gás comprimido pode impulsionar a furadeira ou o próprio cilindro com força suficiente para causar ferimentos graves. O cilindro nunca deve ser incinerado, pois o calor fará com que a pressão interna aumente até que o corpo do cilindro se rompa de forma explosiva. O descarte adequado segue as regulamentações locais para cilindros de gás pressurizado. Na maioria das jurisdições, isso significa que o cilindro deve ser despressurizado de maneira controlada por uma instalação de gerenciamento de resíduos equipada para lidar com molas a gás, ou pode ser devolvido a um programa de reciclagem de móveis de escritório que aceite conjuntos completos de cadeiras. O cilindro deve ser descartado com a haste do pistão na posição estendida, o que indica ao manipulador de resíduos que a unidade pode conter pressão de gás, e não com a haste comprimida e a carga de gás escondida.