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Molle di compressione a gas industriali – Design, vantaggi e usi

Le molle di compressione a gas supportano le parti mobili o compensano il peso. Vengono utilizzate, ad esempio, per porte, portelloni o bracci girevoli. Soprattutto nell’ingegneria meccanica e nell’impiantistica per motivi di sicurezza può essere utile dotare di portelli determinati componenti e macchine. Le molle a gas facilitano l’apertura e la chiusura, soprattutto su porte e portelloni pesanti. Questo articolo del blog spiega come funzionano, quali varianti esistono e dove possono essere utilizzate.

Molle di compressione a gas e molle di tensione a gas

Il termine molla a gas, o molla a gas industriale, viene utilizzato come termine generico per le molle di tensione a gas e le molle di compressione a gas. Le molle di compressione a gas sono costituite da un cilindro, un pistone e un’asta del pistone. Il pistone collegato all’asta del pistone è mobile. Il cilindro forma il telaio della molla di compressione a gas. A seconda del tipo possono essere presenti diversi adattatori per il collegamento ad altri componenti, ad esempio perni filettati, giunti angolari o occhielli. La pressione del gas è preimpostata utilizzando una valvola.

Le molle di compressione a gas generiche immagazzinano l’energia fornita loro quando l’asta del pistone viene spinta comprimendo il gas nel cilindro, ad es. azoto. Il gas compresso dal cambiamento del volume mira a riacquistare il suo volume originale e quindi genera una forza di ritorno, che spinge indietro il pistone e quindi l’asta del pistone. Quando le molle di compressione a gas sono a riposo, il pistone con l’asta del pistone è completamente esteso.

Gli smorzatori di compressione a gas sono un tipo speciale di molla di compressione a gas. Oltre a supportare il movimento, viene installata una funzione di smorzamento mediante un’apertura di contropressione, ovvero regolano la velocità del movimento di chiusura mediante una compensazione interna della pressione, smorzando contemporaneamente gli urti. A seconda della progettazione l’olio può essere utilizzato anche per regolare la velocità di spinta. L’olio non comprimibile viene fatto passare attraverso l’apertura della contropressione, che limita la portata dell’olio tra le camere separate dal pistone. In combinazione con una camera riempita di gas aggiuntiva è possibile ottenere un effetto di smorzamento e una velocità di movimento limitata del pistone nel cilindro.

  • Molla di compressione a gas sinistra (1) = può essere montata solo fino a una pendenza massima di 60°
  • Molla di compressione a gas destra (2) = qualsiasi direzione di montaggio
  • 1 = Parte di montaggio
  • 2 = Alloggiamento cilindro
  • 3 = Pistone
  • 4 = Asta del pistone
  • 5 = Apertura contropressione
  • 6 = Guarnizione
  • 7 = Guida per asta
  • 8 = Olio
  • 9 = Pistone libero
  • 10 = Riempimento di gas (compressione)
  • A = Camera A
  • B = Camera B
  • C = Camera C

Le molle di tensione a gas sono costruite in modo simile alle molle di compressione a gas. In questi casi, tuttavia, l’asta del pistone si trova all’interno del cilindro, inizialmente in posizione scaricata. Quando l’asta del pistone viene posizionata sotto carico di trazione e il pistone viene tirato verso l’esterno, viene compresso il gas, ad es. azoto, nelle camere (A e B). Il gas compresso tenta di recuperare il volume originale e spinge il pistone nella sua posizione originale.

  • 1 = Parte di montaggio
  • 2 = Alloggiamento cilindro
  • 3 = Guarnizione
  • 4 = Pistone
  • 5 = Apertura contropressione
  • 6 = Foro di sfiato
  • 7 = Guida per asta
  • A = Camera A (riempita di gas)
  • B = Camera B (riempita di gas)

Design delle molle di compressione a gas

I parametri importanti per il calcolo delle molle di compressione a gas sono i loro punti di montaggio. Influenzano direttamente la funzione. Le molle di compressione a gas soddisfano il loro scopo solo se posizionate e dimensionate correttamente. Il portello chiuso funge da punto di partenza per il calcolo.

Per i portelli la forza di rilascio richiesta della molla di compressione a gas può essere calcolata, per esempio, come segue:

F = \frac {W \times A}{B \times n} \times 1.1
  • W = Peso delle porte, ecc. in kg
  • A = distanza orizzontale tra la cerniera e il centro di gravità (il punto in cui viene sostenuto l’intero peso del portello)
  • B = Distanza verticale tra la cerniera e il punto di montaggio della molla di compressione a gas
  • n = Numero di molle di compressione a gas da utilizzare
  • F = Forza di spinta richiesta (alla lunghezza massima)
  • 1 = Porta
  • 2 = Linea asse

Vantaggi delle molle di compressione a gas

Le molle di compressione a gas presentano diversi vantaggi rispetto alle molle a compressione convenzionali:

  • Controllo preciso del movimento: Il controllo preciso del movimento è possibile grazie allo smorzamento regolabile. Non ci sono arresti improvvisi o vibrazioni indesiderate. Anche la forza può essere regolata con precisione.
  • Durata e affidabilità: Le molle di compressione a gas sono sigillate completamente, motivo per cui sono meno soggette a usura e influenze esterne.
  • Installazione e manutenzione facili: Le molle a gas sono a bassa manutenzione perché non richiedono una lubrificazione ulteriore
  • Forza alta e quasi costante: Nonostante l’alloggiamento piuttosto compatto, le molle di compressione a gas possono generare forze considerevoli che rimangono quasi costanti per tutta la corsa. Le molle di compressione a gas con smorzamento hanno una curva di forza piegata nella regione in cui viene avviato l’effetto di smorzamento.

Varianti delle molle di compressione a gas

Esistono diversi tipi di molle di compressione a gas per una vasta gamma di applicazioni:

  • Molle di compressione a gas di bloccaggio: Le molle di compressione a gas di bloccaggio possono essere bloccate in varie posizioni.
  • Molle di compressione a gas con testa a sfera: Le molle di compressione a gas con testa a sfera hanno una testa a sfera all’estremità dell’asta del pistone. Ciò consente di integrare la molla di compressione a gas in modo flessibile e mobile.
  • Molle di compressione a gas per coperchi: Le molle di compressione a gas per coperchi facilitano l’apertura, il mantenimento e la chiusura dei coperchi in modo controllato.
  • Molle di compressione a gas con pistone flottante: Le molle di compressione a gas con pistone flottante hanno una struttura speciale con due cilindri. Il pistone flottante separa gas e olio l’uno dall’altro.
  • Molle di compressione a gas progressive e regressive: A causa della forza di rilascio non lineare le molle di compressione a gas progressive o regressive vengono utilizzate su portelli o porte molto pesanti. A seconda della progettazione forniscono un supporto maggiore all’inizio o alla fine della corsa.

Molle di compressione a gas MISUMI

MISUMI offre una varietà di molle a gas industriali differenti. Ciò include molle di compressione a gas compatte per applicazioni salvaspazio, molle di compressione a gas che consentono carichi iniziali elevati e un’ampia gamma di lunghezze di corsa.

La tabella seguente fornisce una panoramica delle molle a gas disponibili e delle loro possibili applicazioni:

Proprietà delle molle a gas
Nome catalogo Proprietà Precarico— N [D] diametro esterno Corsa - S
min. max. min. max. min. max.
GSP Compatto e altamente resistente.
Una più ampia selezione di dimensioni per una maggiore libertà.		 1500 30000 19 63 10 80
GSQ Un tipo di GSP32 per impieghi gravosi (la capacità di carico iniziale è superiore del 32% rispetto a GSP32). 6600 6600 32 32 10 80
GSN Altezza inferiore, ideale per una capacità di carico elevata. 3750 20000 32 63 10 100
MGSN Classe di base con un diametro più piccolo, che assicura che si adatti anche a stampi compatti. 1000 5100 16 32 10 80
MGSL Ideale per applicazioni con un carico leggermente superiore rispetto alle molle elicoidali. 800 1600 19 25 10 80
MGSM Tipo a prova di vite 400 800 12 16 10 25
GSX Molla a gas classica 4750 31000 32 63 10 80
GSV Ampia selezione di circa 150 dimensioni. Il modello più comunemente utilizzato. 1700 117000 19 195 7 125
GST Diametro, lunghezza e carico come con GSV. La profondità del foro di regolazione è inferiore a quella del GSV. 3600 95400 32 150 10 125
GSH Diametro, lunghezza e carico come per GSV/GST, la forma della scanalatura inferiore e la distanza di montaggio sono diverse 9200 66300 50 120 10 125
GSK Forza iniziale fino a un massimo di 106.000 N e lunghezza massima della corsa fino a 300 mm. 1700 106000 32 195 10 300
GSSC Carico iniziale fino a un massimo di 184.100 N, il tappo di plastica collegato impedisce la contaminazione 4250 184100 25 150 6 50
HSE Diametro minimo Ø 12, il modello più piccolo 50 3200 12 32 7 125

MISUMI fornisce anche molle a gas con dispositivi di sicurezza integrati:

  • OSAS: protezione attiva da corsa eccessiva
  • USAS: protezione attiva su corsa di ritorno non controllato
  • OPAS: dispositivo di sicurezza attivo per sovrapressione

L’OSAS garantisce che il gas di azoto interno venga rilasciato durante una corsa eccessiva e quindi impedisce alla molla a gas di deformarsi. USAS impedisce che i componenti interni della molla a gas si rompano e che l’asta del pistone venga spinta verso l’esterno quando il movimento dell’asta del pistone diventa incontrollabile. OPAS è una protezione attiva contro il sovraccarico da sovrapressione. Se l’olio della macchina o altre sostanze penetrano nella molla a gas e causano un aumento anomalo della pressione, l’OPAS rilascia il gas di azoto interno, impedendo così la deformazione e/o il guasto della molla a gas.

Usi delle molle di compressione a gas

Oltre a molte altre applicazioni le molle a gas possono essere utilizzate anche per i dispositivi di sicurezza. In caso di emergenza, ad esempio, possono essere utilizzate per aprire in modo rapido e controllato le porte di uscita di emergenza o i portelloni di emergenza. Le molle di compressione a gas possono essere di aiuto durante il posizionamento e il fissaggio dei pezzi in lavorazione durante il montaggio o con i dispositivi di prova.

Le molle di compressione a gas possono anche essere installate direttamente in un sistema composito, ad esempio, con un display di controllo della pressione. Ciò consente un controllo preciso della forza della molla e aumenta la sicurezza. MISUMI offre tutti i componenti necessari per questo scopo.

Quando si selezionano i singoli componenti, si consiglia la sequenza seguente:

Tale sistema composito può essere costruito come segue, per esempio:

  • 1 = Molla di compressione a gas
  • da 2 a 4 = Adattatore
  • 5 = Tubo in tessuto
  • 6 = Morsetto per il collegamento
  • 7 = Unità di controllo della pressione

Istruzioni di installazione e sicurezza

Le molle di compressione e di tensione a gas industriali sono approvate solo per l’uso industriale e non sono approvate per l’installazione nei veicoli a motore. L’installazione non corretta, l’uso in ambienti umidi o all’aperto e la modifica della pressione del gas o della bombola possono causare malfunzionamenti e gravi incidenti, comprese le esplosioni. Le molle di compressione a gas vengono fornite con una pressione preimpostata e sono destinate all’uso con questa pressione preimpostata. Questa pressione non deve essere modificata. Le molle di compressione a gas difettose devono essere sostituite immediatamente. Indossare occhiali di sicurezza durante la rimozione e la sostituzione dell’unità. La molla a compressione deve essere depressurizzata prima dello smaltimento. Per motivi di sicurezza il gas compresso deve prima essere rilasciato dalla molla.

Le molle a gas contengono gas ad alta pressione. Quindi è particolarmente importante osservare determinate regole quando le si utilizza e le si installa. Pertanto non devono mai essere modificate, riscaldate in alcuna forma (ad es. mediante saldatura, fusione) o smontate. Anche la temperatura ambiente è un fattore decisivo per un uso sicuro. Le molle a gas riscaldate a 80 °C possono esplodere o possono essere danneggiate le guarnizioni installate internamente con conseguenti perdite di gas e perdita di funzionamento. Si consiglia una distanza di convezione di circa 2 mm su ciascun lato della molla per dissipare il calore. Evitare il contatto con i fori di montaggio.

Errori frequenti che possono causare danni o perdite di gas:

  • Viene esercitato un carico obliquo o trasversale.
  • La molla a gas non è fissata con bulloni.
  • La pressione sull’asta del pistone non viene esercitata sull’intera superficie.
  • La superficie di contatto dell’asta del pistone è deformata.
  • È stata applicata una grande quantità di lubrificante (in particolare lubrificanti a base di cloro).
  • La molla a gas è entrata in contatto con umidità, vapore o prodotti chimici.
  • Il gas è stato riempito o la pressione è stata regolata.
  • Il cilindro è stato messo a terra.
  • La molla a gas viene utilizzata o conservata all’aperto o in un luogo umido.