Vérins à gaz expliqués : comment ils fonctionnent, types et dimensions

Qu'est-ce qu'un vérin à gaz

Un vérin à gaz – également appelé ressort à gaz ou vérin à gaz – est un cylindre scellé rempli d'azote gazeux sous pression qui étend une tige de piston sous une force contrôlée , offrant un mouvement de levage, d'abaissement ou d'amortissement fluide et réglable sans aucune source d'alimentation externe. Il fonctionne uniquement à partir de la pression du gaz stocké, ce qui le rend autonome, nécessitant peu d'entretien et facile à intégrer dans les meubles, les capots de machines, les hayons automobiles et les panneaux d'accès industriels.

Contrairement à un ressort mécanique, qui stocke l'énergie par déformation du métal, un vérin à gaz stocke l'énergie dans le gaz comprimé, ce qui lui confère une courbe de force plus plate et plus cohérente sur toute sa longueur de course. C'est pourquoi les bouteilles de gaz donnent l'impression d'une poussée régulière et uniforme plutôt que de la résistance croissante typique d'un ressort hélicoïdal lorsqu'il se comprime.

Principe de fonctionnement du vérin à gaz

À l'intérieur du corps du cylindre se trouve un piston relié à une tige, divisant le cylindre en deux chambres remplies d'azote gazeux sous pression et d'une petite quantité d'huile pour l'amortissement. Lorsque la tige est comprimée, le gaz sur le côté éloigné du piston est davantage comprimé, créant une pression qui repousse et repousse la tige une fois que la force externe est relâchée. La couche d'huile régule la vitesse de déplacement du piston, donnant au cylindre une vitesse d'extension et de rétraction contrôlée et sans secousse plutôt qu'un claquement soudain.

Une petite valve ou un orifice interne au niveau du piston contrôle le flux de gaz entre les chambres lorsque la tige se déplace, ce qui produit le mouvement doux et amorti caractéristique des ressorts à gaz. Les joints autour de la tige et du piston maintiennent le gaz sous pression contenu pendant toute la durée de vie de la bouteille, et c'est l'usure progressive de ces joints - et non le gaz lui-même qui s'épuise dans des conditions normales d'utilisation - qui finit par faire perdre à la bouteille de gaz sa force de levage.

À quoi servent les ressorts à gaz

Les ressorts à gaz sont utilisés partout où un mouvement de levage ou d'amortissement contrôlé et autoportant est nécessaire sans moteurs, système hydraulique ou contrepoids manuel. Leur combinaison de force constante, de taille compacte et de fonctionnement sans entretien en fait un choix par défaut dans la conception de meubles, d’équipements automobiles et industriels.

• Mobilier : fauteuil inclinable et siège de bureau réglable en hauteur, portes d'armoires et de trappes qui maintiennent leur position lorsqu'elles sont ouvertes
• Automobile : hayons, hayons, capots et couvercles de coffre qui se soulèvent et se maintiennent sans accessoires manuels
• Équipements industriels : protections de machines, panneaux d'accès, portes d'armoires de commande et couvercles d'inspection
• Équipement médical et de laboratoire : tables réglables, sections de lit d'hôpital et enceintes pour équipements
• Équipement agricole et lourd : capots de moteur, portes de cabine et ensembles de capot sur tracteurs et camions

Tapezs de vérins à gaz

Explication des composants du vérin à gaz

• Tube du cylindre : le boîtier extérieur scellé qui contient l'azote gazeux et l'huile sous pression
• Pistons : divise le cylindre en deux chambres et se déplace le long du tube à mesure que la tige s'étend ou se comprime
• Tige de piston : la tige en acier poli s'étendant du cylindre qui se connecte à la partie mobile de l'application
• Sceaux : garder le gaz et l'huile contenus autour de la tige et du piston, principal point d'usure tout au long de la durée de vie du cylindre
• Raccords d'extrémité : goujons à rotule, œillets ou supports à chape qui fixent le cylindre à l'application à chaque extrémité
• Vanne/orifice : point de mesure interne qui contrôle le flux de gaz entre les chambres, produisant un mouvement amorti

Calcul de la force du vérin à gaz

La sélection du bon indice de force commence par la géométrie physique de l'application, et non par une supposition de ce qui « semble bien ». Pour une application de levage simple comme un panneau articulé ou une hotte, la force requise dépend du poids du panneau, de son centre de gravité et de l'angle de montage du cylindre par rapport à la charnière — plus le point de montage du cylindre est éloigné de la ligne de charnière et plus il s'aligne près du centre de gravité du panneau, moins il faut de force pour le soulever et le maintenir.

Une approche de travail simplifiée : calculez le couple nécessaire pour soulever le panneau au niveau de la charnière (poids × distance de la charnière au centre de gravité), puis divisez ce couple par le bras de levier effectif de la position de montage du vérin pour obtenir la force d'extension requise. Les fabricants publient généralement des tableaux ou des calculateurs de sélection de force pour les configurations courantes de panneaux et de portes, car la géométrie réelle varie considérablement en fonction de la position et de l'angle de montage.

Comment choisir un vérin à gaz

• Force nominale : correspondre aux exigences de portance calculées, généralement avec une marge de sécurité prise en compte
• Longueur de course : la distance que la tige doit parcourir entre les positions complètement fermées et complètement ouvertes
• Style de montage : goujon à rotule, œillet ou chape, adapté au matériel de montage disponible sur l'application
• Exigence de verrouillage : si l'application doit rester dans des positions intermédiaires, pas seulement complètement ouverte ou fermée
• Exposition environnementale : revêtements résistants à la corrosion ou construction en acier inoxydable pour une utilisation extérieure, marine ou lavable
• Plage de température de fonctionnement : la pression du gaz et la sortie de force varient en fonction de la température, ce qui est important pour les applications extérieures ou dans des environnements extrêmes

Comment entretenir un cylindre de vérin à gaz

De par leur conception, les vérins à gaz ne nécessitent en grande partie aucun entretien, mais quelques habitudes prolongent la durée de vie et détectent les pannes avant qu'elles ne posent un problème de sécurité. Surveillez la perte progressive de la force de levage, la dérive lente vers le bas sous la charge ou les résidus d'huile visibles sur la tige. — tous signes d'usure des joints permettant à du gaz ou de l'huile de s'échapper, puisqu'une bouteille correctement scellée ne devrait pas perdre de pression dans des conditions normales d'utilisation.

• Gardez la tige de piston polie propre et exempte de poussière, de gravier ou de corrosion, car les dommages superficiels sur la tige accélèrent l'usure du joint.
• Vérifiez périodiquement le matériel de montage pour déceler tout jeu ou usure, ce qui peut introduire une charge latérale pour laquelle le cylindre n'est pas conçu.
• Évitez de dépasser la longueur de course nominale ou la capacité de force, ce qui sollicite les joints au-delà de leur tolérance de conception.
• Remplacez les cylindres présentant une perte de force constante plutôt que d'essayer de les entretenir ou de les remplir : les cylindres à gaz sont des unités scellées qui ne sont pas conçues pour la recharge sur site.
• Soutenez la charge de manière indépendante avant d'entretenir les composants à proximité si le cylindre montre des signes d'affaiblissement, car un cylindre défaillant peut ne pas maintenir le panneau en toute sécurité