Molas de compressão a gás industriais - Conceção, vantagens e utilizações

As molas de compressão de gás suportam peças móveis ou compensam o peso. São utilizados, por exemplo, para portas, escotilhas ou braços giratórios. Especialmente em engenharia mecânica e engenharia de fábrica, pode ser útil por motivos de segurança fornecer certos componentes e máquinas com escotilhas. As molas a gás suportam a abertura e fecho, especialmente em escotilhas e portas pesadas. Este artigo do blog explica como funcionam, que variantes existem e onde podem ser utilizadas.

Molas de compressão a gás e molas de tensão a gás

O termo mola a gás, ou mola a gás industrial, é utilizado como um termo genérico para molas de tensão a gás e molas de compressão a gás. As molas de compressão de gás consistem num cilindro, um pistão e uma haste do pistão. O pistão ligado à haste do pistão é móvel. O cilindro forma a estrutura da mola de compressão de gás. Dependendo do tipo, podem existir diferentes adaptadores para ligação a outros componentes, por exemplo, pinos roscados, juntas angulares ou braçadeiras. A pressão do gás é predefinida utilizando uma válvula.

As molas de compressão de gás genérico armazenam a energia fornecida quando a haste do pistão é empurrada comprimindo o gás no cilindro, por exemplo, azoto. O gás comprimido pela alteração de volume tem como objetivo recuperar o seu volume original e, assim, gerar uma força de retorno, que empurra o pistão e, assim, a haste do pistão. Quando as molas de compressão de gás estão em repouso, o pistão com a haste do pistão está totalmente estendido.

Os amortecedores de compressão de gás são um tipo especial de mola de compressão de gás. Além de suportar o movimento, uma função de amortecimento é instalada por meio de uma abertura de contrapressão, ou seja, eles regulam a velocidade do movimento de fechamento por compensação de pressão interna, assim simultaneamente amortecedores. Dependendo do design, o óleo também pode ser utilizado para regular a velocidade de impulso. O óleo não compressível é encaminhado através da abertura de contrapressão, que limita o caudal do óleo entre as câmaras separadas pelo pistão. Em combinação com uma câmara adicional cheia de gás, pode ser alcançado um efeito de amortecimento e uma velocidade de movimento limitada do pistão no cilindro.

• Mola de compressão de gás esquerda (1) = só pode ser montada até uma inclinação máxima de 60 °
• Mola de compressão de gás direita (2) = qualquer direção de montagem
• 1 = Peça de montagem
• 2 = Encaixe do cilindro
• 3 = Pistão
• 4 = Haste do pistão
• 5 = Abertura de contrapressão
• 6 = Vedante
• 7 = Guia da haste
• 8 = Óleo
• 9 = Pistão livre
• 10 = Enchimento de gás (compressão)
• A = Câmara A
• B = Câmara B
• C = Câmara C

As molas de tensão de gás são construídas de forma semelhante às molas de compressão de gás. Nestes casos, no entanto, a haste do pistão está no interior do cilindro, inicialmente numa posição descarregada. Quando a haste do pistão é colocada sob carga de tração e o pistão é puxado para fora, o gás, por exemplo, nitrogénio, nas câmaras (A e B) é comprimido. O gás comprimido tenta recuperar o seu volume original e empurra o pistão de volta para a sua posição original.

• 1 = Peça de montagem
• 2 = Encaixe do cilindro
• 3 = Vedante
• 4 = Pistão
• 5 = Abertura de contrapressão
• 6 = Orifício de ventilação
• 7 = Guia da haste
• A = Câmara A (enchida com gás)
• B = Câmara B (enchida com gás)

Design das molas de compressão de gás

Parâmetros importantes para o cálculo das molas de compressão de gás são seus pontos de montagem. Afetam diretamente a função. As molas de compressão de gás apenas cumprem o seu objetivo quando colocadas e dimensionadas corretamente. A escotilha fechada serve como ponto de partida para o cálculo.

Para as escotilhas, a força de expansão necessária da mola de compressão de gás pode, por exemplo, ser calculada da seguinte forma:

• W = Peso das portas, etc. em kg
• A = Distância horizontal entre a dobradiça e o centro de gravidade (o ponto em que todo o peso da escotilha chega a suportar)
• B = Distância vertical entre a dobradiça e o ponto de montagem da mola de compressão de gás
• n = Número de molas de compressão de gás a serem usadas
• F = Força de saída necessária (no comprimento máximo)
• 1 = Porta
• 2 = Linha do eixo

Vantagens das molas de compressão de gás

As molas de compressão de gás têm várias vantagens em relação às molas de compressão convencionais:

• Controlo preciso do movimento: O controlo preciso do movimento é possível graças ao amortecimento ajustável. Não existem paragens abruptas ou vibrações indesejáveis. A força também pode ser ajustada com precisão.
• Durabilidade e fiabilidade: As molas de compressão de gás estão totalmente seladas, razão pela qual são menos suscetíveis ao desgaste e a influências externas.
• Instalação e manutenção fáceis: As molas a gás são de baixa manutenção porque não requerem lubrificação adicional
• Força elevada e quase constante: Apesar do invólucro bastante compacto, as molas de compressão de gás podem gerar forças consideráveis que permanecem quase constantes durante todo o curso. As nascentes de compressão de gás com amortecimento apresentam curva de força dobrada na região de início do efeito de amortecimento.

Várias variantes de molas de compressão de gás

Existem diferentes tipos de molas de compressão de gás para uma gama de aplicações:

• Molas de compressão de gás de bloqueio: As molas de compressão de gás de bloqueio podem ser bloqueadas em várias posições.
• Molas de compressão de gás com cabeça esférica: As molas de compressão de gás com cabeça esférica têm uma cabeça esférica na extremidade da haste do pistão. Isto permite que a mola de compressão de gás seja integrada de forma flexível e móvel.
• Molas de compressão de gás para tampas: As molas de compressão de gás para tampas facilitam a abertura, fixação e fecho das tampas de forma controlada.
• Molas de compressão de gás com pistão flutuante: As molas de compressão de gás com pistão flutuante têm uma construção especial com dois cilindros. O pistão flutuante separa o gás e o óleo um do outro.
• Molas de compressão a gás progressivas e degressivas: Devido à sua força de implementação não linear, molas de compressão de gás progressivas ou degressivas são usadas em portas ou escotilhas muito pesadas. Dependendo do design, fornecem maior apoio no início do curso ou no final do curso.

Molas de compressão de gás do MISUMI

O MISUMI oferece uma variedade de molas a gás industriais diferentes. Isto inclui molas compactas de compressão de gás para aplicações economizadoras de espaço, molas de compressão de gás que permitem cargas iniciais elevadas e uma ampla gama de comprimentos de curso.

A tabela a seguir fornece uma visão geral das molas a gás disponíveis e suas possíveis aplicações:

O MISUMI também fornece molas a gás com dispositivos de segurança integrados:

• OSAS: proteção ativa contra sobrecursos
• USAS: proteção ativa no curso de retorno não controlado
• OPAS: dispositivo de segurança de sobrepressão ativo

OSAS assegura que o gás de nitrogénio interno é libertado durante uma ultrapassagem e, assim, evita que a mola de gás se deforme. USAS evita que os componentes internos da mola a gás se partam e que a haste do pistão seja impulsionada para fora quando o movimento da haste do pistão se tornar incontrolável. O OPAS é uma proteção ativa contra sobrecarga por sobrepressão. Se o óleo da máquina ou outra substância penetrar na mola de gás e causar um aumento anormal da pressão, o OPAS liberta o gás de nitrogénio interno e, assim, evita a deformação e/ou falha da mola de gás.

Utilizações de molas de compressão de gás

Além de muitas outras aplicações, as molas a gás também podem ser usadas para dispositivos de segurança. Numa emergência, podem, por exemplo, ser utilizados para abrir portas de saída de emergência ou escotilhas de emergência de forma rápida e controlada. As molas de compressão de gás podem ajudar no posicionamento e fixação das peças de trabalho durante a montagem ou com dispositivos de teste.

As molas de compressão de gás também podem ser instaladas diretamente num sistema composto, por exemplo, com um visor de controlo de pressão. Isto permite um controlo preciso da força da mola e aumenta a segurança. O MISUMI oferece todos os componentes necessários para este fim.

Recomenda-se a seguinte sequência ao selecionar os componentes individuais:

• Primeiro, é selecionada a mola de compressão de gás adequada.
• O acoplamento apropriado (ou adaptador) é selecionado dependendo de quantas conexões devem ser conectadas à mola de compressão de gás.
• O passo seguinte é selecionar as mangueiras de tecido.
• Por último, a unidade de controlo de pressão ou a unidade de monitorização é selecionada. Estão disponíveis com até 16 ligações.

Este sistema composto pode ser construído da seguinte forma, por exemplo:

• 1 = Mola de compressão de gás
• 2 a 4 = Adaptador
• 5 = Mangueira de tecido
• 6 = Grampo para conexão
• 7 = Unidade de controlo de pressão

Instruções de instalação e segurança

As molas de compressão e tensão de gás industriais só estão aprovadas para utilização industrial e não estão aprovadas para instalação em veículos motorizados. A instalação incorreta, a utilização em ambientes húmidos ou no exterior e a modificação da pressão do gás ou do cilindro podem levar a avarias e acidentes graves, incluindo explosões. As molas de compressão de gás são fornecidas com uma pressão predefinida e destinam-se a ser utilizadas com esta pressão predefinida. Esta pressão não deve ser alterada. As molas de compressão de gás com defeito devem ser substituídas imediatamente. Use óculos de segurança ao remover e substituir a unidade. A mola de compressão deve ser despressurizada antes da eliminação. Por motivos de segurança, o gás comprimido deve ser libertado primeiro da mola.

As molas a gás contêm gás de alta pressão. Por conseguinte, é particularmente importante observar determinadas regras ao utilizá-las e instalá-las. Por conseguinte, nunca devem ser modificados, aquecidos de qualquer forma (por exemplo, por soldadura, fusão) ou desmontados. A temperatura ambiente também é um fator decisivo para uma utilização segura. As molas a gás que são aquecidas a 80 °C podem explodir ou os vedantes instalados internamente podem ser danificados, o que leva a fuga de gás e perda de função. Recomenda-se uma distância de convecção de aproximadamente 2 mm em cada lado da mola para dissipar o calor. Evite o contacto com os orifícios de montagem.

Erros frequentes que podem causar danos ou fuga de gás:

• Exerce-se uma carga oblíqua ou uma carga transversal.
• A mola a gás não está fixa com parafusos.
• A pressão na haste do pistão não é exercida sobre toda a superfície.
• A superfície de contacto da haste do pistão está deformada.
• Foi aplicada uma grande quantidade de lubrificante (especialmente lubrificantes à base de cloro).
• A mola a gás entrou em contacto com humidade, vapor ou químicos.
• O gás foi reabastecido ou a pressão foi ajustada.
• O cilindro estava desligado da terra.
• A mola a gás é utilizada ou armazenada no exterior ou num local húmido.