Vérins de vérin à gaz pour chaise de bureau : classes, sécurité et remplacement

Un vérin à gaz est un ressort à gaz de précision, pas un simple tube d'air comprimé

Le composant qui ajuste la hauteur d'une chaise de bureau est un vérin à gaz, un ressort à gaz scellé et autonome qui utilise de l'azote sous pression et une valve doseuse pour supporter et ajuster le poids de l'utilisateur assis. Lorsque le levier d'actionnement est enfoncé, il ouvre une vanne à l'intérieur du cylindre qui permet à l'azote de circuler entre deux chambres internes à travers un piston. Le la pression du gaz, généralement comprise entre 25 et 40 bars selon la classe de la bouteille, supporte jusqu'à 150 kilogrammes dans les unités lourdes . Le boîtier extérieur est un tube en acier étiré avec précision avec une tige de piston chromée qui doit maintenir une finition de surface de 0,1 micron Ra ou plus fine à l'interface du joint. Toute égratignure, piqûre ou point de corrosion sur la surface de cette tige détruira le joint interne en polyuréthane au bout de centaines de cycles d'actionnement, provoquant l'affaissement progressif du fauteuil sous la charge. Le cylindre ne contient pas de ressort hélicoïdal et ne repose pas sur une compression mécanique ; la force de levage provient entièrement de l'azote sous pression agissant contre la zone différentielle de la section transversale de la tige de piston à l'intérieur du corps du cylindre.

Normes de sécurité et système de classes qui définit la capacité de charge

Vérins de levage à gaz pour chaise de bureau sont classés par classes de sécurité définies dans le Normes internationales DIN 4550 et EN 16955 , qui spécifient les exigences dimensionnelles, l'épaisseur de paroi, les limites de charge de gaz et les tests d'éclatement obligatoires. Les cylindres de classe 1 ont un diamètre de tube extérieur de 28 millimètres avec une épaisseur de paroi de 1,5 millimètres, adaptés aux applications légères jusqu'à 80 kilogrammes. Les cylindres de classe 2 utilisent un tube de 28 millimètres avec une paroi plus épaisse de 2,0 millimètres, augmentant ainsi la marge d'éclatement. Les cylindres de classe 3 atteignent un tube extérieur de 38 millimètres avec une paroi de 2,0 millimètres, la spécification la plus courante pour les chaises de bureau standard évaluées à 120 kilogrammes. Les cylindres de classe 4, la qualité la plus lourde, utilisent un tube de 40 millimètres ou plus avec une épaisseur de paroi minimale de 2,5 millimètres et sont testés pour supporter des charges dynamiques dépassant 150 kilogrammes avec une pression d'éclatement minimale de 120 bars . L'indice de classe est généralement gravé au laser sur le boîtier extérieur ou imprimé sur une étiquette adhésive. L'installation d'un cylindre de classe 2 dans un fauteuil conçu pour la classe 4 place l'utilisateur sur un composant fonctionnant au-delà de sa marge de sécurité : le cylindre peut ne pas éclater immédiatement, mais les cycles de fatigue à charge élevée réduisent sa durée de vie de plusieurs années à plusieurs mois.

La chaise coulante et comment le joint interne échoue

Le symptôme le plus courant d’un vérin à gaz défaillant est une chaise qui s’enfonce progressivement lorsqu’elle est occupée et nécessite un réajustement périodique. Cet échec est dû à un joint de piston interne qui ne maintient plus de barrière étanche aux gaz entre les deux chambres de pression . Le joint, généralement un joint à lèvres en polyuréthane ou un joint torique alimenté par la pression du gaz elle-même, se dégrade sous l'effet combiné de l'usure due au cycle de la tige de piston, de la dégradation chimique due à la pénétration de l'humidité et de la compression résultant de longues périodes de charge statique. Lorsque le joint fuit, l'azote migre de la chambre haute pression vers la chambre basse pression autour du piston, égalisant la pression des deux côtés et éliminant la force différentielle qui soutient le siège. Le cylindre contient toujours du gaz (il ne s'est pas évacué dans l'atmosphère), mais l'équilibre de pression interne signifie que la tige du piston ne s'étend plus sous la charge. Ce mode de défaillance est non réparable ; le cylindre est une unité scellée, soudée et fermée en usine , et aucun kit de joints disponible dans le commerce n'existe pour le reconstruire. La seule mesure corrective est le remplacement par un nouveau cylindre de la classe et des spécifications dimensionnelles correctes.

Mesurer le cylindre pour déterminer la taille de remplacement correcte

Les vérins à gaz des chaises de bureau ne sont pas universellement interchangeables. Trois dimensions critiques doivent correspondre pour qu'un cylindre de remplacement s'adapte à la base de la chaise et au mécanisme du siège. Le Le diamètre extérieur du tube détermine le montage dans la douille conique de la base de la chaise. , 28 millimètres et 38 millimètres étant les deux tailles prédominantes. La longueur de course, mesurée lorsque la tige chromée exposée se déplace de complètement rétractée à complètement déployée, détermine la plage de réglage de la hauteur du fauteuil et mesure généralement 60, 80, 100 ou 120 millimètres. Le raccord d'extrémité de tige de piston, qui s'insère dans le mécanisme du siège, est disponible en deux configurations standard : une conception à actionnement supérieur où le bouton d'actionnement dépasse du haut de la tige et est pressé par une plaque de levier dans le mécanisme, et une conception à actionnement latéral où la tige a une rainure ou un plat usiné qui engage un actionneur de câble à traction latérale. Mesurer le cylindre existant avant de commander un remplacement est la seule étape qui évite la frustration de recevoir une pièce qui ne convient pas. Le protocole de mesure est simple : mesurez le diamètre du tube extérieur avec des étriers au niveau de la section non conique, mesurez le diamètre de la tige chromée, mesurez la longueur de course exposée depuis le haut du tube extérieur jusqu'au dessous du raccord d'extrémité de tige avec la tige complètement déployée, et photographiez la configuration de l'extrémité de tige pour correspondre au type d'actionnement.

Cône de la douille de base et raison pour laquelle les cylindres coincés résistent au retrait

La connexion cylindre-base est un cône autobloquant, généralement un Cône de style Morse avec un angle inclus de 1 à 2 degrés . Lorsque la chaise est assemblée en usine, le cylindre est enfoncé dans la base avec plusieurs centaines de kilogrammes de force, créant ainsi un verrouillage par friction métal sur métal qui ne nécessite ni filetage ni fixation. Au fil des années d'utilisation, la corrosion de contact au niveau de l'interface conique soude efficacement le cylindre à la base, c'est pourquoi le retrait d'un cylindre coincé nécessite beaucoup plus de force que l'installation. Le cône est conçu pour se resserrer davantage sous charge : chaque fois que l'utilisateur s'assoit, le cylindre est enfoncé microscopiquement plus profondément dans la douille ; de sorte qu'un cylindre en service depuis cinq ans sera plus fermement coincé qu'un cylindre nouvellement installé.

Techniques de suppression et outils qui fonctionnent réellement

Le retrait d'un vérin à gaz d'une base de chaise nécessite de surmonter le verrouillage conique sans endommager la douille de base, qui est généralement en fonte d'aluminium ou en nylon renforcé de verre. La méthode la plus efficace utilise un clé à tube appliquée sur le corps du cylindre avec la base de la chaise inversée et renforcée . Les mâchoires dentelées de la clé à tube mordent dans le tube extérieur en acier du cylindre et une rotation brusque brise la liaison conique. De l'huile pénétrante appliquée sur le dessus de la douille de base et laissée pénétrer dans le joint conique pendant 30 minutes avant de tenter de le retirer peut faire la différence entre un cylindre qui se libère avec un effort modéré et un autre qui nécessite des mesures extrêmes. Pour les cylindres qui restent coincés après la méthode de clé à tube, un marteau à coup mort appliqué sur le corps du cylindre tout en maintenant la pression de rotation avec la clé délivre le choc nécessaire pour briser la liaison de corrosion de contact. Le cylindre est ensuite retiré du mécanisme de siège à l'aide d'une technique similaire de clé à tube ou, pour les cylindres à actionnement supérieur, en frappant la tige de piston exposée avec un marteau et une dérive après avoir retiré la plaque de siège.

• Retirez d'abord la base du fauteuil du cylindre, puis retirez le cylindre du mécanisme du siège. Tenter les deux simultanément complique le processus.
• Un maillet en caoutchouc ne suffit pas pour retirer le cylindre. Utilisez un marteau à coup mort avec un poids de tête d'au moins 1 kilogramme pour une transmission efficace des chocs.
• Protégez la surface de la tige chromée lors du retrait. Une seule égratignure profonde due à un contact inapproprié avec l'outil ruinera un nouveau cylindre lors de l'installation.
• Ne chauffez pas le cylindre ou la base avec une torche. L'azote sous pression à l'intérieur du cylindre se dilate dangereusement avec la chaleur et la base en aluminium peut se fissurer sous l'effet du stress thermique.

Procédure d'installation et évitement des dommages prématurés aux joints

L'installation d'un nouveau vérin à gaz est mécaniquement plus simple que son retrait, mais comporte des exigences spécifiques qui évitent d'endommager immédiatement la nouvelle pièce. La douille de base doit être propre et exempte de bavures, de corrosion ou de restes du revêtement extérieur du cylindre précédent. Tout défaut surélevé à l'intérieur de la douille rayera le tube extérieur du nouveau cylindre lors de l'installation et créera potentiellement une augmentation des contraintes. Le cylindre est inséré dans la douille de base puis mis en place par frapper le haut du corps du cylindre avec un marteau à coup mort à face souple, et non en frappant la tige du piston . Frapper la tige transmet la force d'impact directement dans l'ensemble joint interne et valve, ce qui peut provoquer des dommages immédiats au joint et un cylindre flambant neuf qui fuit dès le premier jour d'utilisation. La méthode correcte consiste à placer un bloc de bois ou une dérive en plastique contre le bord supérieur du tube extérieur du cylindre et à frapper ce bloc, en enfonçant le corps du cylindre dans la douille conique sans charger les composants internes. Une fois le cylindre bien en place dans la base, le mécanisme du siège est abaissé sur la tige du piston et fixé selon la conception spécifique du mécanisme du fauteuil.

Configurations de cylindres non standard et sièges de bureau spécialisés

Certaines chaises de bureau, particulièrement les modèles ergonomiques de fabricants tels que Herman Miller, Steelcase et Humanscale, utilisent des vérins à gaz aux dimensions non standard ou à des mécanismes d'actionnement exclusifs. Une chaise Herman Miller Aeron, par exemple, utilise un vérin à actionnement latéral avec un profil d'extrémité de tige spécifique et une longueur de course calibrée en fonction du mécanisme d'inclinaison cinématique du fauteuil . La substitution d'un cylindre générique dans ces fauteuils entraîne une plage de hauteur d'assise incorrecte, une géométrie d'actionnement incompatible ou un siège qui ne peut pas se verrouiller à la hauteur souhaitée. Les chaises à dessin et les sièges à hauteur de tabouret utilisent des vérins à course allongée avec une course totale de la tige supérieure à 200 millimètres, et ces vérins doivent être évalués pour le moment de flexion accru appliqué à la tige lorsque le siège est en extension maximale. Les exigences de classe de vérin s'appliquent également aux conceptions à course allongée, mais la charge de flexion en extension complète doit être calculée en fonction du diamètre de la tige et de la longueur de la bague de guidage interne du vérin pour garantir que l'assemblage répond au même facteur de sécurité qu'un vérin à course standard avec une extension inférieure.

Élimination et risque lié à la pression résiduelle du gaz

Une bouteille de vérin à gaz usagée, même si elle a complètement perdu sa fonction de levage, contient toujours de l'azote sous pression. Le gaz s'est égalisé à l'intérieur mais ne s'est pas évacué et la bouteille reste un récipient sous pression scellé. Percer un vérin à gaz pour relâcher la pression est extrêmement dangereux — la libération soudaine de gaz comprimé peut propulser la perceuse ou le cylindre lui-même avec suffisamment de force pour provoquer des blessures graves. Le cylindre ne doit jamais être incinéré, car la chaleur fera augmenter la pression interne jusqu'à ce que le corps du cylindre se rompe de manière explosive. Une élimination appropriée suit les réglementations locales pour les bouteilles de gaz sous pression. Dans la plupart des juridictions, cela signifie que le cylindre doit être dépressurisé de manière contrôlée par une installation de gestion des déchets équipée pour gérer les ressorts à gaz, ou qu'il peut être renvoyé à un programme de recyclage de mobilier de bureau qui accepte les assemblages de chaises complets. Le cylindre doit être éliminé avec la tige du piston en position étendue, ce qui indique au gestionnaire de déchets que l'unité peut contenir une pression de gaz, plutôt qu'avec la tige comprimée et la charge de gaz cachée.