Cilindros de dupla ação são atuadores bidirecionais lineares que utilizam os diferenciais de pressão para converter a energia de ar comprimido em energia mecânica. A extensão e a retração de uma haste de pistão em consequência da introdução de quantidades variadas de ar comprimido em um sistema fechado do cilindro, são as funções básicas de todos os modelos.

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Ao contrário daqueles de simples efeito, os de dupla ação oferecem movimento ativado em duas direções, em vez de uma. Os recursos mecânicos deste tipo de cilindro permitem seu uso em uma série de indústrias para aplicações variáveis. Automotivas, construção civil, processamento de alimentos e embalagens, metalurgia, mineração, têxteis e as indústrias florestais, todos utilizam sistemas de dupla ação como atuadores de válvulas, portas de elevação, gruas, máquinas, tomadas, motores e portas. Como esses mecanismos utilizam apenas o ar comprimido para abrir, fechar, empurrar, puxar e levantar produtos e equipamentos, eles fornecem uma solução econômica e ambientalmente amigável para muitas operações mecânicas. Esses dispositivos variam no tamanho de uma fração de polegada, quando estendidos até seu limite e operam com as pressões de ar tão baixas quanto em relação ao seu peso por polegada quadrada em ou várias centenas. Além disso, diversas carcaças e tipos diferentes de corpos, tais como tirante, corpo liso, retangular, de giro e múltiplos são amplamente disponíveis no mercado. Estas opções, tanto padrão quanto customizadas garantem a fácil instalação e integração e suas fontes de ar correspondentes nos espaços de trabalho pré-existentes.

Apesar de existirem muitas opções de cilindros de dupla ação no mercado, sua construção e os processos básicos mantém-se relativamente uniforme. O cilindro em si é um dispositivo de tubo redondo ou retangular, com uma pequena entrada de ar e válvula de escape em cada extremidade. Este cilindro abriga um ou mais pistões com hastes em anexo. Um orifício através do qual a haste é estendida também é necessária em uma ou ambas as extremidades. Diversos selos são colocados em torno da cabeça do pistão e das válvulas de fluxo de ar para assegurar que o ar não escape de dentro para fora ou de um compartimento para o outro, o que causa uma perda de pressão e diminui sua funcionalidade. A cabeça do pistão e as válvulas de fluxo de ar asseguram que o ar não escape, haja saída ou mova de um compartimento para o outro, causando uma perda de pressão e diminuição da funcionalidade. Quando o cilindro está em uso, o ar comprimido é inserido em um dos lados do cilindro. O ar de trabalho atua alternadamente em ambos os lados da face do pistão ou êmbolo. Quando o ar é inserido cria-se uma energia linear que move o pistão para o extremo oposto, que por sua vez, esgota o ar no extremo oposto também. Isso amplia a haste, permitindo-lhe cumprir o seu propósito mecânico. A haste é retirada quando o ar é forçado para o lado oposto do cilindro e esgotado do outro. O grau de extensão e retração da haste se correlaciona com a quantidade de ar comprimido introduzido no eixo do cilindro fechado. Este comprimento, conhecido como curso, é uma das mais importantes considerações ao selecionar o cilindro de ar adequado para uma determinada aplicação. Considerações adicionais incluem o material de construção dos componentes internos do cilindro, faixa de pressão, diâmetro, opções de montagem e o tamanho da máquina.