Anelli di tenuta per alberi rotanti - Sezione tecnica

Caratteristiche dell'alloggiamento

Dal rispetto dei requisiti costruttivi dell’alloggiamento dipende l’efficacia della tenuta statica. 

Quando non rispettati, tra il rivestimento esterno dell’anello di tenuta e la superficie interna dell’alloggiamento può generarsi un passaggio di fluido (percorso secondario di perdita).

La tenuta statica e un piantaggio sicuro sono garantiti quando vengono rispettati i seguenti requisiti:

Tolleranze di lavorazione

L’alloggiamento deve essere costruito con tolleranze UNI ISO H8 (vedi tabella tolleranze ISO negli allegati); il diametro esterno degli anelli di tenuta ha una tolleranza impostata in base alla tolleranza della sede e questo assicura un accoppiamento stabile fra i due elementi. 

Dimensioni dell’alloggiamento

Le dimensioni ottimali della sede, intese come ingombro assiale e relativi raggi di raccordo, sono indicativamente espressi nella tabella xx seguente e correlati all’altezza b dell’anello di tenuta:

Rugosità

Rugosità inferiori o superiori ai limiti riportati in tabella xx sotto sono errate in quanto possono causare rispettivamente sfilamenti delle guarnizioni dalle sedi (per l’effetto vibrazioni) o danneggiamenti delle superfici in gomma. 

A maggiore garanzia, è sempre consigliabile realizzare uno spallamento su cui l’anello di tenuta faccia battuta.

Per gli anelli di tenuta con rivestimento esterno completamente in gomma (ST, RT), Il grado di finitura superficiale dell’alloggiamento deve essere compreso tra 1,6 µm e 3,2 µm Ra oppure < 16 µm Rmax (tab. xx)

Per anelli di tenuta con esterno in metallo (RM, RC) o con metallo parzialmente rivestito in gomma (CRM) i valori di rugosità superficiale dell’alloggiamento devono essere ridotti (tab. xx)

Per anelli di tenuta alloggiati in sedi costruite con materiali, per esempio alluminio, dove è difficile ottenere il grado di rugosità necessario, è consigliato il rispetto dei valori minimi indicati nella tabella xx seguente:

Smusso d’invito 

(Vedi norma DIN 3760 negli allegati).

L’imbocco dell’anello nell’alloggiamento deve venire facilitato da un opportuno smusso, ricavato sull’imbocco della sede, costruito con un angolo maggiore di 10° e non superiore a 20° (vedi fig. 43).

Qualora l’insufficiente spazio a disposizione non ne consenta la costruzione secondo la tabella xx più sopra, è importante che le sue dimensioni minime siano:

- di almeno 1,3 mm di profondità per anelli con altezza fino a 10 mm 

- di almeno 1,8 mm per anelli con altezza superiore a 10 mm

Non si devono avere bave di lavorazione o spigoli vivi. 

Materiali

I materiali più comunemente usati nella costruzione delle sedi di alloggiamento degli anelli di tenuta sono i seguenti: 

- acciaio al carbonio, temprabile, comunemente usato nell’industria meccanica 

- ghisa, tipo GGG, GG, GS, GTS

- metalli non ferrosi e leghe metalliche non ferrose, tipo alluminio G-AlMg

- plastica, 

Il basso coefficiente di dilatazione termica è il parametro più indicato per la scelta del materiale più adatto alla costruzione della sede. E’ necessario quindi prestare attenzione in quanto varia notevolmente nei materiali sopra indicati.

Dilatazione termica

Durante il funzionamento di un sistema, si possono registrare temperature anche molto alte da cui derivano differenti variazioni dimensionali di tutti i componenti in relazione al differente grado di dilatazione termica dei materiali di cui sono composti.

Le variazioni dimensionali possono essere calcolate mediante la formula generale della dilatazione termica lineare:

∆L = α · ∆T · L0 [mm]

Ai fini della tenuta statica, in un errato abbinamento di materiali tra sede e anello di tenuta come ad esempio sede in alluminio/anello con metallo esterno (RM), la grande differenza di dilatazioni termiche tra l’alluminio e il ferro è causa di una riduzione della forza di piantaggio e di possibili conseguenze negative quali:

- instabilità 

- perdite di fluido 

- movimenti o sfilamenti dell’anello

In relazione alla temperatura di funzionamento è importante quindi prestare attenzione nella scelta dei componenti con i loro relativi materiali. 

Per sedi costruite in materiale non ferroso o in plastica è consigliabile l’uso di anelli di tenuta con il diametro esterno completamente rivestito in gomma (tipo ST, RT). Questo tipo di anello segue meglio la dilatazione della sede grazie alla maggiore interferenza e alla maggiore dilatazione termica.

In generale, sedi in acciaio o in ghisa, combinati con anelli di tenuta con esterno in gomma, offrono i migliori vantaggi dal punto di vista termico.

Rigidità

Per sedi a parete sottile o per sedi di cuscinetti costruite in materiali morbidi (ad es. leghe leggere), a garanzia di stabilità, può rendersi necessario adottare interferenze differenti tra anello ed alloggiamento. 

Le tolleranze dovranno quindi essere definite da prove pratiche di montaggio.

Sede in due parti

Nelle sedi costruite in due parti, la tenuta statica nei punti di giunzione può essere ottenuta con l’impiego di un anello di tenuta a fascia esterna completamente gommata, tipo ST e RT. La buona deformabilità dell’elastomero e la sua capacità di adattamento alle irregolarità e ai vuoti superficiali, garantisce una sufficiente sigillatura anche in presenza di piccoli disallineamenti tra i piani di giunzione.

Sede condivisa

Se un componente (es.: cuscinetto) deve essere montato passando attraverso la sede di un anello di tenuta, questa può venire danneggiata. In questi casi è opportuno scegliere un anello e relativa sede con il diametro esterno maggiore di quello del cuscinetto.