Come selezionare la guarnizione ad anello elastico giusta in base ai parametri del proprio equipaggiamento?

Nei macchinari rotanti, la guarnizione a labbro (o guarnizione a tenuta dinamica) svolge un ruolo fondamentale nel mantenere la lubrificazione, nel prevenire contaminazioni e nell’assicurare un funzionamento stabile. Molti problemi di perdita non derivano dalla guarnizione a tenuta dinamica in sé, bensì dall’aver trascurato le effettive condizioni operative durante la fase di selezione. Quando fattori quali l’eccentricità dell’albero, la velocità, il mezzo, la temperatura, la pressione o lo spazio disponibile per l’installazione non sono compatibili con la guarnizione a tenuta dinamica, anche la sua sostituzione con una nuova non garantisce un tenuta stabile. Pertanto, comprendere i parametri dell’impianto e selezionare di conseguenza la struttura e il materiale della guarnizione a tenuta dinamica più adatti rappresenta la chiave per assicurare l’affidabilità della tenuta.

Il sigillo a olio scheletrico è solitamente composto da un corpo in gomma, una carcassa metallica e una molla a cerchio. La funzione di tenuta effettiva è svolta dal bordo del labbro, che si basa sulla pressione di contatto contro la superficie dell'albero, sulla formazione di un sottile film d'olio durante la rotazione e sulla rugosità e durezza della superficie dell'albero. La capacità della guarnizione ad olio di operare in modo stabile nel lungo periodo dipende dal fatto che le condizioni operative consentano al labbro di mantenere il film d'olio e il carico di precarico sotto un'usura controllata, piuttosto che semplicemente dal corrispondere delle dimensioni.

Durante la selezione, i parametri dell'equipaggiamento possono essere suddivisi in informazioni di base e punti critici di rischio. Le informazioni di base comprendono il diametro dell'albero, il diametro del foro della carcassa, la larghezza di installazione, la velocità, la temperatura, il tipo di mezzo e la direzione di tenuta. Questi parametri determinano se la guarnizione di tenuta può essere installata correttamente e raggiungere la capacità di tenuta di base. I punti critici di rischio includono l'eccentricità e la concentricità dell'albero, la rugosità e la durezza della superficie, la presenza di segni elicoidali, la possibilità di accumulo di pressione nella cavità, la contaminazione esterna da polvere o fango e la presenza, nelle condizioni di installazione, di smussi e misure protettive. Questi fattori determinano spesso la durata operativa della guarnizione di tenuta e costituiscono la causa principale di molti problemi di perdita.

Dopo aver compreso i parametri dell'attrezzatura, la struttura e il materiale della guarnizione ad anello devono essere scelti in base alle condizioni operative. La velocità è un fattore determinante per la temperatura del labbro e per la stabilità del film d'olio. In condizioni di alta velocità è necessario prestare particolare attenzione alla resistenza al calore del materiale e alle caratteristiche di attrito del labbro, mentre per le attrezzature a velocità media e bassa si pone maggiore enfasi sulla resistenza all'olio e sulla stabilità dimensionale. Anche l'ambiente esterno riveste un'importanza fondamentale. In ambienti polverosi, fangosi o ricchi di particelle, i contaminanti accelerano l'usura del labbro; pertanto, per mantenere un film d'olio stabile sul labbro principale, è opportuno adottare una struttura con labbro antipolvere oppure una protezione esterna aggiuntiva. Anche la composizione del mezzo influisce sulla compatibilità del materiale. Additivi, detergenti o componenti carburanti presenti in oli diversi possono causare gonfiore, indurimento o crettatura della gomma; di conseguenza, prima della selezione è necessario verificare il tipo di mezzo e l'intervallo di temperatura previsto.

Le condizioni di pressione e di ritorno dell'olio sono un altro fattore facilmente trascurato. Le guarnizioni a labbro in gomma (guarnizioni a 'scheletro') sono più adatte a condizioni di pressione nulla o bassa pressione. Se la pressione nella cavità aumenta — ad esempio a causa di fori di drenaggio dell'olio troppo piccoli, livello dell'olio eccessivo o cattiva ventilazione — il labbro di una guarnizione standard potrebbe essere costretto ad aprirsi, causando perdite. In tali casi, è necessario migliorare la struttura di ritorno dell'olio oppure adottare una soluzione di tenuta resistente alla pressione, anziché limitarsi a sostituire la guarnizione.

Lo stato dell'albero ha un impatto diretto sulla durata della guarnizione di tenuta olio. Una rugosità eccessiva accelera l'usura del labbro, mentre una rugosità insufficiente può causare instabilità del film d'olio. Alberi con durezza insufficiente possono sviluppare solchi a causa del contatto con il labbro. La eccentricità o la deviazione radiale dell'albero provocano un carico ciclico sul labbro, rompendo il film d'olio e riducendo le prestazioni di tenuta. Per funzionamenti prolungati o per apparecchiature critiche, si possono prendere in considerazione manicotti antiusura o trattamenti superficiali per migliorare la durabilità e la stabilità dell'albero.

Anche le condizioni di installazione determinano se la guarnizione di tenuta olio può essere montata correttamente. L'assenza di smussi, i bordi affilati dell'albero, le cave per linguette o le filettature possono danneggiare il labbro durante l'installazione. Graffi sul diametro esterno causati dal montaggio a pressione possono anch'essi provocare perdite. Pertanto, nella selezione è necessario considerare lo spazio disponibile per l'installazione e il metodo di assemblaggio, al fine di garantire che la guarnizione di tenuta olio raggiunga correttamente la sua posizione operativa.

Nel complesso, la scelta di una guarnizione a labbro (o guarnizione a tenuta) deve partire dalle condizioni operative dell'equipaggiamento, verificando in sequenza le dimensioni, la velocità, la temperatura, il mezzo, l'ambiente, la pressione, lo stato dell'albero e le condizioni di installazione, per selezionare di conseguenza la struttura e il materiale più adatti. Grazie a un'analisi sistematica, i rischi di perdita possono essere notevolmente ridotti, consentendo al sistema di tenuta di mantenere prestazioni stabili nelle effettive condizioni operative.