Quando si dovrebbe prendere in considerazione una tenuta per albero in acciaio inossidabile con PTFE?

Le tenute per olio in elastomero convenzionali sono adatte a un’ampia gamma di apparecchiature industriali, ma non tutte le applicazioni rotanti prevedono temperature moderate, velocità moderate e lubrificanti compatibili. Quando le condizioni operative diventano più gravose, potrebbe valere la pena considerare una tenuta per albero in PTFE con struttura in acciaio inossidabile.

Il motivo non è semplicemente che il PTFE è un materiale «a prestazioni superiori». Le sue caratteristiche di basso attrito e la sua ampia resistenza chimica lo rendono adatto ad applicazioni in cui il labbro in elastomero convenzionale incontra limiti.

Dove le tenute in gomma convenzionali possono risultare problematiche

Un labbro di tenuta in gomma tradizionale dipende da un contatto elastico controllato con l’albero. Quando la temperatura, la velocità, l’esposizione chimica o altre condizioni operative diventano più severe, il materiale e la geometria del labbro assumono un’importanza crescente.

Un’elevata velocità dell’albero può aumentare il calore generato per attrito. Alcuni fluidi possono inoltre mettere alla prova la compatibilità di un elastomero. In questi casi, passare da un composto di gomma a un altro potrebbe essere utile, ma non sempre soddisfa completamente i requisiti operativi.

La soluzione deve quindi tenere conto sia del materiale sia della struttura della tenuta.

Cosa offre il PTFE nella progettazione

Il PTFE presenta un basso coefficiente di attrito e un’ampia resistenza chimica rispetto a molti elastomeri convenzionali. Queste proprietà risultano utili in applicazioni rotanti impegnative.

Lo strato in PTFE può ridurre il calore generato dall’attrito e l’usura del labbro di tenuta e può anche ampliare la compatibilità con diversi fluidi. I materiali di tenuta in PTFE sono offerti per applicazioni che richiedono condizioni particolarmente impegnative e tenute rotanti ad alta velocità e bassa pressione.

Ciò non significa che le tenute in PTFE siano automaticamente adatte a ogni macchina ad alta temperatura o ad alta velocità. È comunque necessario valutare la geometria della tenuta, lo stato dell’albero, il montaggio, la pressione, la lubrificazione e la formulazione specifica del PTFE.

Perché si utilizza l’acciaio inossidabile

La parte in acciaio inossidabile di una tenuta per alberi in PTFE e acciaio inossidabile fornisce la struttura portante della tenuta e garantisce una resistenza alla corrosione utile in ambienti gravosi.

Questo aspetto può essere rilevante per apparecchiature esposte all’umidità, a sostanze chimiche, a cicli termici o ad altre condizioni in cui la struttura circostante richieda una resistenza superiore a quella offerta da un corpo in acciaio al carbonio convenzionale.

La combinazione di un elemento di tenuta in PTFE e di una struttura in acciaio inossidabile soddisfa quindi due esigenze diverse: l’interfaccia di tenuta e l’ambiente meccanico circostante la tenuta.

Tipico Applicazione Settori

Tenute per alberi in PTFE e acciaio inossidabile possono essere considerate in applicazioni quali pompe, compressori, motori, riduttori, ventilatori, macchinari industriali e altre apparecchiature rotanti, dove sono importanti basso attrito, resistenza chimica o condizioni operative impegnative.

NQKSF elenca le tenute per alberi in PTFE e acciaio inossidabile tra i propri prodotti industriali per tenuta e ne descrive applicazioni che includono pompe, motori, riduttori, attrezzature agricole e per costruzioni, trasmissioni per turbine eoliche e altri macchinari industriali.

L’effettiva idoneità dipende comunque dai parametri operativi. Una tenuta non deve essere scelta unicamente perché l’attrezzatura appartiene a uno di questi settori industriali.

Il PTFE non elimina la necessità di una progettazione corretta dell’albero

Un equivoco comune è ritenere che una tenuta in PTFE possa compensare condizioni scadenti dell’albero.

Non può farlo.

La superficie dell'albero, la durezza, la concentricità, la geometria di installazione e la direzione di tenuta influenzano ancora le prestazioni di una tenuta rotante. Le formulazioni in PTFE con cariche abrasive richiedono inoltre particolare attenzione al materiale della superficie abbinata.

Per questo motivo, il PTFE va considerato parte integrante di un sistema di tenuta progettato, e non semplicemente un sostituto dell'NBR o dell'FKM.

Scelta del materiale in base alla macchina

Una tenuta in PTFE con albero in acciaio inossidabile diventa rilevante quando l'applicazione richiede caratteristiche che una tenuta elastomerica convenzionale potrebbe non garantire in modo efficiente, in particolare nei casi in cui assumono importanza l'attrito, l'esposizione chimica, la temperatura o la velocità.

La scelta corretta inizia comunque dalle effettive condizioni operative della macchina. Temperatura, velocità dell'albero, pressione, fluido, materiale dell'albero, stato della superficie e spazio disponibile per l'installazione devono essere tutti presi in considerazione prima di decidere la struttura e il materiale della tenuta.

Per le attrezzature che operano in condizioni gravose, questo approccio basato sull’applicazione è più utile rispetto alla scelta di una guarnizione semplicemente perché il suo materiale presenta una specifica superiore sulla carta.