Guarnizioni assiali vs guarnizioni radiali: qual è la differenza?

La perdita di fluido è una delle modalità di guasto più comuni nei sistemi idraulici e pneumatici. Selezionare la guarnizione giusta può prevenire le perdite, garantire l'efficienza e prolungare la durata delle apparecchiature.

Le guarnizioni assiali e radiali sono due tipi principali utilizzati in questi sistemi, ma presentano differenze distinte nella progettazione, nella funzione e nell'applicazione. In questo articolo esploreremo le differenze principali tra guarnizioni assiali e radiali e forniremo indicazioni su come scegliere l'opzione più adatta alle tue esigenze specifiche.

Che cosa è una guarnizione radiale

Una guarnizione radiale, nota anche come guarnizione radiale per albero, è un tipo di guarnizione progettata per impedire perdite lungo un albero o un foro dell'alloggiamento in direzione radiale (perpendicolare all'asse dell'albero). Il labbro di tenuta primario di una guarnizione radiale è posizionato ad angolo retto rispetto all'albero, mantenendo un contatto stretto con la superficie dell'albero.

Che cosa è una guarnizione assiale

Una tenuta assiale, a differenza di una tenuta radiale, è orientata con la sua interfaccia di tenuta primaria parallela all'asse dell'albero o lungo la faccia di un foro dell'alloggiamento. Le tenute assiali sono utilizzate per impedire perdite attraverso due componenti della macchina che sono assemblati perpendicolarmente all'albero, come tra un alloggiamento del cuscinetto e un coperchio terminale.

Differenza tra guarnizioni radiali e guarnizioni assiali

Meccanismo

Le guarnizioni radiali, note anche come guarnizioni per alberi, forniscono un effetto di tenuta lungo il raggio di un albero o di un foro di alloggiamento. Sono installate in una ghiandola perpendicolare all'asse dell'albero, con il labbro di tenuta a diretto contatto con la superficie dell'albero. Il labbro di tenuta è energizzato da una combinazione della sua stessa elasticità e della pressione del sistema, mantenendo una tenuta stagna.

Le guarnizioni assiali sigillano lungo l'asse dell'albero. Sono posizionate parallelamente alla faccia di spinta dell'albero, con la tenuta che avviene tra le superfici piatte della guarnizione e l'albero o l'alloggiamento. Le guarnizioni assiali impediscono le perdite mantenendo un contatto faccia a faccia stretto tra le parti accoppiate.

Direzione del movimento

Le guarnizioni radiali sono utilizzate principalmente per sigillare alberi rotanti, adattandosi al movimento circolare. Mentre l'albero ruota, la guarnizione mantiene un contatto continuo per impedire al fluido di fuoriuscire dal sistema o all'ingresso di contaminanti.

Le guarnizioni assiali sono adatte per la tenuta lungo l'asse dell'albero in applicazioni che comportano movimento laterale. Le guarnizioni assiali impediscono perdite mentre l'albero si muove avanti e indietro, mantenendo una tenuta stagna tra le superfici di accoppiamento piatte.

Materiali

Le guarnizioni radiali sono solitamente realizzate in materiali elastomerici quali gomma nitrilica (NBR), fluoroelastomeri (FKM) o poliuretano (PU).

Le guarnizioni assiali possono essere realizzate con un'ampia gamma di materiali, tra cui elastomeri come NBR e FKM, nonché materiali termoplastici come PTFE, poliammide o polietilene.

Forma

Le guarnizioni radiali sono in genere progettate come anelli circolari con una sezione trasversale che include un labbro di tenuta, un inserto metallico per rinforzo e una molla per una forza di energizzazione aggiuntiva. La forma circolare consente alla guarnizione di adattarsi perfettamente all'albero e di mantenere un contatto di tenuta a 360 gradi.

Le guarnizioni assiali hanno spesso una forma a disco piatto o a rondella. Possono essere semplici guarnizioni piatte o design più complessi con più labbri di tenuta o scanalature.

Applicazioni

Grazie ai loro diversi meccanismi e capacità di gestione del movimento, le guarnizioni radiali e assiali trovano applicazione in vari settori industriali. Le guarnizioni radiali sono ampiamente utilizzate in apparecchiature rotanti come:

• Pompe: Per sigillare l'albero rotante e prevenire perdite di fluido
• Scatole del cambio: Per contenere l'olio lubrificante e proteggere dalla contaminazione
• Motori elettrici: Per sigillare l'albero e impedire l'ingresso di polvere o umidità
• Motori per autoveicoli: Per sigillare alberi motore, alberi a camme e altri componenti rotanti

Le guarnizioni assiali sono comunemente impiegate in applicazioni che comportano movimento lineare, come:

• Cilindri idraulici: Per sigillare lo stelo del pistone e prevenire perdite di fluido
• Attuatori pneumatici: Per sigillare il pistone e mantenere la pressione dell'aria
• Steli delle valvole: Per evitare perdite lungo l'albero della valvola
• Compressori: Per sigillare il pistone alternativo e prevenire perdite di gas

Scelta tra guarnizioni assiali e radiali

Design e dimensioni della ghiandola

Le guarnizioni assiali sono solitamente utilizzate in applicazioni con spazi vincolati assialmente, come quelli presenti nei cilindri idraulici, nelle pompe e nelle valvole. La ghiandola per una guarnizione assiale è solitamente una semplice controscanalatura o scanalatura che consente alla guarnizione di essere compressa assialmente.

Le guarnizioni radiali sono adatte per spazi radialmente vincolati, come quelli in alberi rotanti o bielle di pistoni alternativi. La ghiandola per una guarnizione radiale è in genere un foro o una scanalatura che consente alla guarnizione di essere compressa radialmente contro la superficie dell'albero o della biella.

Tipo di movimento

Le guarnizioni assiali sono generalmente più adatte per movimenti statici o lenti alternativi, in quanto possono mantenere una tenuta stagna con un attrito minimo. La compressione assiale della guarnizione contro la superficie di accoppiamento crea un'interfaccia di tenuta robusta.

Le guarnizioni radiali sono ideali per i movimenti rotatori e alternativi ad alta velocità, in quanto possono fornire una tenuta efficace mentre assecondano il movimento dinamico dell'albero o della biella. La compressione radiale della guarnizione contro la superficie in movimento consente di mantenere il contatto e prevenire perdite, anche in caso di elevate velocità di rotazione o frequenti cambi di direzione.

Pressioni di esercizio

Le guarnizioni assiali sono generalmente più adatte per applicazioni ad alta pressione, poiché la compressione assiale della guarnizione crea una forte forza di tenuta che può resistere a differenziali di pressione significativi. Maggiore è la pressione, maggiore è la forza assiale sulla guarnizione, che ne migliora la capacità di tenuta.

Le guarnizioni radiali, pur essendo ancora efficaci a pressioni moderate, possono presentare delle limitazioni in ambienti con pressioni estremamente elevate. La compressione radiale della guarnizione contro l'albero o l'asta potrebbe non fornire una forza di tenuta sufficiente a superare pressioni molto elevate. In tali casi, potrebbero essere necessari elementi di tenuta aggiuntivi o anelli di backup per supportare la guarnizione radiale e impedire l'estrusione o lo scoppio.

Lacune e tolleranze

Le guarnizioni assiali sono più tolleranti per spazi più ampi e tolleranze più ampie, poiché la compressione assiale della guarnizione può adattarsi a qualche variazione nelle superfici di accoppiamento. Ciò rende le guarnizioni assiali una buona scelta per applicazioni in cui è difficile mantenere un allineamento preciso o tolleranze strette.

Le guarnizioni radiali, tuttavia, richiedono un controllo più rigoroso di spazi e tolleranze per garantire una tenuta corretta. La compressione radiale della guarnizione contro l'albero o l'asta si basa su un contatto costante e uniforme tra la guarnizione e la superficie di accoppiamento. Qualsiasi spazio eccessivo o variazione nella superficie può causare perdite o usura prematura della guarnizione.

Finiture superficiali

Le guarnizioni assiali sono generalmente più tolleranti alle finiture superficiali più ruvide, poiché la compressione assiale della guarnizione può aiutare a riempire le irregolarità superficiali e creare una buona interfaccia di tenuta. Ciò rende le guarnizioni assiali un'opzione praticabile per applicazioni in cui ottenere una finitura superficiale molto liscia è poco pratico o proibitivo in termini di costi.

Le guarnizioni radiali richiedono finiture superficiali più lisce per garantire una tenuta adeguata e ridurre al minimo l'usura. Il contatto radiale tra la guarnizione e l'albero o l'asta può essere influenzato negativamente da irregolarità superficiali, causando percorsi di perdita o degradazione accelerata della guarnizione.

Presenza di contaminanti

Le guarnizioni assiali sono generalmente meno sensibili ai contaminanti, poiché la compressione assiale della guarnizione può aiutare a escludere o espellere particelle dall'interfaccia di tenuta. La maggiore forza di tenuta delle guarnizioni assiali può anche aiutare a resistere all'ingresso di contaminanti.

Le guarnizioni radiali, pur essendo ancora efficaci in molti ambienti contaminati, possono essere più vulnerabili a danni o usura da particelle abrasive. Il contatto radiale tra la guarnizione e la superficie rotante o alternativa può creare un percorso per l'ingresso e l'accumulo di contaminanti, con conseguente usura accelerata della guarnizione o perdite. In applicazioni altamente contaminate, potrebbero essere necessarie misure aggiuntive come guarnizioni raschianti per alberi o dispositivi di esclusione per proteggere la guarnizione radiale.