Le perdite di fluido sono una delle cause di guasto più comuni nei sistemi idraulici e pneumatici. Scegliere la guarnizione giusta può prevenire le perdite, garantire l'efficienza e prolungare la durata delle apparecchiature.
Le tenute assiali e radiali sono le due tipologie principali utilizzate in questi sistemi, ma presentano differenze sostanziali in termini di design, funzione e applicazione. In questo articolo, esploreremo le principali differenze tra tenute assiali e radiali e forniremo indicazioni su come scegliere l'opzione più adatta alle vostre esigenze specifiche.
Che cosa è una guarnizione radiale
Una tenuta radiale, nota anche come tenuta radiale per albero, è un tipo di tenuta progettato 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 tenuta radiale è posizionato ad angolo retto rispetto all'albero, mantenendo un contatto ermetico con la superficie dell'albero.
Che cosa è una tenuta 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 superficie del foro di un alloggiamento. Le tenute assiali vengono utilizzate per prevenire perdite tra due componenti della macchina assemblati perpendicolarmente all'albero, ad esempio tra un alloggiamento del cuscinetto e un coperchio terminale.
Differenza tra guarnizioni radiali e guarnizioni assiali
Meccanismo
Le tenute radiali, note anche come tenute per alberi, forniscono una tenuta lungo il raggio di un albero o di un foro di alloggiamento. Sono installate in una flangia perpendicolare all'asse dell'albero, con il labbro di tenuta a diretto contatto con la superficie dell'albero. Il labbro di tenuta è energizzato dalla combinazione della propria elasticità e della pressione del sistema, mantenendo una tenuta ermetica.
Le tenute assiali realizzano la tenuta lungo l'asse dell'albero. Sono posizionate parallelamente alla superficie di spinta dell'albero, con la tenuta che avviene tra le superfici piane della tenuta e l'albero o l'alloggiamento. Le tenute assiali impediscono le perdite mantenendo un contatto faccia a faccia ermetico tra le parti accoppiate.
Direzione del movimento
Le guarnizioni radiali sono utilizzate principalmente per sigillare alberi rotanti, assecondando il movimento circolare. Quando l'albero ruota, il sigillo mantiene contatto continuo per impedire la fuoriuscita di fluido dal sistema o l'ingresso di contaminanti.
Le tenute assiali sono adatte per la tenuta lungo l'asse dell'albero in applicazioni che prevedono movimenti laterali. Le tenute assiali impediscono perdite durante il movimento avanti e indietro dell'albero, mantenendo una tenuta stagna tra le superfici piane di accoppiamento.
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 una gamma più ampia di materiali, tra cui elastomeri come NBR e FKM, nonché materiali termoplastici come PTFE, poliammide o polietilene.
Forma
Le tenute radiali sono in genere progettate come anelli circolari con una sezione trasversale che include un labbro di tenuta, un inserto metallico di rinforzo e una molla per una maggiore forza di energizzazione. La forma circolare consente alla tenuta di aderire 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 alle diverse capacità di gestione del movimento, le tenute radiali e assiali trovano applicazione in diversi settori industriali. Le tenute radiali sono ampiamente utilizzate in apparecchiature rotanti come:
- Pompe: Per sigillare l'albero rotante e prevenire perdite di fluido
- Riduttori: Per contenere l'olio lubrificante e proteggere dalla contaminazione
- Motori elettrici: Per sigillare l'albero e impedire l'ingresso di polvere o umidità
- Motori automobilistici: 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
Progettazione e dimensioni della ghiandola
Le tenute assiali sono tipicamente utilizzate in applicazioni con spazi vincolati assialmente, come quelle presenti in cilindri idraulici, pompe e valvole. Il premistoppa per una tenuta assiale è solitamente una semplice lamatura o scanalatura che consente alla tenuta di essere compressa assialmente.
Le tenute radiali sono adatte per spazi con vincoli radiali, come quelli degli alberi rotanti o degli steli dei pistoni alternativi. La guarnizione di una tenuta radiale è in genere un foro o una scanalatura che consente alla tenuta di essere compressa radialmente contro la superficie dell'albero o dello stelo.
Tipo di movimento
Le guarnizioni assiali sono generalmente più adatte per movimenti statici o lenti, poiché possono mantenere una tenuta stagna con un attrito minimo. La compressione assiale della guarnizione contro la superficie di contatto crea un'interfaccia di tenuta robusta.
Le tenute radiali sono ideali per movimenti rotatori e alternativi ad alta velocità, poiché possono fornire una tenuta efficace assecondando al contempo il movimento dinamico dell'albero o dello stelo. La compressione radiale della tenuta 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 forza di tenuta elevata in grado di 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 tenute radiali, pur essendo efficaci a pressioni moderate, possono presentare dei limiti in ambienti con pressioni estremamente elevate. La compressione radiale della tenuta contro l'albero o lo stelo 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 supporto per supportare la tenuta radiale e prevenirne l'estrusione o la fuoriuscita.
Lacune e tolleranze
Le tenute assiali sono più tolleranti in presenza di giochi più ampi e tolleranze più ampie, poiché la compressione assiale della tenuta può compensare alcune variazioni nelle superfici di accoppiamento. Questo rende le tenute assiali una buona scelta per applicazioni in cui è difficile mantenere un allineamento preciso o tolleranze ristrette.
Le tenute radiali, tuttavia, richiedono un controllo più rigoroso di giochi e tolleranze per garantire una tenuta adeguata. La compressione radiale della tenuta contro l'albero o lo stelo si basa su una compressione costante e uniforme. contatto tra il sigillo e la superficie di accoppiamento. Eventuali spazi o variazioni eccessive nella superficie possono causare perdite o usura prematura della guarnizione.
Finiture superficiali
Le tenute assiali sono generalmente più tolleranti alle finiture superficiali più ruvide, poiché la compressione assiale della tenuta può contribuire a riempire le irregolarità superficiali e creare una buona interfaccia di tenuta. Questo rende le tenute assiali un'opzione valida per applicazioni in cui ottenere una finitura superficiale molto liscia è poco pratico o costoso.
Le tenute radiali richiedono finiture superficiali più lisce per garantire una tenuta adeguata e ridurre al minimo l'usura. Il contatto radiale tra la tenuta e l'albero o lo stelo può essere influenzato negativamente da irregolarità superficiali, causando percorsi di perdita o un deterioramento accelerato della tenuta.
Presenza di contaminanti
Le tenute assiali sono generalmente meno sensibili ai contaminanti, poiché la compressione assiale della tenuta può contribuire a escludere o espellere le particelle dall'interfaccia di tenuta. La maggiore forza di tenuta delle tenute assiali può anche contribuire a impedire l'ingresso di contaminanti.
Le tenute radiali, pur essendo efficaci in molti ambienti contaminati, possono essere più vulnerabili a danni o usura causati da particelle abrasive. Il contatto radiale tra la tenuta e la superficie rotante o alternativa può creare un percorso per l'ingresso e l'accumulo di contaminanti, con conseguente accelerazione dell'usura della tenuta o perdite. In applicazioni altamente contaminate, potrebbero essere necessarie misure aggiuntive, come guarnizioni raschiaolio o dispositivi di esclusione, per proteggere la tenuta radiale.
