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Quando si usa un O-Ring? Le applicazioni dinamiche.

22 Settembre 2020
Tecnica

Sebbene l’O-ring non sia molto indicato per applicazioni dinamiche (lo è piuttosto per quelle statiche) , ci sono settori in cui viene utilizzato per tenute su dispositivi in movimento. Si definiscono applicazioni dinamiche quelle dove le guarnizioni agiscono come divisori sulle superfici di due elementi che si muovono uno rispetto all’altro.

Posiamo dividere le applicazioni dinamiche di un O-ring in lineari alternate e rotanti.

 

Applicazioni dinamiche lineari alternate.

 

Il moto dinamico è dato dallo scorrimento lineare di un elemento rispetto all’altro. In questo tipo di applicazione l’O-ring viene utilizzato come tenuta bilanciandola con una corretta frizione per creare il moto. Date le pressioni in gioco è preferibile montare l’O-ring con dei supporti laterali (chiamati Back-up rings).

Schema grafico tenuta dinamica

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Alcune considerazioni da tenere presente:

Fino a 5 MPa non è necessario utilizzare l’anello di Back-up. Per pressioni più elevate è consigliato utilizzare il Backup.

Il Back-up ring viene posizionato dietro l’O-ring in direzione della pressione ed evita l’effetto di «trafilatura» dovuto alle pressione elevate.

Un Back-up è necessario per un solo movimento (semplice effetto) o due per due movimenti (doppio effetto).

Velocità massima consigliata fino a 0,5 m/s.

 

La presenza del Back-up ring evita l’effetto di “trafilatura” o “estrusione” visibile nella figura che segue. L’eccessiva pressione e un eventuale rammollimento della mescola (dovuto ad esempio all’innalzamento della temperatura) può causare una deformazione eccessiva della sezione spingendola all’interno dello spazio che si crea fra un elemento ed un altro. Il backup-ring crea una “barriera” che contiene l’effetto di deformazione.

Sezione dell'Oring estruso o trafilato

Cause di “estrusione/trafilatura” dell’O-ring:

  • Elevata temperatura di esercizio (con conseguente rammollimento della mescola)
  • Tolleranze degli accoppiamenti
  • Pressione elevata (rispetto alla durezza della mescola)

 

Per garantire la tenuta, la sezione dell’O-ring deve essere compressa con uno schiacciamento iniziale compreso fra il 6 e il 27%.

 

Nel grafico sotto viene illustrata la percentuale di schiacciamento iniziale da applicare all’O-ring in base alla misura della sezione (corda).

 

Applicazioni dinamiche rotanti.

Il principio della tenuta rotante si basa sul fatto che un anello elastomerico allungato si contrae quando viene riscaldato (noto come effetto Joule).

 

L’O-ring viene dimensionato maggiorando il diametro del 2 / 4% rispetto all’albero dove eseguire la tenuta e viene premuto contro l’albero dal diametro esterno della sede, che è dimensionata correttamente, perciò più piccolo rispetto al diametro dell’O-ring.

 

La differenza di dimensioni deforma l’O-rings che presenterà delle ondulazioni con alcuni punti di contatto sull’albero (nel disegno la deformazione dell’O-ring viene amplificata per facilitare la comprensione). I punti di contatto con l’albero garantiranno la tenute mente i punti di non contatto permetteranno una miglior lubrificazione.

 

schema grafico effetto joule su oring

 

Una corretta compressione è necessaria al fine di  ottenere e controllare la corretta forza di tenuta, evitare frizioni troppo elevate che potrebbero compromettere la guarnizione e provocare un consumo eccessivo.

 

Lo schiacciamento in questo caso ha il compito di:

  • Raggiungere lo stato di tenuta
  • Compensare le tolleranze di produzione
  • Regolare l’attrito (per prevenire l’usura)

 

Dubbi? Chiarimenti? Consigli tecnici sul dimensionamento dell’O-Ring per queste applicazioni?

Scrivici, saremo lieti di aiutarti a trovare la soluzione corretta.

 

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