Scanalature per O-ring

Scegliere il tipo di alloggiamento dell’O-ring: quale gola è adatta alla vostra applicazione?

Due domande determinano la scelta del giusto tipo di alloggiamento dell’O-ring. I componenti si muovono l’uno rispetto all’altro? In tal caso si tratta di dimensioni della gola dinamiche. In caso contrario: dimensioni della gola statiche. Nelle applicazioni statiche, è poi la costruzione a determinare quale tipo di gola sia il più adatto. La tabella seguente lo mostra direttamente.

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Tenuta statica con O-ring: cinque tipi di alloggiamento e dimensioni della gola

Nella tenuta statica con O-ring, dopo il montaggio i componenti non si muovono più l’uno rispetto all’altro. La compressione è compresa tra il 15 e il 30% del diametro della corda. Non c’è usura dovuta al movimento, ma questo non significa che le dimensioni di montaggio statiche siano più semplici: una geometria della gola errata o una superficie di tenuta ruvida provocano perdite tanto quanto nelle applicazioni dinamiche, solo che la causa è più difficile da individuare perché non si verifica un’usura visibile.

La scelta standard per le connessioni cilindriche è la compressione radiale statica: gola nello stelo o nell’alesaggio, con l’anello compresso radialmente. Per le connessioni piane come coperchi e flange si applica invece la compressione assiale, in cui la direzione della pressione determina su quale lato della gola deve trovarsi l’anello. Entrambi i tipi sono descritti nella pagina sulla tenuta statica con O-ring, inclusa una tabella comparativa e i requisiti comuni relativi alla superficie e al gioco.

Tre forme di gola speciali sono disponibili per situazioni specifiche. La gola trapezoidale trattiene l’anello dopo il posizionamento, rendendo più semplice il montaggio sopra testa. La gola triangolare è una soluzione costruttiva di emergenza per situazioni con profondità di materiale insufficiente. Per la tenuta nel vuoto si applicano tolleranze e valori di rugosità più severi, perché la diffusione delle molecole di gas attraverso la gomma richiede la stessa attenzione della tenuta del confine di pressione stesso. 

Tenuta dinamica con O-ring: dimensioni della gola per idraulica e pneumatica

Nella tenuta dinamica con O-ring c’è un movimento alternato, come nei pistoni e negli steli dei cilindri idraulici e pneumatici. La compressione è volutamente più bassa rispetto alle applicazioni statiche, perché ogni corsa genera attrito e usura. Quanto più bassa è la compressione, tanto più precisa deve essere la superficie di tenuta per garantire comunque la tenuta. Un ulteriore rischio nelle dimensioni di gola dinamiche è il twisting: l’anello ruota nella gola a ogni corsa e alla fine si lacera. Ciò si verifica se la larghezza della gola è troppo ampia o se la compressione è troppo bassa.

Nell’idraulica, il fluido lubrifica l’anello a ogni corsa e la compressione è compresa tra il 9 e il 16%. Nella pneumatica, questa lubrificazione manca completamente: l’aria non fa nulla per l’anello. Questo rende la pneumatica l’applicazione più impegnativa dal punto di vista dell’attrito, nonostante le pressioni di esercizio più basse. Nella pneumatica la compressione è compresa tra il 7 e il 13%, il valore più basso di tutti i tipi di alloggiamento. Entrambi sono descritti nella pagina sulla tenuta dinamica con O-ring e in articoli di approfondimento separati con tabelle dimensionali complete.

Statico vs. dinamico in un solo numero: compressione 15-30% vs. 7-16%. Quanto più bassa è la compressione, tanto più precisa deve essere la superficie di tenuta.

Spazi di installazione dell’O-ring: quattro condizioni costruttive

Oltre alla scelta del tipo di alloggiamento, esistono quattro condizioni costruttive che valgono per ogni tenuta con O-ring, indipendentemente dal tipo di gola. Sono separate dalle tabelle dimensionali, ma sono altrettanto determinanti per il risultato. Nella pratica, uno di questi quattro fattori è quasi sempre la causa quando un anello dimensionato correttamente continua comunque a perdere.

1. Il design della scanalatura determina la geometria di base: scanalatura rettangolare come standard, fianchi della scanalatura con un’inclinazione massima di 5 gradi e raggi di raccordo r1 e r2 che evitano concentrazioni di tensione nella gomma.

2. La finitura superficiale della faccia di tenuta è più spesso la causa della perdita rispetto all’anello stesso: una sola scanalatura di tornitura è sufficiente per creare un percorso di perdita continuo.

3. Lo smusso sul lato di inserimento protegge l’anello durante il montaggio. Senza quell’inclinazione di 15-20 gradi, l’anello scivola su uno spigolo vivo e sviluppa cricche interne che diventano visibili solo più tardi, sotto pressione.

4. La larghezza del gioco tra i componenti determina se la gomma viene estrusa a pressioni più elevate.

Scelta del materiale per le tenute con O-ring

Le dimensioni della gola per O-ring sono uguali per tutti i materiali: le stesse dimensioni di alloggiamento si applicano a NBR, EPDM e FKM. Ma è il materiale a determinare se l’anello resiste al fluido e alla temperatura di esercizio. L’NBR è la scelta standard per olio e acqua fino a +100 °C. L’EPDM viene utilizzato per acqua, vapore e applicazioni esterne. L’FKM resiste a sostanze chimiche aggressive e a temperature fino a +200 °C. Oltre al tipo di gomma, anche la durezza svolge un ruolo: un anello più duro (80 o 90 Shore A) tollera un gioco maggiore a pressioni più elevate, ma richiede una qualità superficiale superiore a basse pressioni.

Verificate la compatibilità del vostro fluido tramite la guida alla resistenza chimica (1.500+ fluidi), la guida alla resistenza materiale-temperatura o l’analisi dei guasti degli O-ring se volete risalire dalla manifestazione di un problema esistente alla sua causa.