Gli anelli di tenuta: i gioielli dell’industria meccanica


L’industria meccanica è un settore portante nella ricerca delle tecnologie più avanzate, che provano a soddisfare le sempre più specifiche esigenze di minimizzazione degli sprechi energetici, attraverso una corretta e precisa progettazione di dettaglio della tenuta meccanica di ogni tipo di macchinario. A tal proposito, ci soffermeremo ad analizzare i cosiddetti “gioielli” dell’industria meccanica di dettaglio, tanto minuti quanto preziosi, che assicurano ancoraggi di ogni tipo e complessità per la tenuta meccanica: gli anelli di tenuta.

Partiamo, innanzitutto, col definire cosa è una tenuta meccanica: essa è un dispositivo applicato ad un macchinario dotato di un albero rotante o un foro di alloggiamento ed ha il compito di trattenere i fluidi contenuti negli ambienti adiacenti, evitando le dispersioni dei fluidi e il corretto funzionamento del macchinario. Le macchine in cui vengono installate le tenute meccaniche sono in genere pompe centrifughe, compressori e mixer. La ricerca ha portato allo sviluppo di diversi tipi di tenute meccaniche: la tenuta statica e quella dinamica, la tenuta a contatto assiale e quella a non contatto, la tenuta meccanica frontale e quella radiale, la cui scelta varia in base alle necessità dovute alla varietà dei macchinari su cui vengono applicate.
La qualità di un sistema di tenuta meccanica è notevolmente influenzata dai componenti, quali l’albero, l’alloggio e il sigillo, che sono direttamente adiacenti al cuscinetto di supporto. I sigilli svolgono un ruolo decisivo nella protezione contro la contaminazione dei cuscinetti. Se si utilizzano tenute inadeguate si può verificare la perdita di una grande quantità di fluido. La soluzione a questi problemi è l’uso dei corretti anelli di tenuta.
Possiamo definire, dunque, un anello di tenuta come un elemento a sezione toroidale, in materiale plastico, che costituisce la guarnizione di un sigillo. Gli anelli di tenuta sono fra i sigillanti più comuni utilizzati nella progettazione di macchine, perché sono economici, facili da realizzare e da installare e notevolmente affidabili. Essi possono sigillare decine di megapascal (migliaia di psi) di pressione. Finché la pressione del fluido che deve essere contenuto non supera la tensione di contatto dell’anello, non può verificarsi nessuna perdita. Fortunatamente, la pressione del fluido contenuto si trasferisce sul materiale dell’anello che è sostanzialmente incomprimibile e la tensione di contatto dell’anello aumenta con l’aumento della pressione del fluido.

Limitazioni

Anche se è stato dichiarato che gli anelli di tenuta offrono un approccio ragionevole per una tenuta idraulica ideale, non deve essere considerata la soluzione univoca a tutti i problemi di sigillatura. E ‘stato messo in evidenza che ci sono alcune limitazioni al loro impiego, come, ad esempio, ad alte temperature, per elevate velocità di sfregamento e per grandi spazi. Il mancato rispetto di queste limitazioni si traduce inevitabilmente in scarse prestazioni di tenuta.
Tutti i metalli su cui un anello di tenuta si muove dovrebbero avere una superficie in acciaio nichelata o cromata, per permettere un’usura minore e un corretto funzionamento. Generalmente, un singolo anello fa da sigillo con la pressione del fluido applicata alternativamente da un lato e poi dall’altro. Tuttavia, in caso di grave carico o di utilizzo in condizioni molto sfavorevoli, la durabilità della guarnizione può essere ampliata progettando il meccanismo in modo che ogni guarnizione sia sottoposta a pressione in una sola direzione.