Sistemi di Tenuta Idraulica: Funzionamento e Tipologie

La tecnologia delle tenute meccaniche è una combinazione di ingegneria meccanica e proprietà fisiche. In questo articolo, approfondiremo il funzionamento e le tipologie dei sistemi di tenuta idraulica, elementi cruciali per garantire l'efficienza e la sicurezza in numerosi settori industriali.

Componenti e Funzionamento delle Pompe Centrifughe

Per comprendere appieno i sistemi di tenuta, è utile conoscere la composizione di una pompa centrifuga. Iniziamo a vedere da quali parti e componenti è costituita una pompa così da approfondire subito le nostre conoscenze a riguardo. Nell’articolo precedente abbiamo iniziato a conoscere da vicino i sistemi di pompaggio, attraverso una definizione e classificazione delle principali tipologie di pompe comunemente utilizzate nell’industria moderna. Il passo successivo è quello di conoscere le dinamiche di funzionamento e soprattutto la composizione di una pompa centrifuga.

Cassa-stoppa: È un'apertura cilindrica nella struttura della pompa che contiene il sistema di tenuta (baderna o tenuta meccanica) per prevenire perdite del fluido pompato. La funzione primaria della cassa-stoppa è quella di contenere al suo interno un sistema di tenuta (baderna o tenuta meccanica) al fine di contenere o eliminare le perdite del prodotto pompato.
Camicia di raffreddamento: Molte pompe per fluidi ad alta temperatura presentano una camicia di raffreddamento intorno alla cassa-stoppa per evitare malfunzionamenti del sistema di tenuta. In alcune applicazioni, l’alta temperatura del fluido pompato può compromettere seriamente il buon funzionamento del sistema di tenuta contenuto all’interno della cassa-stoppa. È per questo motivo che molte pompe centrifughe progettate per lavorare con fluidi ad alte temperature, presentano una camicia di raffreddamento intorno alla cassa-stoppa.
Camera dei cuscinetti: Struttura che contiene i cuscinetti e altri componenti della parte di potenza della pompa centrifuga. Questa camera, teoricamente, contiene al suo interno anche altri componenti che si trovano nella parte di potenza di una pompa centrifuga.
Scudo di chiusura: Componente meccanico che permette l'assemblaggio tra la sezione idraulica e la sezione di potenza della pompa centrifuga. Lo scudo di chiusura della parte idraulica è un componente realizzato meccanicamente che permette l’assemblaggio tra la sezione idraulica di un pompa centrifuga alla sua sezione di potenza.
Albero: Trasmette energia dal motore al fluido tramite la rotazione della girante. L’albero di una pompa centrifuga è utilizzato per trasmettere energia (potenza) dal motore al fluido attraverso la rotazione della girante.
Cuscinetti radiali: Forniscono supporto radiale, mantenendo l'albero in posizione verticale. I cuscinetti che forniscono un supporto radiale vengono definiti cuscinetti radiali. Questi cuscinetti mantengono l’albero in posizione quando è sottoposto a movimenti dal basso verso l’alto o viceversa.
Cuscinetti assiali reggispinta: Stabilizzano assialmente l'albero, prevenendo movimenti longitudinali. I cuscinetti che stabilizzano assialmente l’albero sono chiamati cuscinetti assiali reggispinta. Questi cuscinetti stabilizzano l’albero quando è soggetto a movimenti in avanti e indietro. Generalmente i cuscinetti assiali reggispinta sono collocati vicini al semi-giunto di accoppiamento.

Tipologie di Sistemi di Tenuta

Esistono diverse tipologie di sistemi di tenuta, ognuna adatta a specifiche applicazioni e condizioni operative.

O-Ring

Il termine o-ring definisce un anello a sezione circolare utilizzato come guarnizione. Gli O-ring sono progettati per essere inseriti in appositi alloggiamenti e compressi durante l’assemblaggio di due o più parti. Gli O-ring sono utilizzati come tenute secondarie in modo statico nei sistemi idraulici.

Tenute a Labbro

Le tenute a labbro servono a proteggere le parti mobili mantenendo il fluido all’interno dell’alloggiamento e impedendo la contaminazione da parte di sporco o altri liquidi. Il termine tenuta a labbro è generalmente utilizzato per riferirsi a guarnizioni per alberi rotanti o radiali. Le tenute a Labbro sono utilizzate principalmente nel caso di applicazioni meno gravose rispetto al corrispettivo a soffietto.

Gli anelli di tenuta per alberi rotanti sono comunemente detti anche paraolio. Spesso si tende a considerarli due elementi diversi, in realtà si tratta della medesima cosa. Le dimensioni di una tenuta rotante sono diametro esterno, interno ed altezza. Il montaggio delle tenute avviene solitamente in posizione fissa all’interno di un’apposita sede del corpo, e il movimento strisciante avviene tra l’albero rotante e l’anello interno.

Gli anelli di tenuta per alberi rotanti sono la forma di protezione cuscinetti più utilizzata, in quanto si tratta della più economica. Sono utilizzati fin dagli inizi del 1900 ed utilizzano un labbro, generalmente realizzato in NBR, che lavora sull’albero. Quest’ultimo, in sostanza, ruota all’interno dell’anello di tenuta.

Tenute Meccaniche

Nel caso delle pompe esistono diverse tipologie di tenute meccaniche. Le tenute meccaniche, poi, a differenza di quelle baderna offrono una maggiore efficienza nel contenere le perdite. Inoltre, la presenza delle molle nei sistemi di tenuta meccanica rende la loro regolazione molto efficiente. Sicuramente scegliere la tenuta meccanica comporta un investimento iniziale più elevato, ma questo sarà poi ammortizzato negli anni.

Tenute Meccaniche a Soffietto

Le tenute meccaniche a soffietto sono un tipo di tenuta meccanica in cui l’elemento elastico è un soffietto. Questo elimina la necessità di una tenuta secondaria dinamica, come ad esempio gli o-ring. Generalmente questa tipologia di tenuta meccanica viene utilizzata nell’assemblaggio di pompe centrifughe. Una tenuta meccanica a soffietto è utilizzata soprattutto nel caso in cui la pompa movimenta fluidi con particelle solide in sospensione permettendone di minimizzarne la percentuale. Il soffietto, la molla e l’anello in ceramica costituiscono un unico insieme che ruota solidalmente all’albero della pompa, sul quale è fissata la girante. In queste soluzioni, il soffietto, la molla e l’o-ring sono un unico insieme che ruota insieme all’albero della pompa.

Tenute a Labirinto

Anche le tenute a labirinto sono utilizzate sulle pompe da diversi decenni ma è solo da 10/15 anni che gli operatori di manutenzione hanno iniziato ad usarle con continuità. Queste tenute hanno un prezzo di acquisto più alto rispetto ai classici anelli di tenuta a labbro ma, teoricamente, hanno un’aspettativa di vita infinita. Le tenute a labirinto sono composte da due parti, una rotante ed una statica.

Sistemi di Tenuta per Cilindri Idraulici

Nei sistemi idraulici vengono utilizzati diversi tipi di guarnizioni tra i quali: gli O-ring, i labbri di tenuta (o V-ring) e le tenute di ritegno (o guarnizioni per raschiatura). Le prime due tipologie sfruttano la presenza di alcune scanalature sulle aste e pistoni con il compito di sigillare il sistema, contenendo così il liquido idraulico e mantenendo comunque la pressione d'esercizio interna del cilindro. Le tenute di ritegno (conosciute anche come guarnizioni per raschiatura) sono utilizzate per impedire la contaminazione del liquido, prevenendo fenomeni come corrosione e usura prematura.

Materiali delle Tenute Idrauliche

Le tenute idrauliche hanno come componente principale elastomeri di varia natura selezionati in base all’utilizzo e ai parametri del sistema in cui operano: misura, superfici, temperatura, applicazione, liquido, pressione, velocità. Ma c’è anche un’ampia scelta di guarnizioni e o-ring con labbro di tenuta in elastomero (NBR, VITON, EPDM, Poliuretano, SIL ecc…). Grazie alle nuove tecnologie, questi materiali sono diventati particolarmente resistenti a temperature elevate, attriti, e agenti chimici.

MCI Componenti, con la collaborazione di FST FREUDENBERG, propone guarnizioni di tenuta idraulica in una svariata gamma di elastomeri, come ad esempio: NBR, EPDM, FEPM, FVMQ, FKM.

Funzione e Importanza dei Sistemi di Tenuta

I sistemi di tenuta hanno come scopo principale quello di contenere i liquidi ed evitare fuoriuscite. Senza contare che, in alcuni casi, le perdite potrebbero dar luogo a contaminazioni e richiedere lunghe procedure di lavaggio.

Manutenzione dei Cilindri Idraulici

I cilindri idraulici sono alcuni dei componenti maggiormente sollecitati in qualsiasi operazione. È possibile mantenere i cilindri in perfetto funzionamento e abbattere i costi nel lungo termine programmando una corretta manutenzione. Le guarnizioni del cilindro idraulico svolgono un ruolo fondamentale nella prevenzione delle perdite e nel mantenimento della pressione di esercizio.

Il Ruolo degli Anelli di Tenuta

Il segreto per evitare costosi guasti a motori e macchine industriali? L’anello di tenuta. Conoscere e sapere a cosa servono gli anelli di tenuta è essenziale per assicurare sicurezza ed efficienza delle tue attrezzature industriali. Gli anelli di tenuta sono piccole guarnizioni industriali di forma circolare utilizzate soprattutto per proteggere e garantire stabilità ed efficienza alle componenti rotanti di macchine e attrezzature industriali.

Ad esempio, si possono utilizzare anelli di tenuta per pistoni idraulici o per pompe, motori elettrici o a combustione interna. Questo spiega anche perché ogni modello ha caratteristiche tecniche anche molto diverse per consentire sempre una buona resa. Un altro modello di guarnizioni circolari sono gli anelli raschiatori che fungono da protezione agli elementi di tenuta dei pistoni.

Tra le diverse applicazioni delle guarnizioni di tenuta ad anello ci sono gli alberi rotanti. Questo tipo di guarnizioni dinamiche è progettato allo scopo di fissare elementi rotanti di una macchina, una pompa o un motore, come i mozzi o gli alberi. impedire che fuoriesca il liquido lubrificante (es. Nella malaugurata ipotesi che ciò accadesse, infatti, il macchinario potrebbe danneggiarsi e verrebbero compromessi funzionalità e livello di efficienza. Gli anelli di tenuta consistono in genere di una guarnizione elastomerica o metallica montata su un supporto rigido, che viene installato attorno all’albero rotante. La maggior parte di queste guarnizioni funziona secondo il principio del labbro di tenuta.

Lubrificazione delle Tenute Rotanti

La lubrificazione evita l’usura e il surriscaldamento del labbro di tenuta, poiché previene il contatto diretto tra il labbro e il metallo dell’albero rotante.

Applicazioni dei Motori Idraulici

I motori idraulici trovano applicazione in numerosi settori, dall’industria pesante all’agricoltura, fino all’industria automobilistica. La loro capacità di fornire un’elevata densità di potenza in un design compatto, costituisce un grande vantaggio. Questo li rende ideali per applicazioni dove lo spazio è limitato e dove è necessario avere un sistema di trasmissione di potenza efficiente e duraturo.

Bianchi Industrial e i Sistemi di Tenuta

Bianchi Industrial, una società del Gruppo Bianchi, fondata nel 1921, oggi può offrire ai clienti un servizio capillare supportato da una rete di 41 filiali in 5 Paesi dell’Europa Occidentale. Tra i principali attori nella distribuzione specializzata nei settori dei cuscinetti a rotolamento e delle trasmissioni del moto, del movimento lineare e dell’automazione, dei sistemi di tenuta, della pneumatica e della lubrificazione, della manutenzione e dei servizi di supporto, offre inoltre una gamma completa di prodotti di utensileria attraverso due sedi dedicate. Bianchi Industrial, forte della sua esperienza centenaria nella distribuzione specializzata di articoli tecnici industriali, nel 2016 decide di entrare nel mercato dei Sistemi di Tenuta con una Divisione dedicata.

Il Centro di Specializzazione per i Sistemi di Tenuta di Bianchi Industrial dispone di un magazzino con oltre 25.000 item e sono disponibili tutte le tipologie di guarnizioni più comunemente utilizzate (O-ring, anelli di tenuta per rotazione di piccole e grandi dimensioni, guarnizioni a pacco, guarnizioni a labbro) nei settori dell’oleodinamica, pneumatica e industriale (siderurgico, navale, movimento terra & drilling, food & beverage, farmaceutico, cartario, petrolchimico e oil & gas). Ai canali di vendita tradizionali, si aggiunge una sezione dedicata dell’e-store B2B di Bianchi Industrial, dove i clienti possono identificare e acquistare i prodotti, e trovare anche utili schede tecniche e materiale informativo.

Come accennato prima la gamma prodotti offerta da Bianchi Industrial è in grado di soddisfare le esigenze di svariati settori industriali che siano un nuovo progetto o piano di manutenzione ordinaria (riducendo consumi, costi e prevenendo guasti improvvisi) e d’urgenza (riducendo al minimo le problematiche del fermo macchina).

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