Le guarnizioni per oleodinamica sono elementi fondamentali per garantire l’efficace tenuta di fluidi in impianti e macchinari. Tra le diverse tipologie di guarnizioni, le guarnizioni stelo, pistone, anelli guida, raschiatori, guarnizioni statiche e valvole a cartuccia svolgono ruoli specifici per assicurare la massima affidabilità, prestazioni ottimali e sicurezza. In questo articolo esploreremo l’importanza di ogni tipo di guarnizione e il loro contributo nel mantenimento dell’integrità degli impianti oleodinamici.

Principi Fondamentali dell'Oleodinamica

L'oleodinamica è una tecnologia di movimentazione basata sull'uso di fluidi, in particolare olio, per trasmettere forza e movimento. Gli elementi principali di un sistema oleodinamico sono la pompa, i tubi, le valvole e il cilindro o pistone. Il cuore di un sistema oleodinamico è la pompa, che trasforma l'energia meccanica in energia fluida.

La pompa agisce da generatore di pressione, facendo in modo che il fluido venga spinto attraverso il sistema. Il fluido utilizzato nell'oleodinamica ha delle proprietà particolari che lo rendono adatto a questo tipo di applicazioni. In primo luogo, l'olio è incompressibile, il che significa che la pressione generata dalla pompa viene trasmessa senza perdite di energia. Il cilindro o pistone è il componente che converte la pressione del fluido in movimento meccanico.

Vantaggi dell'Oleodinamica

L'oleodinamica offre diversi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di movimentazione. In primo luogo, i sistemi oleodinamici possono generare una grande quantità di forza, grazie alla pressione generata dal fluido. In secondo luogo, gli oleodinamici sono molto precisi e possono essere facilmente controllati grazie alle valvole e ai dispositivi di regolazione della pressione.

Il Pistone Idraulico: Componente Chiave

Il pistone idraulico è tipicamente costituito da un tubo, chiuso da due terminali: il fondello e la testata. All'interno scorre uno stelo. Molto frequentemente, il pistone è congiunto allo stelo tramite un collegamento a filetto.

Il funzionamento del pistone idraulico è un meccanismo all’apparenza complesso ma, è abbastanza semplice da capire. Il pistone idraulico è la parte mobile di un organo idraulico, che si muove grazie ad un fluido. Spesso, più il cilindro è grande più sarà lento, perché la quantità di liquido che deve entrare per permettere al pistone di scorrere e percorrere la sua strada sarà maggiore.

Applicazioni del Pistone Idraulico

Il pistone idraulico è uno strumento destinato a vari usi. Di fatti può essere utilizzato dal cambio di pneumatici, ai lavori di riparazione. Esistono diverse tipologie di pistoni idraulici, tutti per lo stesso utilizzo. Adottare un impianto simile vuol dire rendere indipendenti le persone che hanno problemi con la deambulazione.

  • Cambio di pneumatici
  • Lavori di riparazione
  • Ascensori idraulici

Tipologie di Guarnizioni Oleodinamiche

Le guarnizioni per oleodinamica sono componenti fondamentali per garantire l’efficace tenuta e il corretto funzionamento degli impianti.

Guarnizioni Stelo: Fondamentali per un’Efficace Tenuta

Le guarnizioni stelo sono posizionate attorno allo stelo del cilindro e hanno il compito di prevenire la fuoriuscita di fluidi, come olio idraulico, gas o liquidi, dall’interno del cilindro. La loro funzione principale è quella di creare una barriera ermetica tra lo stelo e l’alloggiamento del cilindro, evitando perdite e garantendo prestazioni ottimali dell’impianto.

Le guarnizioni stelo devono essere realizzate con materiali altamente resistenti all’usura, alla corrosione e alle alte pressioni, in modo da garantire una lunga durata nel tempo. Inoltre, devono adattarsi perfettamente alle specifiche dimensioni dello stelo per assicurare una tenuta sicura ed efficiente. Grazie alle guarnizioni stelo, gli impianti oleodinamici possono operare in modo affidabile e senza perdite, consentendo un funzionamento ottimale e riducendo al minimo i rischi di danni o malfunzionamenti.

Guarnizioni Pistone: Massima Affidabilità e Prestazioni Ottimali

Le guarnizioni pistone sono fondamentali per garantire massima affidabilità e prestazioni ottimali negli impianti oleodinamici. Queste guarnizioni sono progettate per resistere alle elevate pressioni e temperature, assicurando una tenuta perfetta tra il pistone e il cilindro.

Grazie alla loro elevata resistenza all’usura e alla capacità di adattarsi alle variazioni delle condizioni operative, le guarnizioni pistone consentono un funzionamento fluido ed efficiente dell’impianto. Inoltre, offrono una protezione essenziale contro la contaminazione esterna, impedendo l’ingresso di particelle dannose che potrebbero compromettere le prestazioni del sistema. La scelta delle guarnizioni pistone di alta qualità è quindi cruciale per garantire la durata e l’affidabilità degli impianti oleodinamici, riducendo al minimo i tempi di fermo macchina e i costi di manutenzione.

Anelli Guida: Il Supporto Indispensabile per una Corretta Movimentazione

Gli anelli guida sono un componente fondamentale per garantire una corretta movimentazione di un sistema oleodinamico. Questi anelli, solitamente realizzati in materiali resistenti all’usura come il teflon o il poliuretano, sono posizionati attorno al pistone o allo stelo e hanno il compito di ridurre l’attrito e la vibrazione durante il movimento.

Grazie alla loro forma e alle loro proprietà, gli anelli guida consentono una guida precisa del pistone o dello stelo all’interno del cilindro, evitando oscillazioni indesiderate e garantendo una maggiore stabilità e affidabilità del sistema. Inoltre, questi componenti contribuiscono anche a prevenire l’ingresso di contaminanti nell’impianto, proteggendo così le altre guarnizioni presenti. Senza gli anelli guida, la movimentazione del sistema oleodinamico sarebbe meno precisa e più soggetta a usura e danni, compromettendo l’efficacia complessiva dell’impianto.

Raschiatori: Proteggere gli Impianti dall’Ingresso di Contaminanti

I raschiatori sono componenti fondamentali per proteggere gli impianti dall’ingresso di contaminanti. Queste guarnizioni, posizionate attorno ai pistoni o alle aste degli attuatori, hanno il compito di raschiare via eventuali particelle solide, polveri o liquidi che potrebbero danneggiare l’efficienza e la durata delle apparecchiature oleodinamiche.

Grazie alla loro struttura robusta e alla capacità di adattarsi alle diverse superfici di scorrimento, i raschiatori impediscono l’accumulo di sporco e consentono un movimento fluido e sicuro. Inoltre, contribuiscono a mantenere l’integrità dell’olio lubrificante all’interno del sistema, evitando contaminazioni che potrebbero compromettere le prestazioni dell’impianto. Grazie ai raschiatori, gli impianti oleodinamici possono funzionare in modo efficiente e affidabile, riducendo al minimo i rischi di guasti e interruzioni indesiderate.

Guarnizioni Statiche e Valvole a Cartuccia: La Garanzia di Tenuta e Sicurezza

Le guarnizioni statiche e le valvole a cartuccia sono fondamentali per garantire una tenuta sicura all’interno degli impianti oleodinamici. Le guarnizioni statiche, come ad esempio i guarnizioni per flange e giunti, sono progettate per evitare perdite di fluido tra le diverse parti dell’impianto.

Grazie alle loro caratteristiche di resistenza alla pressione e alla temperatura, assicurano un’efficace tenuta e prevenzione delle fuoriuscite. Le valvole a cartuccia, invece, permettono il controllo del flusso e la regolazione della pressione all’interno del sistema oleodinamico. Queste valvole sono progettate per essere facilmente sostituibili e garantiscono un’alta affidabilità nel funzionamento dell’impianto. Inoltre, la loro presenza contribuisce a migliorare la sicurezza dell’impianto, consentendo di interrompere o regolare il flusso di fluido in modo rapido ed efficiente in caso di emergenza. In conclusione, l’utilizzo di guarnizioni statiche e valvole a cartuccia rappresenta una garanzia di tenuta e sicurezza all’interno degli impianti oleodinamici.

Il Torchio Idraulico e il Principio di Pascal

Il torchio idraulico è un dispositivo basato sul principio di Pascal che si comporta come un amplificatore di forza. Esso è costituito da due piatti o superfici posti come stantuffo sopra un cilindro. Pertanto ogni cilindro possiede una superficie di appoggio diversa.

Per la legge di Pascal la pressione che si esercita su un punto di un liquido si trasmette pari in ogni altro punto. Se applichiamo una forza alla superficie S1 la pressione si trasmetterà anche alla superficie S2 che pertanto subirà una forza F2.

Motori Idraulici

I motori idraulici svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi. Gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti.

Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM. I motori lenti detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque) oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità; infatti in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati.

Pompe a Pistone

La pompa a pistone fa parte delle nostre tecnologie di alimentazione più potenti. Consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità. La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo. A questo proposito viene generata una pressione con la quale il materiale viene erogato ad alta pressione attraverso l’ugello, quindi scomposto, nebulizzato e applicato a spruzzo sulla superficie.

Il principio dell'alimentazione è basato sullo spostamento poiché il pistone spinge il materiale nel tubo dopo che è stato aspirato, ragion per cui la pompa a movimento alternativo può essere ritenuta una pompa volumetrica. La pompa a pistone è composta da un cilindro dove è alloggiato il pistone stesso. Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo. L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.

Vantaggi della Pompa a Pistone

  • Elevata aspirazione
  • Ottima portata, in particolare per materiali ad alta viscosità
  • Robustezza e resistenza
  • Risparmio delle parti soggette a usura

Campi di Applicazione della Pompa a Pistone

La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.

Possono essere applicati:

  • Smalti e velature
  • Colori a dispersione
  • Vernici a base di latex
  • Prodotti ignifughi
  • Materiali per rivestimenti spessi

Alternative alla Pompa a Pistone

  • Pompa a membrana
  • Pompa a doppia membrana
  • Pompa a vite
  • Turbina

Manutenzione dei Pistoni Idraulici

Per assicurare il corretto funzionamento del sistema di elevazione, è fondamentale eseguire un’attenta manutenzione dei pistoni idraulici. Nella fase di manutenzione dei pistoni idraulici viene controllato lo stato di usura. Bisognerà prevedere un piano di riciclaggio per l’olio utilizzato. Un uso eccessivo dell’impianto potrebbe portare a un surriscaldamento precoce del liquido.

Tenute: Selezione del Materiale e Controllo

Le tenute sono organi meccanici fondamentali per il corretto funzionamento di tutti i sistemi che prevedono fluidi di lavoro o lubrificazione. Esistono tenute statiche e dinamiche. Le prime si deformano al montaggio garantendo la connessione di due superfici ed evitando il passaggio di fluidi e particolato. Le tenute dinamiche, invece, connettono organi meccanici in moto relativo.

Come accennato, si parla di tenute “dinamiche” qualora tra i due componenti vi sia un movimento relativo. Le cosiddette “tenute alternate”, sono utilizzate nei sistemi in cui è presente un movimento, e.g. attuatore idraulico con pistone e cilindro.

  1. Selezione del materiale: È importante la corretta selezione del materiale della tenuta in grado di sopportare il ciclo termico. Grandi sbalzi di temperatura, infatti, possono le tenute a deformarci eccessivamente a temperature elevate e troppo poco a temperature ridotte portando a trafilamenti. Tali perdite sono particolarmente frequenti in applicazioni a bassa pressione e in applicazioni con moto alternato.
  2. Controllo dei picchi di pressione: Con l’arresto del moto ed il mantenimento del sistema sotto carico, si possono creare picchi dinamici di pressione di gran lunga superiori a quelli nominali. Per evitare la rottura della tenuta possono essere intraprese delle azioni che limitino i picchi di pressione, ad esempio mediante valvole di scarico.
  3. Precompressione: Nella scelta della tenuta, inoltre, va considerato che un precarico inferiore permetterà di ridurre l’attrito in esercizio, a fronte però di possibili perdite in condizioni di bassa pressione.
  4. Strizione: Quando il diametro della tenuta aumenta a seguito di una deformazione, la sezione trasversale si riduce. In questi casi in questi casi, bisogna accertarsi che la sezione trasversale ridotta riesca a garantire la tenuta.

Guarnizioni per Alberi Rotanti

Le tenute possono essere usate anche in presenza di alberi rotanti.

  1. Limiti di temperatura di applicazione: Le tenute per alberi rotanti non sono raccomandate per applicazioni con temperature di esercizio inferiori a 4°C, o superiori a +120°C.
  2. Accumulo di calore per attrito: Poiché la generazione di calore per attrito è inevitabile nelle applicazioni che prevedono tenute rotanti.
  3. Deformazione: In questo tipo di applicazioni, una variazione del diametro deve essere evitata. Per questo di utilizzano diametri dell’albero non più grandi di quelli del foro della tenuta allo stato libero (non caricato). Quando un elastomero viene sollecitato meccanicamente e la temperatura aumenta, questo tende ad espandersi.
  4. Precarico: Nella maggior parte delle applicazioni con alberi in rotazione, la tenuta dovrebbe essere scelta avente un diametro esterno di circa il 5% superiore a quello della sede. Una volta installata, la compressione periferica mette il diametro interno dell’o-ring a contatto con l’albero in rotazione.

Materiali per Tenute: Gomma ed Elastomeri

Il termine “gomma” viene riferito a composti elastomerici a base polimerica che tipicamente vengono vulcanizzati a caldo. I polimeri sono lunghe catene molecolari. Il nome deriva dal greco “poly” (molte) e “meros” (parti). In linea generale, la gomma è composta da molti elementi diversi, tra cui l’elastomero di base, gli agenti di vulcanizzazione, le cariche e i cosiddetti elementi plastificanti.

Quando si verifica una deformazione della gomma, tali catene polimeriche aggrovigliate si srotolano per poi riavvolgersi quando il carico viene rimosso. L’elastomero, il componente di base di tutte le ricette utilizzate per gli elementi elastici a base polimerica, viene selezionato in modo da ottenere le proprietà fisiche desiderate. Lo zolfo è uno degli agenti vulcanizzanti più utilizzati per promuovere la formazione del reticolo polimerico e, usato in combinazione con acceleratori e attivatori, permette di migliorare le proprietà fisiche del polimero. Il nerofumo, invece, è uno dei riempitivi più comuni e serve a rafforzare la struttura molecolare. Gli antidegradanti, quali antiossidanti e gli antiozonanti, ritardano il deterioramento del materiale.

Problematiche Comuni e Soluzioni

Le righe e l’usura di steli e camicie su cilindri e presse sono riconducibili nel 95% dei casi ad un utilizzo improprio dei sistemi di tenuta. Su steli e camicie di grandi dimensioni si installano spesso le guarnizioni originali fornite dal costruttore della pressa. Esse sono quasi sempre realizzate in gomma (NBR), gomma telata (NBR + inserti in tela, nylon ecc.) oppure guarnizioni in poliuretano.

Il problema di questi materiali è che hanno un alto (in alcuni casi altissimo) coefficiente d’attrito ed assorbono il fluido, con tutti gli abrasivi contenuti al suo interno. Utilizzare un materiale con un alto coefficiente d’attrito per fare da guarnizione è la cosa più sbagliata che si possa fare. Inoltre, i profili con cui vengono realizzati le guarnizioni, non presentano un labbro positivo a coltello: le particelle abrasive contenute nel fluido si incastrano quindi tra la guarnizione e lo stelo o la camicia del cilindro, andando ad agire come carta vetro su questi componenti.

La soluzione è rappresentata dall’utilizzo di un materiale a bassa durezza, basso coefficiente d’attrito e profili idonei. Il miglior materiale attualmente disponibile sul mercato a livello globale per fare tenuta su cilindri e presse che presentano righe ed usura è un polimero termostabile progettato appositamente per risolvere i problemi di tenuta delle apparecchiature usurate, danneggiate, rigate o datate, per sopperire ai problemi di dimensioni, costi o tempi di fermo macchina.

Questo materiale esclusivo con una durezza pari ad 85 Shore A si adatta perfettamente alle irregolarità delle superfici e crea una tenuta positiva che consente di aumentare il tempo medio tra le riparazioni (MTBR) dei cilindri e delle presse. Il polimero in oggetto ha un’eccezionale resistenza all’abrasione ed all’usura rispetto ai materiali convenzionali (NBR, gomma telata, poliuretano,..). L’usura delle tenute è di conseguenza inferiore.

Il polimero termostabile a bassa durezza è facilmente lavorabile a macchina consentendo flessibilità di produzione: è possibile realizzare qualsiasi profilo di tenuta, nelle esatte dimensioni dell’apparecchiatura, evitando costi di lavorazione e tempi di attesa eccessivi.

La corretta selezione della tenuta più adatta ad un sistema è una scelta complessa che richiede la valutazione di molti aspetti, tra cui il materiale, il comportamento alle varie temperature, il lubrificante più adatto, l’usura. Non vi è una soluzione ottimale valida sempre.

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