Posted on 2020/09/01 / Cliff | Seals
Quando si tratta di mantenere un albero rotante ad alto funzionamento, è necessario selezionare la guarnizione a labbro appropriata.
La guarnizione dell’albero protegge l’albero rotante da contaminanti come polvere e sporco e mantiene l’acqua e il lubrificante.
Una guarnizione rotante, nota anche come guarnizione radiale dell’albero, si trova tipicamente tra un albero rotante e un alloggiamento fisso, come una parete del cilindro, per fermare la fuoriuscita di fluido lungo l’albero. La superficie esterna della guarnizione rotante è fissata all’alloggiamento, mentre il labbro interno della guarnizione preme contro l’albero rotante.
Le applicazioni comuni per le tenute per alberi includono motori, riduttori, pompe e assi. Sono anche sempre più utilizzati per la lavorazione alimentare e chimica, nonché nelle applicazioni a gas pressurizzato.
Tre delle considerazioni più importanti quando si sceglie la migliore guarnizione a labbro per un albero rotante sono:
- Il materiale di cui è fatta la guarnizione,
- la durezza della superficie dell’albero e
- la rugosità della superficie dell’albero.
Ecco la nostra guida su come ottenere prestazioni ottimali e la longevità per le vostre guarnizioni e alberi, in ultima analisi, riducendo al minimo il rischio di guasto della guarnizione.
Quale materiale è meglio per le guarnizioni rotanti?
Il materiale di spicco di scelta per una guarnizione a labbro albero rotante è politetrafluoroetilene, noto anche come PTFE. Questo materiale è comunemente usato nelle guarnizioni a causa del suo attrito estremamente basso e della resistenza all’usura.
Inoltre esegue eccezionalmente bene alle alte temperature di funzionamento, richiedenti la lubrificazione minima. Inoltre, è compatibile con molti prodotti chimici, rendendolo una buona scelta universale.
Le guarnizioni a labbro dell’albero rotante in PTFE sono molto resistenti e hanno un basso coefficiente di attrito, che consente loro di scivolare sui punti più alti della superficie di accoppiamento (in questo caso, l’albero rotante) resistendo all’abrasione. E possono farlo senza lubrificazione.
Quali proprietà degli alberi rotanti metallici influenzano maggiormente le prestazioni di tenuta?
La rugosità e la durezza di un albero rotante metallico sono le due caratteristiche più importanti da considerare quando si progetta una guarnizione a labbro per l’albero. Diamo un’occhiata prima alla rugosità.
Cos’è la rugosità in un albero rotante?
La rugosità, nel contesto di un albero rotante, si riferisce all’irregolarità della superficie dell’albero. Il modo in cui misuriamo la rugosità dell’albero è misurando i punti alti e bassi della superficie dell’albero, quindi calcolando la differenza. Questo è chiamato la tolleranza lavorata.
La rugosità può essere ridotta al minimo rifinendo correttamente la superficie dell’albero. Una superficie ben rifinita con una tolleranza opportunamente lavorata consentirà eccellenti prestazioni di tenuta e longevità.
Un albero rotante con un’elevata rugosità superficiale può consentire percorsi per perdite attraverso i punti bassi sulla superficie dell’albero. L’abrasività della superficie può anche logorare rapidamente la guarnizione, portando al fallimento.
Generalmente, più liscia è la superficie dell’albero rotante, migliore sarà la tenuta. Tuttavia, un’eccessiva scorrevolezza oltre le specifiche può effettivamente ridurre l’efficacia di una guarnizione. Questo perché in superfici estremamente lisce, un film di fluido lubrificante non può fluire tra la guarnizione e la superficie di accoppiamento.
Il passaggio di questo film lubrifica la tenuta e ne prolunga la longevità. Senza di esso, il sigillo si consumerà prima. In sostanza, se la superficie dell’albero rotante è troppo liscia, una guarnizione funzionerà troppo bene, fino a quando non lo farà.
Qual è la durezza in un albero rotante?
La durezza di un albero rotante viene misurata osservando quanto in profondità un penetratore può penetrare nella superficie dell’albero quando viene forzato su di esso ad alta pressione. Utilizzando una scala Rockwell, possiamo misurare la profondità di penetrazione rispetto a quella fatta da una pressione di riferimento.
Una guarnizione deve essere sempre più morbida dell’albero rotante. Questo assicura che si consuma al posto dell’albero. Quindi più duro è l’albero, più opzioni hai per il materiale di tenuta.
Negli alberi rotanti in metallo, più dura è la superficie, meglio è. La durezza aumentata tiene conto l’uso dei materiali altamente di rinforzo della guarnizione, che aumenteranno la durata della vita sia della guarnizione del labbro che dell’asse stessa.
L’alternativa, un albero metallico più morbido, è suscettibile all’abrasione e all’erosione dai migliori materiali a labbro di tenuta (PTFE). Quindi, quando si lavora con un albero rotante morbido, è necessario utilizzare una guarnizione più morbida. Questa è una soluzione praticabile, ma significa che sarai bloccato con una vita di tenuta più breve.
C’è, tuttavia, un vantaggio nel mantenere la durezza superficiale dell’albero rotante inferiore a 45 sulla scala Rockwell C, e questo è che la maggior parte delle guarnizioni luciderà effettivamente la superficie dell’albero durante il periodo iniziale “bedding in”.
Dopo tale periodo, l’usura sull’albero rotante si attenuerà, a seconda del materiale PTFE della guarnizione, della finitura superficiale dell’albero e della pressione*Velocità (valutazione PV) dell’applicazione.
Quando la durezza supera i 45 Rockwell C, la finitura superficiale iniziale è assolutamente fondamentale per sigillare la vita. Perché? Perché non c’è molta lucidatura consentita nel periodo “biancheria da letto in”. Quando la durezza è alta, qualsiasi rugosità nella superficie causerà usura sulla guarnizione.
Come si può vedere, la rugosità e la durezza della superficie dell’albero rotante non sono proprietà indipendenti quando si tratta di design della guarnizione a labbro — man mano che la durezza aumenta, la rugosità deve scendere. In alternativa, una superficie meno dura consente un po ‘ più di rugosità.
Qual è la durezza consigliata per un albero rotante?
La durezza ideale per un albero rotante in metallo dipende dalla velocità dell’albero e dalla pressione ambientale.
- All’estremità bassa dello spettro, in velocità dell’albero rotante fino a 150 sfpm (0,76 m/s), con 0 psi, la durezza dovrebbe essere di almeno 35 Rc (con lubrificazione elevata) o 44 (se nessuna lubrificazione).
- 70 + Rc può essere richiesto per 1000 psi alla stessa velocità (fino a 150 sfpm).
- 60 + Rc può essere richiesto per 2500 sfpm alla stessa pressione (0 psi).
Nella tipica pratica ingegneristica, la durezza utilizzata è normalmente un compromesso tra la spesa dei metalli di finitura più duri e la durata della guarnizione. Come per qualsiasi attività di progettazione, la sfida è trovare una soluzione che soddisfi non solo i requisiti tecnici, ma rientri anche nei limiti logistici (cioè di bilancio).
Ottenere la corrispondenza ottimale tra albero rotante e guarnizione a labbro
A causa della vasta gamma di riempitivi in PTFE e specifiche dei materiali, non è sempre facile trovare esattamente la giusta guarnizione rotante per il tuo albero per garantire un’efficacia e una longevità ottimali.
Se non è possibile trovare una tenuta dell’albero esistente che soddisfi le proprie esigenze, potrebbe essere necessario progettare una guarnizione personalizzata. Si da ‘ il caso che i nostri ingegneri della seal siano specializzati qui alla Eclipse Engineering. Realizziamo molti tipi di guarnizioni per applicazioni con alberi rotanti. comprese le guarnizioni a labbro, le guarnizioni a labbro OD O-ring e le guarnizioni MicroLip.
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