Le superfici delle sedi degli O-Ring per tenuta statica devono essere pulite e lavorate con un livello di finitura adeguato, al fine di aumentare la durata degli O-Ring stessi.
Le sedi di alloggiamento devono essere adeguatamente dimensionate per consentire il giusto grado di schiacciamento dell’O-Ring con possibile estrusione dagli spigoli. A titolo indicativo, facendo riferimento alla sezione di un O-Ring scelto, la tabella1 riporta le dimensioni delle sedi più idonee.
Va inoltre osservato che, durante il montaggio, l’O-Ring non deve essere attorcigliato, ma disposto nel proprio alloggiamento ben disteso.
Tenute dinamiche con O-Ring
Gli O-Ring incapsulati sono concepiti per uso principalmente statico data la composizione dell’elemento morbido interno e dell’incapsulamento rigido esterno; tuttavia, con semplici accorgimenti, piccoli spostamenti assiali sono tollerati.
Per le tenute dinamiche, dato il movimento relativo delle parti, la finitura superficiale delle sedi dovrà essere superiore a quella delle sedi per gli O-Ring statici e tutti gli spigoli dovranno essere raccordati come mostrano le figure riportate. A titolo indicativo, ricordiamo che il valore di schiacciamento dell’O-Ring deve essere inferiore al valore complessivo del gioco tra pistone e cilindro. Questo per evitare che, per uno spostamento radiale massimo del pistone, l’O-Ring per un certo tratto non sia sufficientemente compresso o addirittura lasci uno spiraglio, seppur minimo, con conseguente annullamento dell’effetto di tenuta.
Il pistone deve poi essere sufficientemente sostenuto e guidato affinché l’O-Ring non funga esso stesso da sostegno e compia un lavoro di centraggio, con conseguente sua rapida usura.
Come linea guida generale, per applicazioni con pressioni d’esercizio modeste, il gioco tra le parti potrà essere relativamente ampio, mentre per alte pressioni dovrà essere ridotto al minimo, al fine di prevenire l’estrusione dell’O-Ring attraverso il gioco, con la sua conseguente rapida distruzione.
Questa possibilità può essere evitata utilizzando uno o due anelli anti-estrusione in P.T.F.E., Guaflon o PEEK, con opportune geometrie studiate dall’ufficio tecnico di Fluortecno.
Recenti studi
Le linee guida permettono di montare O-Ring in FEP (Fluoro Etilene Propilene) e PFA (Perfluoro Alcosside) nelle stesse cave dimensionate per O-Ring in elastomero, ma recenti test applicativi hanno evidenziato che, una volta installato nella sede, l’O-Ring incapsulato evidenzia una particolare sensibilità alla superficie di contatto.
Test universitari hanno stabilito che è preferibile contenere l’O-Ring in FEP e PFA evitando aree residue di compressione. Tale dimensionamento consente di mantenere una compressione ottimale anche in caso di pressioni di esercizio variabili, purché lo spessore dell’incapsulamento in FEP e PFA sia costante, sia nello sviluppo circonferenziale dell’O-Ring che nel lotto o nei lotti successivi, per garantire nel tempo le stesse performance.
La qualità dei materiali
Fluortecno utilizza esclusivamente prodotti di alto livello, con durezze e spessori controllati e calibrati. La gamma durezze degli elastomeri del nucleo interno (silicone bianco HCS, rosso, FPM nero sia con nucleo pieno che cavo, per basse coppie di serraggio) garantisce l’individuazione dell’incapsulato idoneo per ogni applicazione.
I materiali nel dettaglio
Il PTFE (politetrafluoroetilene) è il materiale inerte per eccellenza all’aggressione chimica. L’insufficiente elasticità e il basso grado di deformabilità ne limitano notevolmente l’utilizzo per O-ring e guarnizioni piane.
Per superare tali carenze sono state sviluppate varie tecniche in modo da conferire al tondino di PTFE un grado di elasticità tale da permetterne l’utilizzo. Sempre mantenendo il PTFE o i suoi derivati a contatto con il prodotto da contenere, sono stati “inseriti” nel nucleo vari materiali per fornire un apporto elastico alla guarnizione.
Il PTFE, peraltro, non possiede una saldabilità eccellente, quindi sono stati utilizzati per l’incapsulamento il FEP o il PFA.
Il FEP è il materiale base per l’incapsulamento: trasparente, elastico, molto diffuso nel mercato globale, permette una produzione anche su vasta scala e presenta medie performance termico-chimiche.
Il PFA presenta all’apparenza proprietà molto simili al FEP; raggiunge però temperature fino a +260°C contro i +200°C del FEP, garantendo una migliore resistenza chimica, alla permeabilità e ai gas.
La minima temperatura è data dal materiale del nucleo interno: si va dai -10°C del FPM ai -76° C del silicone. Per temperature inferiori è necessario adottare O-ring solidi in PTFE TFM (di colore traslucido) torniti e calibrati fino a diametro 1600 mm.
L’abbinamento della resistenza chimica del FEP o del PFA con l’elasticità dell’elastomero interno (realizzato in FPM, EPDM e silicone rosso oppure silicone HCS bianco) ha permesso di risolvere numerosi problemi nel settore delle tenute, in condizioni critiche di utilizzo.
Le principali proprietà dell’O-Ring
- Resistenza chimica totale ad acidi, basi, solventi e forti ossidanti.
- Pressione di esercizio fino a 100MPa
- Temperature operative da -76°C a + 230°C
- Basso coefficiente di attrito 0.1 – 0.2
- Resistenza ai gas (PFA) senza rigonfiamenti nel caso di alte pressioni
- Non soggetto a problemi di decompressione
- Ritorno elastico minimo del 90% dopo compressione
- Fisiologicamente inerte, certificazione ottenuta sul prodotto finito secondo FDA e UE per utilizzi in campo alimentare e farmaceutico.
L’attività produttiva di Fluortecno
Nello stabilimento di Cividate al Piano (BG), Fluortecno produce O-Ring rivestiti da corda 1,78 fino a 31,5 mm con una gamma diametrale secondo le normative AS/BS oppure a richiesta del cliente per applicazioni particolari.
Gli O-ring cosi prodotti garantiscono una risposta elastica ottimale in tutte le direzioni, per temperature variabili da -76°C a +220 °C, a contatto con le più disparate sostanze: carburanti, solventi, latte, acidi, vapore.