Linee guida di progettazione

Le quote per il vostro disegno

Per la superficie di scorrimento dell'albero sono sufficienti gli acciai comunemente impiegati nella costruzione di macchine. Grazie alla ridotta pressione di contatto della tenuta VR è spesso possibile rinunciare a un trattamento successivo — in molti casi è sufficiente acciaio inossidabile standard non temprato. Ciò che va comunque rispettato è riportato qui: tutti i valori sono tratti dal nostro catalogo 2024/25.

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Albero

Superficie di contatto

La superficie di scorrimento determina la durata utile dell'intero sistema di tenuta. I requisiti seguenti valgono secondo DIN 3760 e DIN 3761.

Superficie e tolleranze

Profondità media di rugosità Rz1 – 5 µm
Rugosità media aritmetica Ra0,1 – 0,8 µm
Profondità massima di rugosità Rmax≤ 6,3 µm
Elica di lavorazioneprivo di elica di lavorazione
Tolleranza del diametroISO h11
CircolaritàIT 8
Smusso d'imbocco dell'albero1 – 2 mm a 30°, senza bave
Concentricità, coassialitàsecondo DIN 3760

Pubblicazioni recenti nel campo della tecnica di tenuta consigliano Rz nella parte alta del campo, ossia 3 – 5 µm. Una superficie di scorrimento troppo liscia non forma il film lubrificante di cui il labbro di tenuta ha bisogno per durare.

Durezza superficiale

Applicazioni semplici25 – 30 HRC
Applicazioni normalimin. 40 HRC
Ingresso di sporco dall'esterno o fluidi contaminatimin. 55 HRC

Questi valori sono inferiori a quelli normalmente richiesti per gli anelli di tenuta standard. Il motivo è la ridotta pressione di contatto della membrana precaricata: essa trasmette meno carico alla superficie dell'albero.

Profilo di rugosità della superficie di scorrimento dell'albero Sezione attraverso la superficie di scorrimento dell'albero. Rz è la distanza tra la linea media dei picchi e la linea media delle valli, Rmax la distanza tra il picco più alto e la valle più profonda — qui un singolo solco profondo. Rz Rmax Traccia di scorrimento singolo solco
Rz è la profondità media, Rmax la profondità massima di rugosità. Un singolo solco profondo può rendere inutilizzabile una traccia di scorrimento altrimenti impeccabile — per questo accanto a Rz compare sempre anche Rmax sul disegno.
Lavorazione

Evitare l'elica di lavorazione

Durante la lavorazione può formarsi un'orientazione elicoidale — una struttura simile a una filettatura molto fine che convoglia il fluido sotto il labbro di tenuta.

Elica di lavorazione sulla superficie di scorrimento dell'albero A sinistra un albero con elica di lavorazione: le tracce di lavorazione corrono oblique rispetto alla direzione circonferenziale e agiscono come una microfilettatura che convoglia il fluido sotto il labbro di tenuta. A destra un albero privo di elica di lavorazione: le tracce corrono in direzione circonferenziale. con elica di lavorazione Albero Effetto di convogliamento privo di elica di lavorazione Albero Labbro di tenuta
L'elica di lavorazione agisce come una microfilettatura. A seconda del senso di rotazione favorisce l'effetto di tenuta oppure lo contrasta. Se l'effetto di convogliamento dell'albero supera quello della tenuta, si verificano perdite.

Nelle applicazioni con un solo senso di rotazione questo comportamento può essere sfruttato in modo mirato per rafforzare l'effetto di tenuta. Con senso di rotazione alternato questa possibilità non esiste — in tal caso la superficie di scorrimento deve essere priva di elica di lavorazione.

Rettifica in tuffo

Per una superficie priva di elica di lavorazione consigliamo la rettifica in tuffo, ossia la rettifica senza avanzamento assiale. Affinché non si formi realmente alcuna elica, sono determinanti tre punti:

  • Il rapporto tra il numero di giri della mola e quello del pezzo non deve essere un numero intero.
  • L'orientazione si trasferisce alla mola. Utilizzare quindi utensili di ravvivatura multigrana con il minimo avanzamento assiale possibile oppure rulli diamantati professionali.
  • Spark-out fino al completo esaurimento delle scintille — scegliere il tempo di conseguenza.

Altri procedimenti

  • Tornitura dura con avanzamento molto ridotto può essere adatta. Dipende dal singolo caso, per questo non la consigliamo senza riserve.
  • I rivestimenti sull'albero possono aumentare notevolmente la potenza d'attrito dell'intero sistema. Con alberi rivestiti è opportuno eseguire prove preliminari.
  • Nessuna rilavorazione manuale. Vanno evitati i solchi ortogonali alla superficie di tenuta.
  • Non lucidare gli alberi.

Nei punti di tenuta fortemente sollecitati dal punto di vista termico o meccanico è determinante un buon condizionamento della superficie di contatto. Contattateci, così esaminiamo insieme il singolo caso.

Alloggiamento

Foro e spazio di installazione

Oltre alla tenuta dinamica tra labbro di tenuta e albero, un anello di tenuta radiale realizza anche una tenuta statica — con la sua superficie esterna contro il foro di alloggiamento.

Foro dell'alloggiamento e spazio di installazione Dettaglio in sezione del foro dell'alloggiamento: diametro del foro con tolleranza ISO H8, smusso d'imbocco di almeno 15 gradi all'imboccatura del foro, raggio di raccordo r2 sul fondo del foro nonché le profondità di montaggio t1 e t2, misurate ciascuna dalla superficie frontale dell'alloggiamento. t1 t2 r2 15° Ø D H8 Alloggiamento Superficie frontale
Lo smusso d'imbocco non è un dettaglio estetico: senza di esso l'anello di tenuta non viene guidato nel foro e la membrana può tranciarsi durante l'inserimento a pressione. t1 e t2 si misurano dalla superficie frontale.

Foro

Diametro del foroTolleranza ISO H8
Profondità di rugosità Rt≤ 16 µm (Ra ≤ 3 µm)
Profondità media di rugosità Rz4,0 – 8,0 µm
Smusso d'imboccomin. 15°

La qualità superficiale necessaria si ottiene con una lavorazione di finitura. Il foro non deve essere liscio a piacere — la superficie esterna ha bisogno della rugosità per sedere in modo sicuro.

Spazio di installazione

QuotaPrescrizione
t1B × 0,85 (minimo)
t2B + 0,3 mm (minimo)
r20,7 mm (massimo)
Concentricità, coassialitàsecondo DIN 3760

B è la larghezza della tenuta. La larghezza della vostra misura è riportata nel Ricerca dimensioni. Un raggio di raccordo troppo grande impedisce all'anello di appoggiare in piano.

Luce di tenuta

ds e D3

Con alberi rotanti, il labbro di tenuta di un anello di tenuta radiale sottoposto a pressione subisce una torsione. Nell'elastomero si generano elevati sforzi di taglio — funzione di pressione, velocità periferica, coefficiente d'attrito e luce anulare.

Luce di tenuta ds tra albero e foro del corpo di supporto Semisezione del punto di tenuta: la luce anulare ds è la metà della differenza tra il foro del corpo di supporto D3 e il diametro dell'albero D1. La pressione p agisce dal lato fluido sul labbro di tenuta, la forza radiale Fr lo preme sull'albero. La rappresentazione è esagerata — nella pratica ds è dell'ordine dei decimi di millimetro. Ø D1 Ø D3 ds p Fr Albero Alloggiamento ds = (D3 − D1) / 2
Se la distanza ds è eccessiva, durante il funzionamento si verificano bruciature del materiale e il tranciamento del labbro di tenuta. ds è quindi il fattore decisivo e influenzabile in fase di progettazione. Rappresentazione esagerata.

Nel sistema di tenuta VR questa distanza è determinata dal foro del corpo di supporto D3 . Tre campi coprono l'intero intervallo di pressione.

Foro del corpo di supporto D3 e luce di tenuta ds
CampoD3 dsImpiego Corpo di supporto
ID1 + 1,0 mm 0,5 mmCampo standardstampato
IID1 + 0,5 mm 0,25 mmcarico di pressione elevatostampato
IIIquota speciale (D3 − D1) / 2previo accordotornito

La luce di tenuta è sempre la metà della differenza tra foro e albero: ds = (D3 − D1) / 2. Pressioni più elevate e dinamiche richiedono luci minori — il diagramma qui sotto mostra quale ds la vostra pressione consente ancora. Per luci ridotte l'esecuzione in lamiera stampata lascia il posto al corpo di supporto tornito monoblocco: la tipo costruttivo SOA.

Luce di tenuta ds ammissibile in funzione della pressione Più alta è la pressione, minore deve essere la luce anulare ds. Fino a circa 10 bar è sufficiente un foro del corpo di supporto pari a D1 più 1,0 millimetri; fino a circa 20 bar serve D1 più 0,5 millimetri; oltre, una quota ds adattata all'applicazione. Al di sotto di 0,10 millimetri VR consiglia il bronzo rosso RG7 come materiale del corpo di supporto. Campo I — foro del corpo di supporto D1 + 1,0 mm, fino a circa 10 bar Campo II — foro del corpo di supporto D1 + 0,5 mm, fino a circa 20 bar Campo III — ds adattato all'applicazione, bronzo rosso RG7 00,10,20,30,40,5 0102030 0123 ds (mm) bar MPa Campo I D1 + 1,0 mm Campo II D1 + 0,5 mm Campo III ds adattato
Quanto maggiore è la pressione, tanto minore deve essere ds. Secondo il diagramma delle pressioni del catalogo VR 2024/25.

Materiali dei corpi di supporto

I corpi di supporto stampati vengono forniti in acciaio, acciaio inossidabile 1.4301 e materiali speciali. I corpi di supporto torniti in bronzo rosso RG7, alluminio, acciaio inossidabile 1.4301, acciaio 1.0319 nonché in materie plastiche come PPS, PEEK, HDPE e PA6.

  • Con distanze ds < 0,10 mm consigliamo il bronzo rosso RG7, per escludere danni all'albero.
  • Per carichi di pressione più elevati l'estrusione nella luce deve rimanere il più contenuta possibile — a questo serve il corpo di supporto tornito del tipo costruttivo SOA.
  • Nelle applicazioni ad alta pressione concordate per tempo con noi la vostra costruzione.
Sezione di una tenuta con corpo di supporto stampato: diametro dell'albero D1, foro del corpo di supporto D3 e la luce di tenuta ds tra i due
Campi I e II: corpo di supporto stampato. La luce di tenuta ds è la metà della differenza tra D3 e D1.
Sezione di una tenuta di forma SOA con corpo di supporto tornito monoblocco per luci di tenuta molto ridotte
Campo III: forma SOA con corpo di supporto tornito. Luce di tenuta rappresentata ingrandita per chiarezza.
Campo III: indicare D3 nell'ordine

In mancanza di indicazioni produciamo la forma SOA con la quota standard D3 = Ø albero + 0,10 +0,05−0,00.
Esempio: Ø albero 30 mm → D3 = 30,10 +0,05−0,00

Se vi serve una quota diversa, indicatela nell'ordine.

In breve

Cosa deve comparire sul disegno

ComponenteCaratteristicaPrescrizione
AlberoDiametroISO h11, circolarità IT 8
Traccia di scorrimentoRz 1 – 5 µm · Ra 0,1 – 0,8 µm · Rmax ≤ 6,3 µm
Lavorazioneprivo di elica di lavorazione, rettificato in tuffo
Durezzamin. 40 HRC · 55 HRC in presenza di sporco
Smusso d'imbocco1 – 2 mm a 30°, senza bave
AlloggiamentoForoISO H8
Superficie del foroRt ≤ 16 µm · Rz 4,0 – 8,0 µm
Smusso d'imboccomin. 15°, senza bave
Spazio di installazionet1 ≥ B × 0,85 · t2 ≥ B + 0,3 mm · r2 ≤ 0,7 mm
TenutaForo del corpo di supportoIndicare D3, altrimenti Ø albero + 0,10 +0,05−0,00
Dati di esercizioPressione, numero di giri, temperatura, fluido

Questa tabella non sostituisce un dimensionamento. Inviateci il vostro disegno — vi diremo quale tipo costruttivo è adatto e quale quota ds richiede la vostra pressione.

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