La guarnizione nel cilindro idraulico cede in modo impercettibile: prima compare una leggera perdita lungo lo stelo, poi la pressione cala, e poi il nodo smette di reggere il carico nel momento peggiore del ciclo. La manichetta in gomma ad alta pressione viene estrusa nel gioco e si lacera, quella in silicone non regge l’usura per niente. La guarnizione in poliuretano da TIMOL regge la pressione e l’abrasivo, non si estrude nel gioco e dura molte volte piu’ a lungo della gomma. Analizziamo come funziona la guarnizione in poliuretano, perche’ supera gli altri materiali in cifre e come ordinare la manichetta per il proprio cilindro.
Cos’e’ la guarnizione in poliuretano e come funziona
La guarnizione blocca il passaggio del liquido o del gas tra le superfici mobili o immobili: impedisce al liquido idraulico di fuoriuscire dal cilindro e allo sporco e all’umidita’ di penetrare all’interno. Il labbro di lavoro della guarnizione si preme allo stelo o alla camicia dalla propria elasticita’ piu’ la pressione del mezzo, ed e’ qui che sono decisive le proprieta’ meccaniche del materiale.
Il poliuretano e’ ideale per le guarnizioni perche’ combina l’elasticita’, necessaria per il contatto ermetico, con la robustezza che impedisce al labbro di essere estruso nel gioco. La resistenza alla lacerazione di 40-120 kN/m e la resistenza alla trazione di 39-87 MPa significano che anche ad alta pressione il labbro mantiene la geometria e non si distrugge. E’ la ragione principale per cui il poliuretano domina nelle manichette idrauliche.
Il profilo di sezione della guarnizione ne determina il lavoro non meno del materiale. La manichetta con labbro di lavoro e supporto elastico si autopressurizza con la pressione del mezzo: quanto piu’ alta e’ la pressione, tanto piu’ strettamente il labbro si preme allo stelo. Gli anelli portanti e di guida in poliuretano assorbono il carico laterale e non permettono allo stelo di toccare la camicia metallo su metallo. Questi elementi si mettono spesso in kit, e produrli con lo stesso materiale e’ comodo dal punto di vista della compatibilita’ e della durata.
In poliuretano si producono una serie di pezzi di tenuta: manichette di stelo e pistone, raschiasporco, anelli portanti e di guida, guarnizioni di cilindri pneumatici e idraulici, rondelle statiche.
Perche’ il poliuretano supera gomma, silicone e PTFE
Il poliuretano supera gli altri materiali di tenuta per la combinazione di resistenza all’usura, robustezza e resistenza agli oli, cioe’ esattamente per le proprieta’ che determinano la durata della guarnizione nel cilindro reale. Ogni concorrente e’ forte in una cosa, ma cede nel complesso.
La gomma NBR e’ resistente agli oli ed economica, ma meccanicamente debole: resistenza alla trazione 10-25 MPa e resistenza alla lacerazione 10-50 kN/m. Ad alta pressione il suo labbro si estrude nel gioco tra stelo e camicia e si lacera. Anche per abrasione la gomma cede, 80-150 mm³ contro i 38-39 mm³ del poliuretano, quindi nel mezzo abrasivo la manichetta in poliuretano dura notevolmente di piu’.
La gomma siliconica ha un ampio intervallo di temperatura, ma per le guarnizioni dinamiche non e’ adatta: la sua abrasione e’ di 150-350 mm³ e la resistenza alla trazione e’ solo di 5-12 MPa. Va bene per le rondelle statiche nei nodi caldi, ma non per lo stelo mobile. Il PTFE e’ chimicamente inerte e scivoloso, ma scorre sotto carico e ha la peggiore abrasione, 200-500 mm³, quindi come labbro autonomo di tenuta dinamica non regge nemmeno la durata.
Confronto dei materiali per le guarnizioni
La tabella paragona il poliuretano con tre diffusi materiali di tenuta per i parametri critici per il lavoro sotto pressione. I numeri di riferimento per i concorrenti sono tratti dalle fonti standard DIN 53516, ISO 37 e Matweb.
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | Temp. di lavoro, °C | Res. alla trazione, MPa | Resistenza agli oli |
|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | ottima |
| Gomma NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | buona |
| Gomma siliconica | 150-350 | -60…+230 | 5-12 | moderata |
| PTFE (teflon) | 200-500 | -200…+260 | 15-35 | ottima |
Il silicone e il PTFE vincono per il limite superiore della temperatura, ma per la guarnizione dinamica questo non e’ decisivo: la loro abrasione e’ molte volte peggiore del poliuretano, e il silicone e’ anche debole alla trazione. La gomma NBR regge meglio, ma per robustezza e usura cede comunque al poliuretano di due e piu’ volte. Per le guarnizioni mobili sotto pressione e abrasivo il poliuretano rimane il materiale ottimale, e il silicone e il PTFE hanno senso solo in strette nicchie di temperatura o chimica.
Consiglio dell’ingegnere: nella scelta della guarnizione guardare non solo alla dimensione, ma al valore del gioco di montaggio tra stelo e camicia. Piu’ grande e’ il gioco e la pressione, maggiore e’ la probabilita’ di estrusione del labbro, e piu’ duro e’ il poliuretano o l’anello di supporto necessari. Prima dell’installazione verificare le smussi e i bordi taglienti nella scanalatura: la bava taglia la nuova manichetta al montaggio. E non stirare eccessivamente la guarnizione nell’infilatura, il poliuretano e’ elastico ma il labbro iperesteso perde la precisione dell’accoppiamento.
Dove si usano le guarnizioni in poliuretano
L’idraulica e la pneumatica sono la principale sfera di applicazione delle guarnizioni in poliuretano: le manichette di stelo e pistone nei cilindri di presse, elevatori, macchine stradali e da costruzione lavorano ad alta pressione e in mezzo oleoso, dove il poliuretano si trova meglio. I raschiasporco proteggono lo stelo dallo sporco e dall’umidita’ esterni, prolungando la durata della guarnizione principale.
Le apparecchiature industriali usano guarnizioni e rondelle in poliuretano nei nodi dove e’ importante la resistenza alla vibrazione e alla chimica. Le macchine edili e stradali, nonche’ le macchine per i servizi pubblici, montano manichette in poliuretano per il contatto costante con abrasivo e sporco che distrugge rapidamente la gomma. Nelle macchine agricole, dove l’idraulica lavora in condizioni di polvere e sotto variazioni di carico per tutta una stagione, la longevita’ della guarnizione in poliuretano influisce direttamente sul numero di fermate forzate in campo.
A parte vale la pena menzionare i raschiasporco. Nelle macchine che lavorano nello sporco, il raschiasporco consumato lascia passare l’abrasivo sullo stelo, che in breve tempo distrugge la guarnizione principale e lucida lo stelo. Il raschiasporco in poliuretano con labbro duro asporta lo sporco piu’ efficacemente di quello in gomma e dura di piu’, quindi protegge tutto il nodo di tenuta, non solo chiude il contorno esterno.
Il poliuretano TIMOL lavora in dodici settori industriali, e ovunque ci siano pressione, olio e usura, la guarnizione di questo materiale da’ una durata maggiore della gomma. L’assortimento completo e’ nel catalogo dei prodotti, e i dettagli tecnologici nella sezione di riferimento.
Come ordinare la guarnizione per il proprio nodo
Per la produzione fornire il campione della vecchia guarnizione o il disegno con le dimensioni: diametro dello stelo o del pistone, larghezza e profondita’ della scanalatura, profilo di sezione. Se non si ha il campione, rilevare le misure del nodo e descrivere le condizioni di lavoro: pressione, temperatura, tipo di liquido, presenza di abrasivo. Con questi dati i tecnologi selezioneranno la durezza e il profilo del labbro.
La produzione e’ possibile a pezzo singolo, per la riparazione di un cilindro specifico, e in lotti per un parco di attrezzature dello stesso tipo. La tecnologia di colata libera consente di riprodurre anche un profilo fuori produzione o non standard senza costoso attrezzaggio. Per consulenza, scelta e ordine contattare tramite i contatti dello stabilimento TIMOL. Gli ingegneri selezioneranno la guarnizione per la vostra pressione e il vostro mezzo e la produrranno esattamente per la geometria del nodo.