33-99 No. Via Mufu E, Distretto di Gulou, Nanjing, Cina [email protected] | [email protected]
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La serie ISO 3601 tratta effettivamente gli anelli di supporto come argomento separato: l’ambito di applicazione della ISO 3601-4 riguarda gli anelli antiestrusione / anelli di supporto e ne elenca cinque categorie: T1 tipo elicoidale, T2 tipo con taglio angolare, T3 tipo compatto, T4 tipo con taglio angolare concavo, T5 tipo compatto concavo; questi standard per anelli di supporto operano in sinergia con la ISO 3601-1 O-ring dimensioni e le dimensioni delle scanalature secondo la norma ISO 3601-2. Trelleborg considera inoltre gli anelli di supporto come un prodotto di tenuta statica indipendente, osservando che vengono utilizzati con O-rings e con gli anelli X per prevenire l’estrusione in presenza di interstizi superiori a 5 MPa / 725 psi nelle condizioni operative, offrendo versioni spiralate, tagliate, non tagliate e in PTFE o in materiali termoplastici.
Un anello di supporto non è una «guarnizione opzionale»: è un elemento specifico antistrusione all’interno del sistema di tenuta ad alta pressione, progettato per controllare con precisione l’interstizio di estrusione.
Questa è la prima classificazione, più facilmente comprensibile per i clienti.
Tipo |
Struttura tipica |
Condizione applicabile |
Design Focus |
Anello di supporto monodirezionale |
L’anello O posiziona un anello di supporto nella direzione da cui proviene costantemente la pressione, ad esempio sul lato idraulico unidirezionale, sul lato del cilindro oleodinamico unidirezionale o su tappi di tenuta statica |
La pressione agisce a lungo termine da una sola direzione, ad esempio sul lato a bassa pressione / opposto alla pressione |
La posizione raccomandata è il lato in cui l’O-ring è più probabile che venga estruso |
Anello di rinforzo bidirezionale |
L’O-ring ha un anello di rinforzo posto su ciascun lato, ad esempio nei cilindri oleodinamici bidirezionali, nelle valvole invertibili, nelle sollecitazioni da impulso di pressione e negli strumenti per pozzi petroliferi sotterranei |
Inversione della direzione della pressione, ad esempio azionamento bidirezionale e impulso di pressione |
La larghezza della scanalatura deve essere aumentata per evitare che l’O-ring e entrambi gli anelli di rinforzo subiscano una sovracompressione |
Design quasi bidirezionale |
Teoricamente monodirezionale, ma il lato opposto presenta comunque un reflusso residuo, un effetto di scarico della pressione o un impulso inverso |
Macchine movimento terra, pompe e valvole, accumulatori, tenute statiche strette |
La valutazione non deve basarsi sulla "direzione normale di funzionamento", ma sul percorso di pressione peggiore |
In termini ingegneristici, il posizionamento dell’anello di supporto a pressione unidirezionale è opposto rispetto alla direzione della pressione; quando la pressione alterna direzione, sono necessari due anelli di supporto. Il materiale base per le guarnizioni di AIR WATER MACH specifica chiaramente: una forza bidirezionale agisce quando la pressione proviene contemporaneamente da entrambi i lati, e pertanto entrambi i lati devono essere dotati di anelli di supporto.
La scelta tra un singolo o doppio anello di supporto non dipende dal nome del prodotto, bensì dalla possibilità di inversione della direzione della pressione. Non appena siano presenti fenomeni di riflusso, impulsi di pressione o colpi inversi, il problema va trattato come un caso di protezione bidirezionale contro l’estrusione.
Le cinque categorie ISO 3601-4 possono essere semplicemente convertite in una classificazione facilmente comprensibile per i clienti:
Termine ISO/ingegneristico |
Espressione cinese |
Vantaggio |
Debolezza |
Scenario tipico del cliente |
T1 Tipo a spirale |
Anello di supporto a spirale |
Installazione facile, applicabile a scanalature chiuse, direzione di avvolgimento, tenuta idraulica dinamica frontale |
La compressione può diventare localmente sottile; macchine edili, pompe oleodinamiche, sostituzione standard, apertura di scanalature in loco |
Apertura di scanalature in loco |
Tipo con taglio angolare T2 |
Anello con taglio angolare / anello con taglio aperto |
Facile da montare, costo inferiore rispetto all’anello senza taglio |
Può costituire un punto debole locale nel punto di taglio |
Materiale di fascia alta per sostituire i punti deboli; materiale ad alto modulo migliore; resistenza alla pressione di apertura con PEEK |
Tipo solido T3 |
Anello di rinforzo solido / anello senza taglio |
Capacità antiestrusione continua e massima, nessun rischio di taglio |
Richiede condizioni di montaggio aperte; non è facilmente installabile in scanalature chiuse |
Guarnizione statica ad alta pressione, flangia, tappo di chiusura o guarnizione alternata |
Tipo concavo con taglio angolare T4 |
Anello concavo con taglio angolare / anello aperto a forma speciale |
La superficie concava si adatta meglio all’O-ring e lo supporta in modo più efficace |
I requisiti relativi al senso di lavorazione sono più precisi |
Alta pressione, maggiore gioco di estrusione, fluttuazioni di pressione |
Tipo concavo compatto T5 |
Anello di rinforzo concavo compatto / anello compatto a forma speciale |
Supporto continuo e combinazione con anello O, applicabile in condizioni operative gravose |
L’assemblaggio è limitato, costo superiore rispetto al taglio aperto |
Olio e gas, tenuta statica ad alta pressione, anello di rinforzo a chiave |
I materiali dei prodotti Eclipse classificano anche gli anelli di rinforzo solidi, a taglio aperto e spiralati da una prospettiva ingegneristica: gli anelli di rinforzo solidi sono adatti alle scanalature in cui le condizioni di installazione lo consentono; gli anelli di rinforzo a taglio aperto possono essere assemblati in scanalature chiuse mediante taglio angolare; gli anelli di rinforzo spiralati utilizzano una struttura a spirale sovrapposta e sono comuni nei materiali in PTFE.
Valutazione chiave: gli anelli di rinforzo solidi privilegiano la soluzione del problema della "continuità antiestrusione"; gli anelli di rinforzo a taglio aperto privilegiano la soluzione del problema della "capacità di assemblaggio"; gli anelli di rinforzo spiralati privilegiano la soluzione del problema dell'"assemblaggio in scanalature chiuse"; gli anelli di rinforzo di forma speciale privilegiano la soluzione del problema della "superficie di supporto insufficiente per l’anello O in condizioni di alta pressione".
Ciò che i clienti ad alta pressione considerano veramente importante non è "se esiste o meno un anello di supporto", ma se l'anello di supporto è in grado di bloccare il canale di estrusione.
Tipo di sezione trasversale |
Logica del design |
Condizione applicabile |
Anello di supporto rettangolare / piatto |
Agisce come supporto rigido tra la guarnizione toroidale e il gioco di estrusione |
Idraulica ad alta pressione comune, scanalature standard |
Anello di supporto concavo |
Si adatta strettamente alla superficie circolare della guarnizione toroidale, aumentando la larghezza di supporto |
Guarnizione statica ad alta pressione, guarnizione toroidale con durezza relativamente bassa, impulsi di pressione |
Anello di supporto a forma di cuneo |
Compensa radialmente dopo essere stato sottoposto a pressione, coprendo attivamente condizioni di superalta pressione e ampi giochi di estrusione |
Pozzi petroliferi, parti metalliche che non possono essere modificate per durezza |
Anello di supporto composito a doppio materiale |
Il PEEK fornisce rigidità, il PTFE entra in contatto con la guarnizione ad anello, riducendo il fenomeno del morso duro |
Alta pressione + dinamico: rischio di taglio aperto più elevato |
Progettazione congiunta di anello di supporto e anello di guida |
L’anello di guida influenza l’attrito e l’usura, l’anello di supporto controlla l’estrusione |
Cilindro oleodinamico, macchinari ingegneristici pesanti, movimento alternato a corsa lunga |
Gli anelli di supporto a cuneo sono particolarmente adatti a scenari in cui entrambe le estremità subiscono compressione. Parker i materiali relativi agli anelli di supporto a cuneo di Eclipse evidenziano che la loro struttura a cuneo genera una compensazione radiale sotto compressione, applicabile a due scenari operativi: in entrambe le direzioni viene installato un set di anelli di supporto a cuneo, impedendo così l’estrusione dell’elastomero della tenuta statica. Il caso ad alta pressione di Eclipse dimostra che, a 15.000 psi e 300 °F, in condizioni di ampio gioco di estrusione, l’impiego combinato di anelli di supporto a cuneo in PTFE caricato e anelli di supporto a cuneo in PEEK ha migliorato la capacità di sopportare la pressione.
La selezione del materiale per l'anello di supporto ad alta pressione è essenzialmente un compromesso tra basso attrito, durezza, modulo elastico, resistenza termica, resistenza ai fluidi, costo e facilità di installazione.
Materiale |
Vantaggio |
Rischio/Limitazione |
Scenario Applicabile |
PTFE (politetrafluoroetilene) |
Basso attrito, buona resistenza chimica, adatto a guarnizioni dinamiche e a mezzi corrosivi |
Più morbido, facile da aprire o avvolgere; resistenza all’estrusione limitata; può essere realizzato come anello di supporto tagliato o a spirale |
Passaggio ad alta pressione per sigillature dinamiche a basso attrito, pompe per gas e olio, integrazione standard per O-ring |
PTFE caricato |
Il riempitivo in fibra di vetro, fibra di carbonio o bronzo influenza attrito, usura e resistenza agli urti; dopo il riempimento, la resistenza all’abrasione e agli urti migliora |
La qualità del riempitivo influisce su alcuni mezzi corrosivi chimici |
Mezzi resistenti ai prodotti chimici |
PA/Nylon |
Più duro del PTFE, migliore capacità antiestrusione, costo inferiore al PEEK |
Assorbe acqua e le dimensioni cambiano; non tollera macchinari ingegneristici con temperature eccessivamente elevate, idraulica comune, glicole acquoso e oli ad alta pressione simili |
Pressione superiore a quella tipica dei progetti standard |
PEEK polietereterechetone |
Modulo elevato, durezza elevata, elevata capacità di resistenza all’estrusione, adatto a condizioni estreme |
Costo elevato, requisiti stringenti per la lavorazione e le tolleranze dimensionali; non presenta la compensazione del flusso a freddo tipica del PTFE; il PEEK tagliato a vivo può mordere la guarnizione ad anello (O-ring) sul bordo del taglio |
Settore oil & gas, alte temperature e alte pressioni, ampio gioco di estrusione, apparecchiature critiche |
POM/Acetal, TPE ecc. |
Può essere utilizzato come materiale specifico per applicazioni a media pressione o in soluzioni personalizzate |
Richiede una valutazione attenta del mezzo, della temperatura e della pressione |
Sigillatura non standard, progetti speciali per clienti |
I dati pubblicati dai produttori indicano come riferimento i tipici limiti dei materiali: l’EMC avanzata descrive il PEEK come adatto ad alte pressioni e alte temperature, e il nylon come adatto a componenti a costo inferiore; ad esempio, l’intervallo va fino a 20.000 psi e 500 °F; il PTFE si distingue per basso attrito, resistenza chimica e limiti di temperatura più elevati, mentre il PTFE caricato offre una migliore resistenza allo scorrimento a freddo rispetto al PTFE non caricato. Freudenberg osserva inoltre che il PEEK presenta una resistenza chimica simile a quella del PTFE, ma migliori proprietà meccaniche, con una temperatura di funzionamento continuo che può raggiungere i 260 °C ed è spesso utilizzato in applicazioni con elevate pressioni sugli O-ring.
Il PEEK non può essere utilizzato semplicemente per dimensioni standard di PTFE. I dati Gallagher / Eclipse sottolineano che il PEEK ha un modulo elevato e non compenserà il flusso di freddo per compensare la deviazione delle dimensioni come il PTFE, richiedendo dimensioni più accurate, camere, anello di backup di transizione PTFE o trattamento della struttura combinata; il PEEK a
Il guasto della tenuta ad alta pressione non è generalmente dovuto semplicemente a "pressione troppo alta", ma a:
Pressione × spazio di estrusione × durezza dell'anello O × modulo del materiale × eccentricità dinamica
Tra queste, il gap di estrusione è più facilmente sottovalutato.
Il gap di estrusione deve essere valutato in base allo stato peggiore.
Non limitatevi a guardare il vuoto nominale del disegno; considerate anche:
La guida alla selezione degli O-ring Global elenca anche pressione, temperatura, compatibilità chimica, gioco di estrusione, condizioni di lavoro dinamiche/statiche e durezza del materiale come fattori chiave nella scelta degli anelli di supporto, sottolineando che i giochi di clearance più ampi richiedono generalmente un supporto più robusto.
Stato del gioco di estrusione |
Tendenza progettuale |
Gioco ridotto, pressione moderata |
PTFE o anello di riserva piatto riempito di PTFE è sufficiente |
Intervallo moderato, pressione superiore |
PTFE, PA/Nylon, anello di riserva concavo |
Spazio più grande, pressione più alta, temperatura più alta |
PEEK, anello di riserva concavo, PEEK + PTFE composito |
Spazio molto grande, più difficile da modificare hardware |
Anello di riserva per cuneo, anelli di riserva per cuneo divisi in più cuneo, che altrimenti sarebbero sovraccarichi |
Evidente eccentricità dinamica |
Priorità ottimizzazione della banda guida, quindi progettare anelli di riserva; altrimenti l'anello di riserva porterà intrapresa funzione guida |
Gli anelli di riserva non sono usati per "riparazione di tutti i problemi di solco". La progettazione di sigillatura ad alta pressione dovrebbe prima controllare il vuoto di estrusione, quindi utilizzare l'anello di riserva per migliorare il margine di sicurezza.
Tipologia di cliente |
Area di attenzione |
Direzione Consigliata |
Clienti idraulici ad alta pressione |
Pressione, velocità alternata, usura delle guide, temperatura dell’olio, protezione durante l’installazione |
Attenzione su anelli di supporto monodirezionali/bidirezionali, anelli di supporto con taglio aperto, PTFE caricato, PA, PEEK |
Clienti nel settore olio e gas |
Alta temperatura e alta pressione, impatti di pressione, mezzi corrosivi, certificazioni, scanalature non standard |
Attenzione su PEEK, anelli di supporto concavi, anelli di supporto bidirezionali, anelli a forma speciale, ampio gioco di estrusione |
Clienti nel settore delle macchine ingegneristiche |
Carichi d’urto, contaminazione da fango e acqua, facilità di manutenzione, costo |
Concentrarsi su anelli solidi o a taglio aperto, PA/Nylon, PTFE caricato, compatibilità con fasce di guida e anelli di supporto |
Clienti di pompe e valvole |
Guarnizione statica, dinamica sull'asta della valvola, apertura/chiusura frequente, picchi di pressione |
Concentrarsi su anelli solidi, PEEK, anelli concavi, resistenza alla pressione in entrambi i sensi |
Clienti del settore chimico |
Compatibilità con il fluido, temperatura, bassa perdita |
Concentrarsi su PTFE, PTFE caricato, resistenza chimica e stabilità dimensionale del PEEK |
Quando si forniscono preventivi ai clienti, non chiedere semplicemente "a quale pressione". Per gli anelli di supporto ad alta pressione occorre almeno richiedere questi campi:
Parametro |
Perché è importante |
Pressione di esercizio / pressione di picco |
Determina se sono necessari anelli di supporto singoli o doppi, e se è necessario il PEEK |
Direzione della pressione |
Determina se l'anello di supporto è unidirezionale o bidirezionale |
Gioco di estrusione |
Determina il materiale dell'anello di supporto, la sua sezione trasversale e la quantità |
Intervallo di temperatura |
Determina se sono applicabili PTFE, PA o PEEK |
Media |
Determina la compatibilità chimica del materiale |
Guarnizione statica/guarnizione dinamica |
Determina attrito, usura e rischio di taglio aperto |
Tipo di movimento |
Movimento alternato, rotatorio e oscillante corrispondono a diverse configurazioni di anelli di supporto |
Se la scanalatura è chiusa |
Determina se l'anello solido, a taglio aperto o elicoidale è installabile |
Materiale e durezza dell'O-ring |
Determina la capacità antiestrusione dell'oggetto supportato |
Dimensioni e tolleranze dell'albero/foro/scanalatura |
Determina il massimo effettivo gioco di estrusione |
Se è presente un anello guida |
Influisce sull'eccentricità e sul carico laterale |
Se sono richieste certificazioni |
Settori come oil & gas, alimentare, aerospaziale e militare possono richiedere certificati di materiale |
Benvenuti su HOVOO, una fabbrica cinese di sigilli. Produzione di sigilli in PU, gomma e PTFE. I sigilli includono O-ring, sigillo pistone, sigillo stelo, anello grigio e sigillo a gas.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
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