NOTIZIE TECNICHE

Le caratteristiche principali che si richedono ai Segmenti elastici sono interdipendenti e possono essere così riassunte:

Tenuta massima

Ottime caratteristiche di elasticità,quindi elavato valore del modulo elastico per consentire la necessaria tenuta della fascia e capacità di conservarla sotto l’azione delle sollecitazioni termiche.

Massima ed uniforme resistenza all’usura compatibilmente con la durezza del cilindro,onde possa formarsi nel Segmento una superficie di scorrimento perfettamente liscia ed uniforme.

Stato superficiale in relazione al tipo di lavorazione.

TENUTA MASSIMA

Dinamicamente la tenuta massima è assicurata sia dalla tensione o carico elastico proprio del Segmento che dalla pressione esercitata sulle superfici A e B del segmento dal gas o fluido presente nel cilindro nella fase di compressione. Tali proprietà devono accompagnarsi sia ad un adeguato grado di lavorazione delle superfici sfreganti,onde avere il migliore contatto con la parete del cilindro,che alla massima stabilità strutturale e quindi dimensionale del Segmento a tutte le temperature presenti all’interno del cilindro. La suddetta caratteristica di perfetta tenuta e quindi di ottima aderenza,si risolve inoltre vantaggiosamente agli effetti della migliore conducibilità e dispersione del calore alle parti inferiori della macchina ed ai fini di una più uniforme distribuzione del lubrificante sulle superfici di scorriemento con conseguente delimitazione del consumo d’olio.

RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI DINAMICHE E TERMICHE

Evidentemente il primo requisito è legato anche al secondo. Infatti è condizione essenziale al buon servizio del Segmento,che lo stato iniziale di perfetta tenuta venga conservato il più a lungo possibile,che non si verifichino quindi abbassamenti del valore del modulo elastico della ghisa di cui è formato con conseguente perdita di elasticità. Tali condizioni e tali esigenze sono rispettate solo da un materiale a struttura completamente perlitica,contenente elementi stabilizzatori della suddetta struttura anche sotto l’effetto delle sollecitazioni termiche. Un opportuno trattamento termico,prima della fase finale di lavorazione meccanica,elimina le tensioni residue del materiale regolando le sue caratteristiche di elasticità.

Tipi Anelli di tenuta per alberi alternativi; Anelli rompipressione alberi alternativi; Anelli raschiaolio alberi alternativi; Anelli di tenuta per alberi rotanti; Segmenti e anelli tenuta radiale per compressori a secco, alternativi e turbocompressori; Anelli di tenuta per turbine a vapore e idrauliche.

Materiali: Carboni – grafiti – Metallo Bianco – PTFE – Bronzo

Applicazioni: Compressori – pompe – turbine, industria chimica, petrolchimica e meccanica in genere

Ricercatori, metodi diversi di stampaggio e di sinterizzazione, realizzazione sperimentali, importanti complessi di stampaggio, anche in Italia, hanno mostrato, non soltanto la vastità dell’impiego, ma anche la possibilità di risolvere problemi apparentemente insolubili.

Soltanto tecnici di ogni specifico settore di impiego potrebbero esprimere le loro opinioni e le loro idee su eventuali modifiche, per raggiungere dei miglioramenti e dei costi inferiori.

Noi desideriamo in queste brevi note prendere in esame gli anelli elastici realizzati in PTFE caricato,per l’impiego su gruppi oleodinamici e pneumatici, ad es.presse, magli, autocarri ribaltabili, cilindri oleodinamici e pneumatici di varie dimensioni, compressori etc.

Per compressori a secco è ormai da moltissimi anni in uso la carica di carbografite. Fino al 1975 circa queste apparecchiature erano corredate di anelli in ghisa per la quasi totalità.

Alcuni anni fà un’interessante pubblicazione della I.C.I.inglese si augurava che si andasse sempre più radicando il convincimento che l’industria avrebbe potuto progredire solo attraverso un libero scambio di conoscenze tecniche,e molti tra i maggiori costruttori di compressori, di gruppi oleodinamici e di fasce elastiche svolgevano già allora per proprio conto un lavoro di ricerca e sviluppo per valutare più a fondo le prestazioni delle fasce elastiche.

A questo punto ci domandiamo:l’adozione in questi ultimi anni di anelli elastici in PTFE caricato,impiegati al primo montaggio su presse e magli,quali vantaggi ha comportato per i numerossimi utenti sotto gli aspetti di rendimento,durata ed economia? In che cosa si può essere d’accordo e quali critiche si possono muovere? L’anello elastico del pistone, sia esso in ghisa, in bronzo, in PTFE caricato e con espansori, non è una guarnizione ma un organo meccanico sottoposto al logorio delle velocità lineare e di rotazione, alle spinte laterali del moto alternato,alla pressione, alla temperatura, agli aggressivi chimici etc. Esso, per offrire realmente una garanzia, deve essere realizzato da gruppi tecnici e produttori con lunga esperienza di impieghi motoristici ed oleodinamici.

Da qui l’opera della EL.TE SEGMENTITALIA per il criterio applicativo.Comunque fatta eccezione per questi anelli, che sono coperti da brevetto, resta il fatto positivo che la fascia elastica in PTFE realizzata con una mescola appropiata non è soggetta a rotture nè a grippaggi, la sua deformabilità è condizionata da una pressione uniforme, cioè fornita da un espansore che preme con uguale intensità nell’interno di una fascia elastica (cosa che è difficilissima da ottenere con una sezione piatta di acciaio calandrato come da vecchia concezione) e quindi l’aderenza del segmento al cilindro è ottima e con un bassissimo coefficiente di attrito.

La temperatura alla quale può lavorare il PTFE è entro i 250°C. Per quanto riguarda il taglio dell’anello,oltre al tradizionale taglio retto (FIG.1) al taglio obliquo (FIG.2), al taglio baionetta (FIG.3) vi è anche un taglio a baionetta inclinato (FIG.4) ma la nostra preferenza si indirizza sul tipo rondine (FIG.5) che in definitiva rende chiuso un anello creato aperto.

Abbiamo anche avuto occasione di vedere una fascia elastica composta da un anello di sezione 6×6 con un gradino di 2 mm. ed incastrato in esso un’ulteriore anello con lo scopo di chiudere il passaggio fra le punte (FIG.6) ma non consigliamo la realizzazione per diametri piccoli, anche a causa delle difficoltà di montaggio. Se nel cilindro vi fossero dei fori,esprimiamo delle riserve salvo che il loro diametro sia intorno ai 6-8 mm ed il segmento non si soffermi sui fori, specialmente se nel cilindro vi fosse un’elevata pressione

Apprezziamo la tenuta statica realizzata mediante la lavorazione a cono. Il PTFE si offre in maniera egregia alla funzione di pattino,di un elemento cioè che non permette al cilindro di venire a contatto con il pistone. Lo spessore del pattino varia a seconda del gioco che vi è tra cilindro e pistone,e questo gioco a sua volta varia in relazione al materiale usato per il pistone.

Tutto questo comporta naturalmente la collaborazione tra fabbricante di fasce elastiche e costruttore del complesso cilindro oleodinamico. Non possiamo che essere soddisfatti di questo nuovo orientamento che,praticamente iniziato con l’utente,ha messo a disposizione del progettista nuove possibilità.Quindi nello studio di queste nuove possibilità ha un’importanza decisiva la scelta della mescola,cioè la carica del PTFE .

In sostanza richiamandoci alla letteratura dei produttori di materie prime citati all’inizio di questo incontro,rileviamo che è possibile avere disponibili per la lavorazione materiali stampati con le caratteristiche elencate in tabella (TABELLA 1) e che riguardano appunto i vari tipi di carica. E’ certamente fuori discussione il fatto che il PTFE caricato è il materiale che,appropiatamente impiegato,offre le migliori soluzioni ed un coefficiente di attrito molto modesto. E’ inoltre noto che il PTFE incorpora materiali estranei (compresi residui metallici),che l’usura in relazione alla ruvidità della superficie di scorrimento è anch’essa di entità trascurabile e che durante lo strisciamento con altri materiali si ha un trasferimento del primo sui secondi. Questo trasferimento,che contrariamente alla gomma avviene senza alcun indurimento,ha un suo assestamento fra i 18 e i 22°C,rispondendo perfettamente a velocità di 5 m/sec.e restando inattaccabile da qualsiasi agente atmosferico e chimico.Tutte queste caratteristiche giustificano l’affermazione che il PTFE caricato,nel suo ambiente di lavoro e cioè a temperature non superiori ai 250°C..risulta utile al progettista di ogni settore

TABELLA 1