Tenute a labbro di contatto vs tenute a labirinto per cuscinetti: scegliere su contaminazione, velocità, temperatura e attrito

Prima decida cosa domina: ingresso di contaminazione, oppure velocità e attrito

Le due famiglie di tenute scambiano una proprietà con l'altra, e tale compromesso stabilisce quale famiglia entri nemmeno in corsa. Una tenuta a labbro di contatto preme un labbro flessibile contro l'anello interno, formando una barriera fisica serrata che offre la protezione più elevata contro polvere fine e umidità⁹.

Lo stesso contatto genera attrito e calore, che impongono un limite di velocità massimo e, a velocità più alte, richiedono un albero temprato e rettificato^4,9.

Una tenuta a labirinto senza contatto si affida a un percorso stretto e tortuoso e alla forza centrifuga invece del contatto: l'attrito è praticamente eliminato, si adatta a velocità di rotazione molto elevate e la tenuta stessa non si usura¹⁴.

Il prezzo è l'efficacia di tenuta: un labirinto non può fornire la stessa barriera assoluta contro particelle molto fini o liquidi e non è adatto a contaminazione severa o acqua proiettata direttamente¹⁴. Per la sua applicazione, si chieda contro quale modalità di guasto sta davvero comprando protezione.

Se polvere fine, umidità o lavaggio a getto raggiungono il cuscinetto, la tenuta di contatto è la candidata e la velocità diventa l'ostacolo da dimostrare superabile. Se la velocità di servizio o il budget energetico è il vincolo determinante, il labirinto è il candidato e la contaminazione dovrà essere gestita dal supporto.

Escluda ogni tenuta il cui tetto di temperatura l'applicazione supera

La temperatura è un filtro netto perché è fissata dal materiale della tenuta, non dalla sua geometria. Le tenute di contatto in gomma sono raccomandate a circa 100°C o meno; oltre, la gomma può degradarsi o ammorbidirsi e l'efficacia di tenuta crolla^11,15.

Le tenute a labirinto coprono una banda più ampia, e il materiale scelto in quella famiglia fissa il tetto: la plastica va da -40°C a 140°C, mentre l'acciaio o l'alluminio vanno da -40°C a 171°C⁴.

Se la sua temperatura di esercizio sta sopra il limite della gomma, la tenuta di contatto è fuori prima di ogni altro confronto, e la decisione passa a quale materiale di labirinto si adatti all'ambiente.

Verifichi la temperatura nella posizione della tenuta, non la nominale della macchina, perché un cuscinetto con tenuta corre più caldo di uno aperto per via del proprio attrito^13,15. Le fonti non pubblicano un intervallo di temperatura per le tenute V-ring: quell'opzione non può quindi essere vagliata affatto su questa variabile.

Verifichi che albero e supporto possano accettare fisicamente la tenuta

La tenuta scelta su contaminazione e temperatura deve ancora adattarsi all'hardware disponibile. Questi controlli decidono se la scelta sopravvive al contatto con il disegno.

• ✓Confermare che l'albero può essere temprato e rettificato se una tenuta a labbro gira a velocità più alte — una tenuta a labirinto non richiede né l'uno né l'altro [S4].
• ✓Verificare che il supporto abbia spazio per la larghezza assiale extra che una tenuta aggiunge rispetto a un paraspruzzi [S13].
• ✓Confrontare la velocità di servizio con il limite della tenuta; una tenuta di contatto abbassa il tetto di velocità ben al di sotto di una soluzione senza contatto [S20].
• ✓Confermare il disallineamento previsto, poiché una tenuta di contatto vincola l'inclinazione interna più di una soluzione senza contatto [S5,S20].
• ✓Confermare che il materiale della tenuta è compatibile con il lubrificante e l'ambiente nella posizione della tenuta [S4].

Chiami il mezzo inquinante prima di impegnarsi

L'etichetta generica "contaminato" nasconde la decisione, perché le due famiglie falliscono in modo diverso contro mezzi diversi. Una tenuta a labbro non può gestire affatto la contaminazione granulare fine e grossolana, perché le particelle usurano rapidamente il labbro⁴.

Una tenuta a labirinto può sigillare in modo affidabile quella stessa contaminazione granulare, ma solo applicata su un albero orizzontale⁴.

Anche l'acqua è condizionata: un labirinto può gestire l'esposizione all'acqua quando si usano materiali antiruggine e il livello dell'olio resta sotto il diametro di tenuta, mentre la capacità di una tenuta a labbro con l'acqua è limitata perché l'acqua aumenta l'attrito nella posizione di tenuta⁴.

Contro polvere fine e umidità in generale, la tenuta di contatto continua a dare il livello di protezione più alto⁹. Quindi la domanda da rispondere per la sua macchina non è "quanto è sporco" ma "qual è l'inquinante, in quale orientamento, e c'è un liquido in gioco".

Se la risposta è polvere fine o spruzzo, la tenuta di contatto conserva il suo posto. Se è materiale granulare su un albero orizzontale, il labirinto può sigillarlo meglio di un labbro che si userebbe.

Decida se il budget di attrito e potenza esclude una tenuta di contatto

Una tenuta di contatto degrada per attrito e disperde potenza, mentre una tenuta a labirinto non ha né attrito né perdita di potenza, il che può consentire un'unità motrice più piccola⁴.

Se la sua macchina ha un budget energetico stretto o la tenuta sta in una posizione dove la resistenza si manifesta come calore, quella sola differenza può decidere la scelta in favore del labirinto^4,9,14.

La difficoltà è che le fonti danno la direzione del compromesso ma nessuna magnitudine: non viene pubblicata né coppia d'attrito in N·mm né perdita di potenza in watt per alcun tipo di tenuta^4,9,14. Non può dimensionare un motore né un margine termico da questo articolo.

Chieda al fornitore la coppia d'attrito e la perdita di potenza alla sua velocità e temperatura di servizio, e tratti ogni cifra fornita come misura propria finché non possa verificarla.

Chieda al fornitore le cifre che le fonti non portano

Prezzo, durata e conformità non sono nell'evidenza: vanno ottenuti dal fornitore prima di impegnarsi. Chieda ogni voce per iscritto, rapportata alle sue condizioni di servizio.

• ✓Protezione dagli ingressi: richiedere il grado IP o l'esito della prova di esclusione di particelle e acqua per la tenuta offerta.
• ✓Attrito: richiedere coppia d'attrito e perdita di potenza alla sua velocità e temperatura di servizio.
• ✓Interfaccia con l'albero: richiedere la rugosità, durezza e eccentricità richieste per il tipo di tenuta.
• ✓Durata: richiedere MTBF o durata attesa della tenuta alla sua contaminazione e temperatura.
• ✓Costo: richiedere il prezzo unitario della tenuta e la manodopera di montaggio separatamente dal prezzo del cuscinetto.
• ✓Disponibilità: richiedere tempi di consegna e quantità minima d'ordine per il tipo di tenuta specifico, non per i cuscinetti in generale.
• ✓Conformità: richiedere ogni certificazione ISO 6194, DIN 3760, FDA o ATEX che la tenuta dichiara di possedere.

Cosa le fonti non stabiliscono

• Nessun dato quantificato di protezione dall'ingresso (grado IP o prova di esclusione di particelle/acqua) per alcun tipo di tenuta.
• Nessun valore di coppia d'attrito (N·mm) o di perdita di potenza (W), inclusa la coppia di avviamento, per alcun tipo di tenuta.
• Nessun requisito specifico di finitura superficiale dell'albero (Ra), durezza o eccentricità per ciascun tipo di tenuta.
• Nessun prezzo unitario della tenuta, costo di manodopera d'installazione o dati MTBF per i tipi di tenuta.
• Nessuna disponibilità, tempo di consegna o quantità minima d'ordine specifica per il tipo di tenuta.
• Nessun dato di conformità ISO 6194, DIN 3760, FDA o ATEX per alcun tipo di tenuta.
• Nessun dato sulle tenute a anello V — le fonti non le trattano, quindi non è possibile un confronto a tre.
• Nessun limite specifico di velocità massima (DN o velocità superficiale) per tenute labirinto o a anello V.
• Nessun dato di compatibilità del lubrificante specifico per i materiali delle tenute.