paraoli albero

Meccanismo di tenuta dinamica dei paraoli per alberi

Il funzionamento del paraolio si basa sul principio che il labbro scivola sulla superficie rotante dell’albero. Il labbro di tenuta è pressato in direzione radiale contro la superficie dell’albero per il fatto che il diametro interno del labbro a riposo è più piccolo del diametro dell’albero. Tale differenza viene definita pre-carico. La forza radiale agente sulla zona di contatto è ulteriormente sostenuta da una molla metallica per controbilanciare la diminuzione della forza radiale dovuta all’invecchiamento del materiale elastomero (stress relaxation).

L’effetto di tenuta del labbro può variare in base alla posizione dell’albero.

Tenuta con albero fermo

Quando l’albero è fermo l’azione di tenuta si basa sulla pressione radiale esercitata dal labbro sulla superficie dell’albero; la deformazione subita dal labbro di tenuta fa si che lo stesso si adatti perfettamente alla superficie dell’albero. Si genera così una forza radiale che agisce sull’albero. La pressione di contatto è il risultato del precarico e dell’azione della molla. La riduzione del pre-carico dell’elastomero in funzionamento dipende dalle condizioni di esercizio. La forza radiale FR è così composta dalla componente FE dovuta all’azione dell’elastomero e dalla componente F F esercitata dalla molla.

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Tenuta con albero in rotazione

Quando l’albero ruota si crea un effetto idrodinamico che fa sì che il labbro di tenuta galleggi sulla pellicola di lubrificante formata dal fluido da ritenere. Questo impedisce un’usura precoce e la distruzione termica del labbro di tenuta. Da un lato la pellicola lubrificante, utile a prevenire l’usura, deve essere mantenuta nella zona di contatto e dall’altro lato si deve impedire che il fluido da ritenere fuoriesca verso il lato aria con conseguenti perdite. Poco dopo la messa in funzione di un paraolio nuovo, il labbro di tenuta, nella zona di contatto, subisce un fenomeno di assestamento, causato dal movimento relativo fra il labbro di tenuta e l’albero, che genera sul labbro di tenuta delle microscopiche sporgenze in direzione assiale. L’orientamento di queste sporgenze dipende dalla distribuzione della pressione nella zona di contatto e dal senso di rotazione dell’albero.

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Questa deformazione per assestamento della superficie dell’elastomero crea un effetto pompante dal lato aria verso il lato olio nella zona di contatto che è simile a quello di una microscopica pompa a vite. L’effetto pompante si ottiene solo se la distribuzione della pressione sulla superficie di contatto è asimmetrica; solo in questo modo la “micropompa” può agire nella giusta direzione. La distribuzione asimmetrica della pressione di contatto si ottiene in par te con angoli di contatto diversi tra di loro (a>ß) ed in parte spostando l’asse della molla in direzione lato aria (distanza della molla).

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Per effetto dell’orientamento delle microsporgenze, il fluido, nell’area di contatto, è spinto non solo perifericamente ma anche assialmente. Inoltre l’influenza delle tensioni superficiali produce un effetto nella direzione della perdita. Per effetto delle forze capillari, il fluido viene attirato nel meato e foro ma una superficie di separazione sul lato aria denominata “menisco”. Si ha un bilanciamento fra le forze che causano la perdita (differenza di pressione e forza capillare) da una parte e l’effetto pompante generato dalle micro sporgenze sull’elastomero dall’altra parte.

 

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