Dal punto di vista applicativo si possono distinguere vari tipi di tenuta con O-Rings:

- statica assiale
- statica radiale

- dinamica alternativa
- dinamica rotante
- dinamica composita.

Nel caso di tenute dinamiche si può inoltre considerare la continuità o l'intermittenza del moto.

In tutti i casi, per ottenere la tenuta, si ricorre ad una deformazione (compressione) dell'O-Ring.
Per la corretta realizzazione del progetto della tenuta occorre conoscere alcuni elementi essenziali quali:

• tipo di tenuta da realizzare
• tipo di dispositivo sul quale realizzare la tenuta
• fluido da contenere e sua concentrazione
• temperatura e pressione del fluido (eventuali colpi d'ariete prevedibili)
• tipologia dei movimenti nel caso di tenuta dinamica.

Occorre inoltre tener presente la caratteristica di deformazione permanente (compression set) dell'elastomero. Infatti, la deformazione imposta all'elemento elastico, per garantire la tenuta, dovrà essere compatibile con la caratteristica di cui sopra, tenendo inoltre presente il fatto che il fenomeno di deformazione permanente è particolarmente evidente con dimensioni ridotte (O-Rings corde sottili).

Il dimensionamento degli O-Rings dipende dalle condizioni di funzionamento della tenuta, dal materiale dei componenti, dalla rugosità superficiale, ecc..
La deformazione imposta o compressione dell'O-Ring è quindi funzione del tipo di tenuta da realizzare.
Tale schiacciamento è maggiore nelle tenute statiche mentre nelle tenute dinamiche il lavoro di attrito provoca un aumento di temperatura proporzionale allo schiacciamento iniziale che dovrà quindi essere il minore possibile. La lubrificazione della tenuta ha una importanza notevole per diminuire l'attrito e facilita la dispersione del calore generato.
Le dimensioni degli O-Rings sono contenute nelle varie norme di unificazione.

Per il corretto dimensionamento delle sedi degli O-Rings occorre considerare che:

• a) il coefficiente di dilatazione termica degli elastomeri è di circa 10 volte quello dell'acciaio;
• b) il rigonfiamento provocato dal contatto con un fluido, in normali condizioni di funzionamento, può essere del 10%.

Le dimensioni consigliate per le sedi degli O-Rings nelle diverse applicazioni tengono presente tali fenomeni e sono riportate nella tabella 3.

Tab 3
Sedi O-Rings

Per ottenere un corretto dimensionamento dimensionale della tenuta occorre tener conto di un fenomeno peculiare degli elastomeri, noto come "effetto Joule", che si manifesta nella contrazione, al crescere della temperatura, di un elastomero tenuto in stato di tensione. Un O-Ring montato con una certa tensione su di un albero tenderà a contrarsi all'aumentare della temperatura, generando così una maggior forza di attrito e quindi un ulteriore aumento di temperatura; in casi estremi si può verificare la distruzione rapida dell'O-Ring. Si consiglia pertanto un montaggio nel quale il forzamento sia ottenuto con una compressione, piuttosto che con una tensione. In tale caso l'aumento di temperatura provocherà una diminuzione del forzamento con conseguente sollievo per la tenuta.

Gli anelli antiestrusione Back-up hanno la funzione di contenere il materiale elastomerico sottoposto a pressione impedendone il trafilamento attraverso i giochi di accoppiamento. Nei casi in cui la pressione agisca nelle due direzioni si montano Back-up su entrambi i lati dell'O-Ring. Questi anelli di contenimento sono realizzati in tre diverse tipologie: anello chiuso, anello semplice tagliato, anello a spirale.
Il materiale utilizzato è PTFE vergine,in alternativa Poliuretano o Resine adatte.

Lo stato della superficie sulla quale opera l'O-Ring è assai importante poichè l'attrito, generando calore, provoca una prematura usura della guarnizione.
E' bene tener presente il fenomeno dell'attrito di distacco (break-out) che può raggiungere un valore triplo dell'attrito dinamico (lubrificato) e si manifesta dopo lunga permanenza senza moto.
In tale caso si manifestano fenomeni di incollaggio non solo per rottura del film lubrificante ma anche per fenomeni di affinità gomma-metallo (particolarmente sentita per le leghe di rame).
L'attrito è pure funzione dello schiacciamento e della lubrificazione presente, della pressione e della temperatura esistenti nel sistema. Elemento influente è pure la durezza dell'elastomero che si dovrà tenere per quanto possibile intorno al valore di 70 IRHD, salvo valori diversi richiesti per specifiche applicazioni. In Tabella 4 sono indicati i valori consigliati di rugosità superficiale delle cave e delle superfici di contrasto degli alloggiamenti.

Tabella 4
Rugosità sedi

Velocità relative

La molteplicità dei fluidi e delle condizioni di funzionamento in una tenuta dinamica rendono difficile determinare il limite di velocità.Si può comunque considerare come velocità limite di riferimento 0,5 m/sec con superfici particolarmente curate e tolleranze dimensionali delle cave leggermente ampliate, con O-Rings scelti e di durezza 80 IRHD, in presenza di pressione max 5 bar. Al crescere della pressione la velocità si riduce drasticamente.

La funzionalità e la durata di un O-Ring dipendono molto dalle modalità e dalla cura usate durante il montaggio. Occorre tener presente alcuni punti essenziali quali:

• a) il dimensionamento delle sedi di montaggio dovrà rispettare quanto detto ai capitoli dimensionamento e sedi
• b) evitare spigoli vivi, bave e superfici metalliche scabrose. Particolare cura dovrà essere data durante il montaggio in presenza di filettature, solchi od orifizi sui quali l'O-Ring viene fatto scorrere; meglio servirsi di attrezzi di montaggio adatti. Anche l'estensione dell'O-Ring durante il montaggio deve essere la minima possibile ed ottenuta con attrezzi particolari
• c) l'O-Ring scelto dovrà essere pulito, in buono stato di conservazione e leggermente lubrificato con sostanze compatibili
• d) le sedi di montaggio dovranno essere accuratamente pulite ed ingrassate
• e) gli O-Rings posizionati dovranno esser protetti durante il montaggio dei restanti componenti della tenuta (come per il punto b)
• f) per montare gli O-Rings di piccole dimensioni, di elevata durezza o in condizioni particolari, si consigliano alloggiamenti composti per evitare eccessive tensioni e deformazioni degli elementi elastici.

Nel caso di sistemi di montaggio in automatico, si consigliano mescole speciali (autolubrificanti) che migliorano lo scorrimento degli O-Rings nei dispositivi automatici. In questi casi vengono pure richieste particolari tolleranze di planarità, concentricità, ecc..