Componenti di una doppia tenuta meccanica

Le guarnizioni meccaniche doppie sono ampiamente utilizzate in apparecchiature rotanti come pompe e compressori per prevenire perdite di fluido. Sebbene semplici nel concetto, sono composte da diversi elementi critici che lavorano insieme come un sistema.

Questo articolo esplorerà i componenti chiave di una tipica tenuta meccanica doppia, tra cui le disposizioni della tenuta, le facce, la ghiandola, il manicotto, il sistema di lavaggio, il fluido di barriera, gli elastomeri e l'hardware. Comprendendo il ruolo e le considerazioni di progettazione per ogni parte, i lettori acquisiranno una comprensione più approfondita di queste complesse soluzioni di tenuta.

Accordi di tenuta

Raddoppiare tenute meccaniche può essere configurato in tre configurazioni principali: schiena a schiena, faccia a faccia e tandem.

Uno dopo l'altro

In una disposizione back-to-back, le due guarnizioni sono montate con le loro facce rotanti orientate in direzione opposta l'una dall'altra. Il fluido di barriera o tampone viene introdotto tra le guarnizioni, con la pressione mantenuta più alta della pressione del fluido di processo. Questa disposizione è ideale per applicazioni ad alta pressione e impedisce al fluido di processo di entrare nel sistema fluido di barriera/tampone.

Faccia a faccia

Le disposizioni faccia a faccia hanno le facce rotanti delle due guarnizioni orientate l'una verso l'altra. Il fluido di barriera o tampone viene mantenuto a una pressione inferiore rispetto al fluido di processo. Questa configurazione è adatta per applicazioni a bassa pressione e consente un facile monitoraggio del sistema di fluido di barriera/tampone per eventuali perdite.

Tandem

Le disposizioni di tenuta in tandem presentano due tenute montate con le loro facce rotanti nella stessa direzione. Il fluido di barriera o tampone viene introdotto tra le tenute, con la pressione solitamente mantenuta a un livello inferiore rispetto alla pressione del fluido di processo. Le tenute in tandem forniscono un ulteriore strato di protezione contro le perdite e sono spesso utilizzate in applicazioni sensibili all'ambiente o pericolose.

Componenti di una doppia tenuta meccanica

Facce di sigillo

Le superfici di tenuta sono gli elementi di tenuta primari in un doppia tenuta meccanicaSono costituiti da due parti: la guarnizione primaria e la guarnizione secondaria.

Sigillo primario

La guarnizione primaria, nota anche come guarnizione interna, è la prima linea di difesa contro le perdite. È solitamente realizzata in un materiale duro e resistente all'usura, come carburo di silicio, carburo di tungsteno o ceramica. Le facce della guarnizione primaria sono sovrapposte con precisione per creare una superficie liscia e piana che consente loro di accoppiarsi con perdite minime.

Le facce di tenuta primarie sono tenute in posizione da una combinazione di pressione della molla e forza idraulica del fluido sigillato. Man mano che la pressione del fluido sigillato aumenta, la forza idraulica sulle facce di tenuta aumenta, facendo sì che si chiudano più saldamente e prevengano perdite.

Sigillo secondario

La tenuta secondaria, nota anche come tenuta esterna, è l'elemento di tenuta di backup in una tenuta meccanica doppia. È in genere realizzata con gli stessi materiali della tenuta primaria e funge da punto di tenuta ridondante in caso di guasto della tenuta primaria.

Le facce di tenuta secondarie non sono a contatto diretto con il fluido sigillato e pertanto non sono soggette alla stessa usura delle facce di tenuta primarie. Tuttavia, sono comunque esposte all'ambiente e devono essere resistenti alla corrosione, alle fluttuazioni di temperatura e ad altri fattori ambientali.

Ghiandola di tenuta

La guarnizione di tenuta è l'alloggiamento che contiene i componenti della tenuta meccanica. È in genere realizzata in un materiale resistente alla corrosione come acciaio inossidabile o Hastelloy ed è progettata per resistere alla pressione e alla temperatura del fluido sigillato.

La ghiandola di tenuta fornisce una superficie di montaggio per le facce di tenuta, nonché porte per l'introduzione di fluidi di lavaggio e fluidi di barriera/tampone. Include anche una porta di scarico per consentire la rimozione sicura dal sistema di eventuali perdite che potrebbero verificarsi.

Manicotto dell'albero

Il manicotto dell'albero è un componente cilindrico che si adatta all'albero dell'attrezzatura rotante e fornisce una superficie di montaggio per la ghiandola di tenuta. È in genere realizzato in un materiale duro e resistente all'usura, come acciaio inossidabile o carburo di tungsteno, ed è progettato per proteggere l'albero dai danni causati dalla tenuta meccanica.

La bussola dell'albero svolge anche un ruolo critico nel mantenere il corretto allineamento delle facce della tenuta. Qualsiasi disallineamento o eccentricità nell'albero può causare il disallineamento delle facce della tenuta, con conseguente aumento delle perdite e rottura prematura della tenuta.

Sistema di scarico

Il sistema di lavaggio è un componente fondamentale di una doppia tenuta meccanica che aiuta a raffreddare e lubrificare le superfici della tenuta, oltre a impedire l'accumulo di contaminanti che possono causare il guasto della tenuta. Il sistema di lavaggio è costituito da due parti: il lavaggio della tenuta primaria e il lavaggio della tenuta secondaria.

Guarnizione primaria (interna)

Il lavaggio primario della tenuta è utilizzato per raffreddare e lubrificare le superfici primarie della tenuta. Si tratta in genere di un fluido pulito e compatibile che viene introdotto nella ghiandola della tenuta attraverso una porta nella ghiandola della tenuta. Il fluido di lavaggio scorre attraverso le superfici primarie della tenuta, rimuovendo calore e contaminanti prima di uscire attraverso la porta di scarico.

Guarnizione secondaria (fuoribordo)

Il lavaggio della tenuta secondaria viene utilizzato per raffreddare e lubrificare le facce della tenuta secondaria. In genere è lo stesso fluido del lavaggio della tenuta primaria e viene introdotto nella ghiandola della tenuta attraverso una porta separata. Il lavaggio della tenuta secondaria scorre attraverso le facce della tenuta secondaria prima di uscire attraverso la porta di scarico.

Sistema fluido barriera/tampone

Il sistema di fluido barriera/tampone è un componente aggiuntivo che può essere utilizzato nelle tenute meccaniche doppie per fornire uno strato extra di protezione contro le perdite. Il fluido barriera/tampone è un fluido pulito e compatibile che viene mantenuto a una pressione più alta rispetto al fluido sigillato, creando un differenziale di pressione positivo sulle superfici di tenuta.

Il sistema di fluido barriera/tampone è costituito da un serbatoio, una valvola di controllo della pressione e una pompa di circolazione. Il serbatoio contiene una fornitura di fluido barriera/tampone, mentre la valvola di controllo della pressione mantiene il fluido a una pressione costante. La pompa di circolazione fa circolare il fluido attraverso la ghiandola di tenuta, fornendo un flusso continuo di fluido pulito e freddo attraverso le facce di tenuta.

Elastomeri di tenuta

Gli elastomeri di tenuta sono un componente essenziale delle tenute meccaniche doppie che forniscono una tenuta statica tra i vari componenti della tenuta. Sono in genere realizzati in un materiale flessibile e resiliente come il fluoroelastomero (FKM), il perfluoroelastomero (FFKM) o il monomero di etilene propilene diene (EPDM) e sono progettati per resistere ai requisiti di pressione, temperatura e compatibilità chimica dell'applicazione.

Gli elastomeri di tenuta vengono utilizzati in diverse posizioni all'interno della tenuta meccanica, tra cui:

• O-ring tra le superfici di tenuta e la ghiandola di tenuta
• Guarnizioni tra la guarnizione di tenuta e l'alloggiamento dell'apparecchiatura
• Soffietti o membrane che forniscono il movimento assiale delle superfici di tenuta

Sigillare l'hardware

L'hardware di tenuta si riferisce ai vari componenti meccanici che tengono le superfici di tenuta e altri componenti in posizione all'interno della ghiandola di tenuta. Questi componenti sono in genere realizzati in un materiale resistente alla corrosione come acciaio inossidabile o Hastelloy e sono progettati per resistere alla pressione e alla temperatura del fluido sigillato.

Ecco alcuni esempi comuni di guarnizioni:

• Molle che forniscono la forza di chiusura necessaria sulle superfici di tenuta
• Collari di azionamento che trasmettono la coppia dall'albero alle superfici di tenuta
• Anelli di tenuta che tengono in posizione i componenti della guarnizione all'interno della ghiandola di tenuta