Cosa sono le guarnizioni meccaniche a soffietto metallico

Cosa sono le guarnizioni meccaniche a soffietto metallico

Le tenute meccaniche a soffietto metallico sono dispositivi di tenuta specializzati progettati per impedire perdite di fluidi o gas in apparecchiature rotanti, come pompe, compressori e miscelatori. Queste tenute sono costituite da un soffietto metallico, solitamente realizzato in acciaio inossidabile di alta qualità, attaccato a una faccia fissa e una rotante. Il soffietto metallico fornisce una tenuta flessibile e sensibile alla pressione che può adattarsi a disallineamenti assiali e angolari mantenendo un'interfaccia di tenuta stabile.

I componenti principali di una tenuta meccanica a soffietto metallico includono il soffietto metallico, la faccia fissa (solitamente realizzata in un materiale duro come il carburo di silicio o il carburo di tungsteno), la faccia rotante (spesso realizzata in carbonio o un materiale simile) e gli elementi di tenuta secondari, come gli O-ring o le guarnizioni. Il soffietto metallico agisce come una molla, fornendo la forza di chiusura necessaria per mantenere le facce di tenuta in contatto e mantenere una tenuta stagna.

Come funzionano le guarnizioni meccaniche a soffietto metallico

Le tenute meccaniche a soffietto metallico funzionano secondo il principio di mantenere un sottile film di fluido tra le facce stazionarie e rotanti. Il soffietto metallico, che è saldato alla faccia stazionaria, si flette per adattarsi al movimento assiale e angolare mantenendo una forza di chiusura costante sulle facce di tenuta. Questa forza di chiusura è generata dalla pressione del fluido sigillato che agisce sull'area effettiva del soffietto e dalla forza elastica del soffietto stesso.

Mentre l'attrezzatura rotante è in funzione, la faccia rotante si muove con l'albero mentre la faccia stazionaria rimane fissa. Il film fluido tra le facce lubrifica e raffredda l'interfaccia di tenuta, riducendo al minimo l'usura e impedendo il contatto diretto tra le facce. Il soffietto metallico si regola continuamente per mantenere il contatto ottimale della faccia di tenuta, anche in condizioni operative variabili, come variazioni di pressione, temperatura o posizione dell'albero.

Progettazione di tenute meccaniche a soffietto metallico

1. Materiale del soffietto:Il soffietto metallico è solitamente realizzato in acciaio inossidabile di alta qualità, come 316L o Hastelloy C, per garantire un'eccellente resistenza alla corrosione, flessibilità e durata.
2. Materiali di tenuta della superficie: Le facce fisse e rotanti vengono selezionate in base alla loro compatibilità con il fluido sigillato e alla loro capacità di resistere alle condizioni operative. Le combinazioni comuni di materiali delle facce includono carburo di silicio contro carbonio, carburo di tungsteno contro carbonio e carburo di silicio contro carburo di silicio.
3. Configurazione soffietto: Il numero di convoluzioni, lo spessore della parete e la lunghezza complessiva del soffietto metallico sono progettati per fornire la forza elastica e la flessibilità richieste per l'applicazione specifica.
4. Elementi di tenuta secondari: Gli O-ring, le guarnizioni e gli altri elementi di tenuta secondari vengono selezionati in base alla loro compatibilità con il fluido sigillato e alla loro capacità di fornire una tenuta statica affidabile tra i componenti della tenuta meccanica e l'attrezzatura.

Vantaggi delle tenute meccaniche a soffietto metallico

• Eccellenti prestazioni di tenuta: Il design sensibile alla pressione del soffietto metallico garantisce che le superfici di tenuta mantengano un contatto ottimale, garantendo una tenuta stagna altamente efficiente.
• Durata e affidabilità: La struttura interamente in metallo del soffietto garantisce una maggiore durata e resistenza alla fatica, alla corrosione e alle alte temperature rispetto ai soffietti elastomerici o ad altre soluzioni di tenuta.
• Bassa manutenzione: Le tenute meccaniche a soffietto metallico richiedono una manutenzione minima grazie alla loro struttura robusta e all'assenza di componenti soggetti a usura come molle o O-ring dinamici.
• Design compatto: I soffietti e le superfici di tenuta integrati consentono un design compatto e salvaspazio, che può essere facilmente installato in una varietà di configurazioni di apparecchiature.
• Ampia gamma di applicazioni: Le tenute meccaniche a soffietto metallico possono essere utilizzate in un'ampia gamma di settori e applicazioni, tra cui ambienti ad alta pressione, ad alta temperatura e chimicamente aggressivi.

A cosa servono le guarnizioni meccaniche a soffietto metallico?

• Pompe: Le guarnizioni a soffietto metallico sono comunemente utilizzate nelle pompe centrifughe, nelle pompe volumetriche e nelle pompe criogeniche per impedire perdite di liquidi o gas.
• Compressori: Nelle applicazioni dei compressori, le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate per sigillare i gas ad alta pressione e prevenire la contaminazione del mezzo compresso.
• Miscelatori e agitatori: Le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate nelle apparecchiature di miscelazione e agitazione per contenere i fluidi di processo e prevenire perdite dall'albero.
• Raffinerie e impianti petrolchimici:Nel settore petrolifero e del gas, le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate in pompe, compressori e altre apparecchiature rotanti per la movimentazione di idrocarburi, solventi e altri fluidi aggressivi.
• Lavorazione chimica: Le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate negli impianti di produzione chimica per sigillare pompe e altre apparecchiature che trattano sostanze chimiche corrosive o tossiche.
• Produzione di energia:Nelle centrali elettriche, le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate nelle pompe di alimentazione delle caldaie, nelle pompe di circolazione dell'acqua e in altre apparecchiature critiche per garantire un funzionamento affidabile e prevenire perdite.
• Lavorazione farmaceutica e alimentare: Le guarnizioni a soffietto metallico vengono utilizzate in applicazioni igieniche e asettiche per preservare la purezza del prodotto e prevenirne la contaminazione.

Fattori da considerare quando si scelgono le guarnizioni meccaniche a soffietto metallico

Forma del piatto

La forma delle piastre metalliche utilizzate nei soffietti può avere un impatto significativo sulla flessibilità e la durata della guarnizione. Le piastre piatte offrono semplicità ma possono essere più soggette a fatica, mentre le piastre formate possono fornire maggiore flessibilità e distribuzione dello stress.

Angolo

L'angolo con cui le piastre metalliche vengono saldate insieme influisce sulla capacità del soffietto di comprimersi ed espandersi. Un angolo più ampio consente una compressione maggiore ma può ridurre la stabilità della guarnizione. Al contrario, un angolo più piccolo fornisce una maggiore stabilità ma limita l'intervallo di compressione.

Integrità della saldatura

Una scarsa qualità della saldatura può causare perdite, corrosione e guasti prematuri. Assicurati che le tenute meccaniche a soffietto metallico che scegli abbiano saldature di alta qualità e uniformi, in grado di resistere alle esigenze della tua applicazione.

Spessore della piastra (piastre sottili)

Le piastre metalliche sottili offrono il vantaggio di una maggiore flessibilità, consentendo ai soffietti di comprimersi ed espandersi più facilmente. Tuttavia, le piastre più sottili possono essere più soggette a danni e usura.

Controllo delle vibrazioni

Le vibrazioni possono causare stress significativo sulle tenute meccaniche a soffietto metallico, causando affaticamento e guasti. L'implementazione di misure di controllo delle vibrazioni, come l'uso di materiali smorzanti o la progettazione della tenuta con caratteristiche resistenti alle vibrazioni, può aiutare a prolungare la durata della tenuta e a mantenerne le prestazioni in ambienti ad alta vibrazione.

Soffietto a doppio strato

Per applicazioni che richiedono maggiore resistenza e durata, i soffietti a doppio strato possono essere una scelta eccellente. Questi soffietti sono dotati di due strati di piastre metalliche, che forniscono una maggiore resistenza alle fluttuazioni di pressione e temperatura. I soffietti a doppio strato sono particolarmente adatti per applicazioni ad alta pressione o alta temperatura in cui i soffietti a strato singolo potrebbero non essere sufficienti.

Pressione e bilanciamento della tenuta

Ottenere il giusto equilibrio tra pressione e prestazioni di tenuta è fondamentale per il successo delle tenute meccaniche a soffietto metallico. Una sovrapressurizzazione può causare la deformazione o il guasto del soffietto, mentre una sottopressurizzazione può causare perdite.