Che cosa è una guarnizione del compressore

Le guarnizioni del compressore sono componenti essenziali nelle apparecchiature rotanti, che garantiscono un funzionamento sicuro ed efficiente prevenendo perdite e mantenendo la pressione. Nell'ambiente esigente dei macchinari industriali, questi sistemi di tenuta devono resistere a condizioni estreme, offrendo al contempo prestazioni affidabili.

Questo articolo esplora i principi fondamentali delle guarnizioni dei compressori, approfondendone i principi di funzionamento, le varie tipologie, i componenti chiave e i sistemi di supporto.

Che cosa è una guarnizione del compressore

Una guarnizione del compressore è un componente fondamentale in un sistema di compressione che impedisce la perdita di gas di processo o aria dalla carcassa del compressore mentre l'albero ruota. Le guarnizioni del compressore mantengono una barriera tra il gas ad alta pressione all'interno del compressore e l'atmosfera, garantendo un funzionamento efficiente e prevenendo la contaminazione ambientale.

Come funzionano le guarnizioni del compressore

Le guarnizioni del compressore funzionano creando una barriera tra l'albero rotante e la cassa del compressore stazionario. Questa barriera è in genere ottenuta tramite una combinazione di componenti meccanici, come facce di tenuta rotanti e stazionarie, e un fluido di tenuta, come olio o gas.

La rotazione faccia di sigillo è attaccato all'albero del compressore, mentre la faccia di tenuta fissa è fissata alla cassa del compressore. Mentre l'albero ruota, le facce di tenuta mantengono il contatto tra loro, creando una tenuta che impedisce perdite. Il fluido di tenuta viene utilizzato per lubrificare e raffreddare le facce di tenuta, riducendo l'attrito e l'usura.

Tipi di sistemi di tenuta

Sistemi di sigillatura a umido

I sistemi di tenuta a umido utilizzano un liquido, in genere olio, per lubrificare e raffreddare le superfici di tenuta. L'olio viene fatto circolare attraverso il sistema di tenuta, fornendo una barriera tra il gas di processo e l'atmosfera. Le tenute a umido sono comunemente utilizzate in applicazioni in cui il gas di processo è compatibile con l'olio di tenuta e in cui la presenza di olio nel gas di processo è accettabile.

I vantaggi dei sistemi di sigillatura a umido includono:

• Lubrificazione e raffreddamento efficaci delle superfici di tenuta
• Capacità di gestire pressioni e temperature elevate
• Progettazione e manutenzione relativamente semplici

Gli svantaggi dei sistemi di sigillatura a umido includono:

• Potenziale contaminazione da olio del gas di processo
• Maggiori consumi di petrolio e costi di smaltimento
• Aumento del rischio di perdite di petrolio nell'ambiente

Sistemi di sigillatura a secco

I sistemi di tenuta a secco, noti anche come tenute a gas secco, utilizzano un gas pressurizzato, in genere azoto o gas di processo, per creare una barriera tra le facce di tenuta rotanti e fisse. Il gas viene iniettato tra le facce di tenuta, creando una pellicola sottile che impedisce il contatto e riduce l'attrito.

I vantaggi dei sistemi di sigillatura a secco includono:

• Nessuna contaminazione da olio del gas di processo
• Minore consumo energetico grazie alla riduzione dell'attrito
• Maggiore durata della guarnizione e minori esigenze di manutenzione
• Rispettoso dell'ambiente, senza rischi di perdite di olio

Gli svantaggi dei sistemi di sigillatura a secco includono:

• Costo iniziale più elevato rispetto alle guarnizioni bagnate
• Aumento della complessità del sistema di tenuta
• Requisito di una fornitura di gas pulita e asciutta per la sigillatura

Accordi di tenuta

Sigilli singoli

Le guarnizioni singole hanno un set di facce di tenuta, una rotante e una fissa, che formano un singolo punto di contatto per impedire perdite. Sono il tipo più semplice di guarnizione, ma hanno capacità limitate in applicazioni ad alta pressione o con fluidi lubrificanti scadenti.

Le guarnizioni singole sono spesso utilizzate in fluidi puliti e lubrificanti a pressioni e temperature moderate. Richiedono meno attrezzature di supporto e hanno un costo inferiore rispetto alle disposizioni a guarnizioni multiple. Tuttavia, se l'interfaccia della guarnizione singola si guasta, il fluido di processo può immediatamente fuoriuscire nell'atmosfera.

Foche in tandem

Le tenute tandem utilizzano due tenute singole montate in serie, con un fluido tampone tra di esse mantenuto a una pressione inferiore al fluido di processo. Questa disposizione fornisce ridondanza: se la tenuta primaria si guasta, la tenuta secondaria contiene il fluido di processo.

Le due guarnizioni agiscono in modo indipendente: la guarnizione primaria assorbe l'intera caduta di pressione dal fluido di processo al fluido tampone, mentre la guarnizione secondaria gestisce la differenza di pressione più piccola dal fluido tampone all'atmosfera. Ciò consente a ciascuna guarnizione di essere ottimizzata per le sue specifiche condizioni di pressione.

Le guarnizioni tandem sono spesso utilizzate in applicazioni più pericolose e ad alta pressione, dove sono richieste maggiore sicurezza e affidabilità. Il fluido tampone tra le guarnizioni può essere monitorato per rilevare perdite della guarnizione primaria prima che si verifichi una perdita esterna. Tuttavia, le guarnizioni tandem sono più complesse e costose delle guarnizioni singole.

Doppi sigilli

Le guarnizioni doppie utilizzano anche due serie di facce di tenuta, ma con un fluido di barriera tra di esse mantenuto a una pressione superiore al fluido di processo. Ciò garantisce che se una delle guarnizioni si rompe, il fluido di barriera a pressione più elevata perderà nel processo anziché consentire al fluido di processo di fuoriuscire.

Le due fasi di tenuta lavorano insieme per contenere il fluido barriera. La tenuta interna gestisce la differenza di pressione dal fluido barriera al processo, mentre la tenuta esterna gestisce la caduta di pressione dal fluido barriera all'atmosfera.

Le guarnizioni doppie garantiscono la massima sicurezza e controllo delle emissioni e sono utilizzate con fluidi di processo pericolosi, tossici o esplosivi. Il fluido di barriera è solitamente un fluido pulito e inerte compatibile con il processo. Sono necessari un serbatoio esterno, una pompa di circolazione e uno scambiatore di calore per fornire il fluido di barriera pressurizzato.

Sistemi di supporto

Sistemi di tenuta dell'olio

Le guarnizioni bagnate a contatto richiedono una pellicola di fluido lubrificante tra le facce della guarnizione per ridurre al minimo l'usura e l'attrito. Nei sistemi di guarnizioni a olio, questo è fornito da un olio fatto circolare da un serbatoio esterno.

Il serbatoio contiene una scorta di olio pulito e incorpora elementi di condizionamento come riscaldatori o refrigeratori per mantenere la viscosità ottimale dell'olio. Una pompa di circolazione invia l'olio alla cavità di tenuta, dove lubrifica le facce e rimuove il calore da attrito. I controlli di flusso e le valvole di ritegno mantengono un flusso e una pressione dell'olio costanti.

Sistemi di tenuta del gas

Le guarnizioni dei compressori a gas secco utilizzano un gas pressurizzato, solitamente azoto, come mezzo di tenuta tra le facce anziché l'olio. Ciò elimina le complessità dei sistemi a olio e consente velocità e temperature operative più elevate.

Il gas viene solitamente mantenuto a una pressione leggermente superiore al gas di processo per garantire un flusso positivo attraverso le superfici di tenuta. Un pannello di controllo misura il gas di tenuta da una fonte ad alta pressione, regolandone la pressione e il flusso verso la camera di tenuta.

Filtri e demister rimuovono qualsiasi particella o liquido dall'alimentazione del gas per evitare di contaminare le superfici di tenuta. I sistemi di condizionamento del gas possono riscaldare il gas di alimentazione per impedire la condensazione dei vapori dal gas di processo.

Le tenute a gas doppie e tandem sono utilizzate per la massima affidabilità nei compressori critici. In una disposizione tandem, la tenuta secondaria funge da backup in caso di guasto della tenuta primaria. Una tenuta a gas doppia mantiene un gas barriera inerte tra il processo e l'atmosfera per il massimo controllo delle emissioni.