Cos'è il sigillo del labirinto

Le tenute a labirinto sono componenti critici nelle turbomacchine. Prevengono le perdite e mantengono l'efficienza.

In questo post del blog esploreremo cosa sono le tenute a labirinto, come funzionano e la loro importanza in varie applicazioni.

Cos'è il sigillo del labirinto

Una tenuta a labirinto è un tipo di tenuta senza contatto che utilizza una serie di cavità per creare un percorso tortuoso per il flusso del fluido, riducendo le perdite. Il design è costituito da più scanalature o denti disposti secondo uno schema circolare sul componente rotante o stazionario.

Quando il fluido entra nella tenuta a labirinto, è costretto a navigare attraverso l'intricato percorso creato dalle scanalature. Il fluido perde pressione e velocità mentre si muove attraverso il labirinto, riducendo la sua capacità di fuoriuscire dal sigillo.

Componenti del sigillo a labirinto

I componenti principali di una tenuta a labirinto sono il rotore e lo statore.

• Rotore: Il rotore è la parte rotante, tipicamente un albero. Può avere sporgenze o denti che interagiscono con lo statore per creare l'effetto di tenuta.
• Statore: Lo statore è la parte stazionaria, solitamente l'alloggiamento. Può anche avere denti o scanalature che completano quelli del rotore, formando un percorso complesso per il flusso del fluido.
• Sigillare i denti: Queste sono sporgenze sul rotore o sullo statore. I denti sono progettati per creare molteplici restrizioni e turbolenze, che impediscono il flusso del fluido e causano cadute di pressione.
• Scanalature: I solchi sono gli spazi tra i denti. Svolgono un ruolo chiave nel creare un percorso tortuoso che limita ulteriormente il movimento dei fluidi e migliora l'efficacia della tenuta.
• Liquidazione: Il gioco è il piccolo spazio tra il rotore e lo statore. Questo spazio consente il movimento relativo tra le parti rotanti e fisse riducendo al minimo le perdite.

Tipi di sigillo a labirinto

Tenuta a labirinto dritta

Una tenuta a labirinto diritta presenta una serie di scanalature o denti diritti. Questi sono disposti in uno schema circolare attorno all'albero o al componente rotante. Le scanalature sono parallele all'asse di rotazione. Questo tipo di sigillo è semplice e facile da produrre. Tuttavia, potrebbe non fornire il massimo livello di efficienza di tenuta.

Sigillo a labirinto sfalsato

In una tenuta a labirinto sfalsata, le scanalature sono disposte in modo alternato. Ogni altra scanalatura è sfalsata rispetto alle scanalature adiacenti. Ciò crea un percorso più complesso da seguire per il fluido o il gas. Le tenute a labirinto sfalsate offrono prestazioni di tenuta migliorate rispetto alle tenute diritte. Sono più efficaci nel ridurre le perdite.

Sigillo a labirinto a gradini

Una tenuta a labirinto a gradini presenta scanalature con profondità o altezze variabili. Le scanalature più vicine al lato ad alta pressione sono più profonde di quelle vicino al lato a bassa pressione. Questa disposizione a gradini aiuta a creare una caduta di pressione attraverso la tenuta. Riduce ulteriormente le perdite. Le tenute a labirinto a gradini vengono utilizzate in applicazioni con differenziali ad alta pressione.

Sigillo a labirinto ad incastro

Una tenuta a labirinto ad incastro combina elementi di design sia sfalsati che a gradini. Le scanalature sono disposte secondo uno schema alternato, simile ad una guarnizione sfalsata. Tuttavia, le scanalature hanno anche profondità diverse, come una guarnizione a gradini. Questa combinazione fornisce eccellenti prestazioni di tenuta. Le tenute a labirinto interbloccate vengono utilizzate in applicazioni impegnative in cui la perdita minima è fondamentale.

Vantaggi delle guarnizioni a labirinto

• Design semplice e robusto: Le tenute a labirinto non hanno parti in movimento, il che le rende altamente affidabili e durevoli con requisiti di manutenzione minimi.
• Natura senza contatto: Il design senza contatto elimina l'attrito e l'usura, riducendo la generazione di calore e prolungando la durata della guarnizione. Ciò consente anche velocità operative più elevate rispetto alle tenute striscianti.
• Versatilità: Le tenute a labirinto possono gestire un'ampia gamma di fluidi, temperature e pressioni. Sono adatti sia per liquidi che per gas e possono funzionare efficacemente in ambienti ad alta temperatura.
• Tolleranza al disallineamento e alla dilatazione termica: Il gioco relativamente ampio tra i componenti rotanti e fissi rende le tenute a labirinto più tolleranti al disallineamento dell'albero e alla dilatazione termica rispetto ad altri tipi di tenute.
• Tolleranza alle particelle: Lo spazio nelle tenute a labirinto consente ad alcune particelle di passare senza danneggiare la tenuta, rendendole più robuste in ambienti in cui la contaminazione è un problema.

Svantaggi delle guarnizioni a labirinto

• Tassi di perdita più elevati: Le tenute a labirinto non sono adatte per applicazioni che richiedono estrema bassi tassi di perdita. Alcune perdite di fluido sono inevitabili a causa dello spazio tra i componenti.
• Capacità di pressione limitata: Non sono efficaci nella tenuta contro i differenziali di alta pressione. All'aumentare del differenziale di pressione, aumenta anche il tasso di perdita, rendendo necessari metodi di tenuta aggiuntivi per applicazioni ad alta pressione.
• Requisiti di precisione: Le tenute a labirinto richiedono un'installazione e un allineamento precisi per funzionare correttamente.
• Costi di produzione: Potrebbero essere più costosi da produrre rispetto ai tipi di tenuta più semplici.

Domande frequenti

Le guarnizioni a labirinto si usurano?

Sì, le guarnizioni a labirinto possono usurarsi nel tempo a causa di vari fattori. Sebbene le tenute a labirinto siano prive di contatto e progettate per ridurre al minimo l'usura, sono comunque soggette a graduale deterioramento.

Cosa posso usare al posto della guarnizione a labirinto?

Le tenute meccaniche e le tenute a labbro rappresentano un'alternativa superiore alla tenuta a labirinto.

Insomma

Le tenute a labirinto rappresentano una soluzione efficace per ridurre le perdite e migliorare l'efficienza delle apparecchiature rotanti. Il loro design unico e la capacità di gestire diverse condizioni operative li rendono una risorsa preziosa in molti settori.

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