Qual è la pressione di una tenuta meccanica?

Le tenute meccaniche sono componenti integrali nelle apparecchiature rotanti, che impediscono la perdita di fluido e mantengono la pressione del sistema. La pressione della camera di tenuta, un fattore critico che influenza le prestazioni e la durata della tenuta, è determinata da vari parametri di progettazione e operativi.

Questo articolo esplora il concetto di pressione della camera di tenuta, esaminando i fattori che la influenzano e le caratteristiche di progettazione utilizzate per gestirla in modo efficace. Discuteremo anche dell'idoneità di diversi tenuta meccanica tipologie per diverse condizioni di pressione.

Che cosa è la pressione della camera di tenuta nelle tenute meccaniche

La pressione della camera di tenuta si riferisce alla pressione del fluido all'interno della cavità che ospita la tenuta meccanica. Questa pressione gioca un ruolo significativo nelle prestazioni e nella longevità della tenuta, poiché influisce su fattori quali lubrificazione, raffreddamento e prevenzione dell'ingresso di contaminanti.

In una tipica disposizione di tenuta meccanica, la camera di tenuta è situata tra il corpo della pompa e l'atmosfera. La pressione all'interno di questa camera è determinata da vari fattori, tra cui le condizioni operative della pompa, il design della tenuta e il fluido pompato.

Mantenere la pressione adeguata nella camera di tenuta è fondamentale per diversi motivi:

1. Lubrificazione adeguata: una pressione adeguata garantisce che le superfici di tenuta siano dotate di una sottile pellicola di fluido, riducendo l'attrito e l'usura.
2. Raffreddamento: il fluido nella camera di tenuta aiuta a dissipare il calore generato dalle superfici di tenuta, prevenendo il surriscaldamento e i guasti prematuri.
3. Esclusione di contaminanti: la pressione positiva all'interno della camera di tenuta aiuta a impedire che contaminanti esterni entrino e danneggino le superfici di tenuta.

Fattori che influenzano la pressione all'interno della camera di tenuta

Condizioni operative della pompa

Le condizioni operative della pompa hanno un impatto diretto sulla pressione della camera di tenuta. Fattori come la pressione di scarico della pompa, la pressione di aspirazione e la velocità di rotazione influenzano la pressione all'interno della cavità di tenuta.

Pressioni di mandata più elevate determinano generalmente un aumento della pressione nella camera di tenuta, mentre pressioni di aspirazione più basse possono portare a una pressione ridotta o addirittura a condizioni di vuoto all'interno della camera.

Progettazione e disposizione delle guarnizioni

Anche la progettazione della tenuta meccanica e la sua disposizione all'interno della pompa influiscono sulla pressione della camera di tenuta. Diversi elementi di progettazione entrano in gioco:

1. Rapporto di bilanciamento: il rapporto di bilanciamento determina il carico idraulico sulle facce della tenuta. Le tenute con rapporti di bilanciamento più elevati tendono a funzionare a pressioni più basse, mentre rapporti di bilanciamento più bassi determinano pressioni più elevate.
2. Faccia di sigillo geometria: la geometria delle superfici di tenuta, come la larghezza della superficie e la finitura superficiale, influenza la distribuzione della pressione all'interno della camera di tenuta.
3. Piano di tubazioni: il piano di tubazioni utilizzato insieme alla tenuta meccanica influisce sulla pressione nella camera di tenuta. Ad esempio, un Piano 11 (ricircolo dalla mandata della pompa alla tenuta) aumenta la pressione, mentre un Piano 13 (ricircolo dalla camera di tenuta all'aspirazione) riduce la pressione.

Proprietà dei fluidi

Le proprietà del fluido pompato influenzano anche la pressione all'interno della camera di tenuta. Fattori come viscosità, peso specifico e pressione di vapore entrano in gioco.

I fluidi con viscosità più elevata potrebbero richiedere una maggiore pressione della camera di tenuta per mantenere una lubrificazione adeguata tra le facce della tenuta. I fluidi con elevate pressioni di vapore possono causare cavitazione e pressione ridotta all'interno della camera di tenuta.

Tipi di tenute meccaniche e idoneità alla pressione

Caratteristiche di progettazione per la gestione della pressione

Per gestire efficacemente la pressione all'interno della camera di tenuta, le tenute meccaniche incorporano varie caratteristiche di progettazione. Queste caratteristiche assicurano prestazioni di tenuta ottimali e longevità in diversi intervalli di pressione.

Facce di tenuta bilanciate

Le facce di tenuta bilanciate sono progettate per ridurre al minimo l'impatto della pressione sulle superfici di tenuta. Riducendo l'area di tenuta effettiva esposta alla pressione, le tenute bilanciate mantengono una forza di tenuta costante indipendentemente dalle fluttuazioni della pressione della camera di tenuta. Questa caratteristica di progettazione prolunga la durata della tenuta e migliora l'efficienza della tenuta in applicazioni da moderata ad alta pressione.

Molle multiple

Le tenute meccaniche spesso impiegano più molle per fornire una distribuzione uniforme della forza di tenuta. Utilizzando una serie di molle più piccole anziché una singola molla grande, la forza di tenuta viene applicata uniformemente attorno alla circonferenza delle facce della tenuta. Questa disposizione multi-molla assicura prestazioni di tenuta costanti e riduce il rischio di deformazione o perdite indotte dalla pressione.

Geometria sensibile alla pressione

Alcune tenute meccaniche presentano una geometria sensibile alla pressione, che consente alle facce di tenuta di adattarsi alle variazioni della pressione della camera di tenuta. Con l'aumentare della pressione, la geometria delle facce di tenuta si regola automaticamente per mantenere la fessura di tenuta ottimale. Questo meccanismo di autoregolazione aiuta a prevenire un'usura eccessiva e mantiene l'efficacia della tenuta in un'ampia gamma di pressione.

Sistemi di fluidi barriera

Le guarnizioni doppie e le guarnizioni tandem incorporano sistemi di fluido barriera per gestire la pressione e migliorare le prestazioni di tenuta. Il fluido barriera, in genere un liquido o un gas compatibile, viene mantenuto a una pressione più elevata rispetto al fluido di processo. Questa differenza di pressione impedisce al fluido di processo di entrare nell'interfaccia di tenuta e fornisce lubrificazione e raffreddamento alle superfici di tenuta. I sistemi di fluido barriera isolano efficacemente la tenuta meccanica dagli effetti potenzialmente dannosi dei fluidi di processo ad alta pressione.