Qual è la pressione della cassa premistoppa in una tenuta meccanica?

La pressione della cassa premistoppa è un parametro critico nel funzionamento e nelle prestazioni delle tenute meccaniche nelle pompe e in altre apparecchiature rotanti. Mantenere la pressione ottimale della cassa premistoppa assicura il corretto funzionamento delle tenute meccaniche, previene le perdite e prolunga la durata dei componenti di tenuta.

In questo post del blog, approfondiremo il concetto di pressione della cassa premistoppa, esplorandone la definizione, i fattori che la influenzano, gli intervalli tipici e la formula per calcolarla. Discuteremo anche del significato della pressione della cassa premistoppa per le tenute meccaniche, dei potenziali problemi derivanti da una gestione impropria della pressione e dei metodi per controllare e regolare la pressione in modo efficace.

Che cosa è la pressione della cassa premistoppa

In un pompa centrifuga, la cassa premistoppa è uno spazio cilindrico situato tra il corpo pompa e l'albero rotante, che ospita la tenuta meccanica o la guarnizione. La pressione della cassa premistoppa si riferisce alla pressione del fluido presente in questo spazio durante il funzionamento della pompa.

La pressione della cassa premistoppa è un parametro critico per il corretto funzionamento e la longevità delle tenute meccaniche. Influisce sulla faccia di sigillo lubrificazione, raffreddamento e capacità di mantenere una pellicola liquida tra le facce di tenuta fisse e rotanti. Una pressione insufficiente della cassa premistoppa può portare a una lubrificazione e un raffreddamento inadeguati, con conseguente rottura prematura della tenuta dovuta a un aumento dell'attrito e della generazione di calore.

D'altro canto, una pressione eccessiva della cassa premistoppa può causare la separazione delle facce della tenuta meccanica, con conseguente aumento delle perdite e riduzione dell'efficacia della tenuta. L'alta pressione può anche causare un'usura accelerata delle facce della tenuta e di altri componenti, riducendo la durata complessiva della tenuta.

Fattori che influenzano la pressione della cassa premistoppa

Progettazione della pompa

La progettazione della pompa, in particolare la posizione della camera di tenuta e la sua vicinanza alla girante, influenza la pressione della cassa premistoppa. Più la camera di tenuta è vicina alla girante, più alta sarà la pressione dovuta all'influenza della forza centrifuga della girante.

Pressioni di aspirazione e mandata

Le pressioni di aspirazione e di scarico della pompa hanno un impatto diretto sulla pressione della cassa premistoppa. In generale, pressioni di aspirazione e di scarico più elevate determinano una maggiore pressione della cassa premistoppa. Anche la differenza di pressione tra i lati di aspirazione e di scarico della pompa influenza la pressione della cassa premistoppa.

Presenza di fori di bilanciamento o anelli di usura

La presenza di fori di bilanciamento o anelli di usura nella pompa può influenzare significativamente la pressione della cassa premistoppa. I fori di bilanciamento sono piccole aperture che consentono al fluido di fluire dal lato ad alta pressione della girante al lato a bassa pressione, aiutando a equalizzare la pressione e ridurre la spinta assiale sulla girante.

Gli anelli di usura, d'altro canto, sono anelli sostituibili installati tra la girante e il corpo pompa per ridurre al minimo le perdite dal lato ad alta pressione al lato a bassa pressione. La presenza di fori di bilanciamento o anelli di usura può aiutare a mantenere una pressione più costante nella cassa premistoppa.

Proprietà dei fluidi

Le proprietà del fluido pompato, come la sua viscosità e temperatura, possono influenzare la pressione della cassa premistoppa. I fluidi con viscosità più elevata tendono a creare pressioni più elevate all'interno della cassa premistoppa a causa della maggiore resistenza al flusso. Analogamente, temperature elevate del fluido possono portare a pressioni maggiori man mano che il fluido si espande e la sua viscosità diminuisce.

Intervalli tipici di pressione della cassa premistoppa

Formula della pressione della cassa premistoppa

La pressione della cassa premistoppa può essere calcolata utilizzando la seguente formula:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Dove:

• P_sb = Pressione della cassa premistoppa
• P_s = Pressione di aspirazione
• P_d = Pressione di scarico
• k = Costante (tipicamente 0,4-0,6, a seconda del design della pompa e dei fori di bilanciamento/anelli di usura)

Funzioni della pressione della cassa premistoppa per tenute meccaniche

1. Mantiene la pellicola di fluido lubrificante: un'adeguata pressione della cassa premistoppa garantisce una pellicola di fluido adeguata tra le superfici di tenuta, riducendo l'attrito e l'usura.
2. Previene la vaporizzazione del fluido: una pressione sufficiente impedisce al fluido sigillato di vaporizzare sulle superfici di tenuta, evitando danni da cavitazione e guasti alla tenuta.
3. Consente il corretto tracciamento delle superfici di tenuta: la pressione bilanciata consente alle superfici di tenuta di mantenere un contatto e un tracciamento adeguati, prevenendo perdite e usura prematura.
4. Facilita la dissipazione del calore: una pressione adeguata favorisce la circolazione del fluido, contribuendo a dissipare il calore generato dall'attrito delle superfici di tenuta.

Potenziali problemi causati da una gestione impropria della pressione

Il mancato mantenimento di una pressione adeguata nella cassa premistoppa può causare vari problemi, tra cui:

1. Perdite eccessive: una bassa pressione può causare l'apertura delle superfici di tenuta, con conseguente perdita di fluido e riduzione dell'efficienza di tenuta.
2. Usura prematura della guarnizione: una pressione insufficiente può causare un aumento dell'attrito e dell'usura tra le superfici della guarnizione, riducendone la durata.
3. Danni alle superfici di tenuta: una pressione elevata può causare una chiusura eccessiva delle superfici di tenuta, con conseguente generazione di calore eccessivo e potenziali crepe o danni termici.
4. Cavitazione e vaporizzazione del fluido: una pressione inadeguata può consentire la vaporizzazione del fluido sigillato sulle superfici di tenuta, causando danni da cavitazione e rottura della tenuta.

Metodi per controllare o regolare la pressione della cassa premistoppa

Utilizzo di fori di bilanciamento o anelli di usura posteriori

I fori di bilanciamento o gli anelli antiusura posteriori possono essere incorporati nel design della tenuta per aiutare a regolare la pressione della cassa premistoppa. Queste caratteristiche consentono a una quantità controllata di fluido ad alta pressione di fluire dal lato di scarico alla cassa premistoppa, contrastando la differenza di pressione tra le facce della tenuta. Bilanciando efficacemente la pressione, questi elementi di design aiutano a mantenere un contatto corretto delle facce della tenuta e a ridurre l'usura.

Installazione di sistemi di scarico esterni

I sistemi di lavaggio esterni possono essere utilizzati per introdurre un fluido pulito e compatibile nella cassa premistoppa a una pressione controllata. Questo fluido di lavaggio aiuta a mantenere la pressione richiesta nella cassa premistoppa, fornendo anche raffreddamento e lubrificazione alle superfici di tenuta. I sistemi di lavaggio esterni sono particolarmente utili quando si ha a che fare con fluidi abrasivi, corrosivi o ad alta temperatura che potrebbero altrimenti danneggiare le superfici di tenuta o causare guasti prematuri.