I diversi metodi di tenuta dell'albero per pompe per vuoto ad anello liquido

La tenuta meccanica è uno dei componenti principali di una pompa per vuoto ad anello liquido. È responsabile della creazione di una tenuta efficace tra l'albero rotante ad alta velocità della pompa e il corpo della pompa fissa. I suoi compiti principali sono impedire che il liquido di esercizio (solitamente acqua) fuoriesca dalla pompa nell'ambiente e impedire l'aspirazione di aria esterna nella pompa (fattore fondamentale per il mantenimento dei livelli di vuoto). La scelta della tenuta meccanica influisce direttamente sull'affidabilità operativa della pompa, sui costi di manutenzione e sull'idoneità per processi specifici.

Di seguito sono riportati i principali tipi di guarnizioni per alberi utilizzati nelle pompe per vuoto ad anello liquido e le loro caratteristiche dettagliate:

1. Guarnizione di tenuta (guarnizione premistoppa)

Si tratta di un metodo di sigillatura tradizionale e meccanicamente semplice.

Principio di funzionamento: un materiale di tenuta morbido, simile a una corda o a forma di anello (chiamato baderna, come grafite, PTFE o fibra aramidica) viene inserito nell'area in cui l'albero della pompa esce dall'alloggiamento. Un premistoppa regolabile applica una pressione radiale dall'esterno, costringendo la baderna ad aderire saldamente alla superficie dell'albero o a una bussola, creando una tenuta per attrito da contatto.

Caratteristiche principali:

Consente perdite minori controllate: le tenute a baderna non sono progettate per perdite pari a zero. È necessario lasciare gocciolare una piccola quantità di liquido di esercizio (in genere poche gocce al minuto) per lubrificare e raffreddare l'interfaccia di attrito tra la baderna e l'albero. Questa è sia una caratteristica che uno svantaggio.

Richiede manutenzione continua: la baderna si usura nel tempo, aumentando le perdite. Gli operatori devono serrare periodicamente e con competenza il premistoppa. Una volta usurata in modo significativo, l'intera baderna deve essere sostituita durante un arresto.

Cause di usura del manicotto: l'attrito solido diretto tra la guarnizione e il manicotto dell'albero provoca usura, rendendo necessaria la sostituzione periodica del manicotto.

Scenari applicabili:

Applicazioni in cui l'ambiente di lavoro non è critico e sono accettabili piccole perdite di liquido visibili.

Pompaggio di gas non tossici, non pericolosi e non infiammabili.

Utenti con budget di investimento iniziale limitati e possibilità di manutenzione regolare.

2. Tenuta meccanica

Questo è attualmente il metodo di tenuta più diffuso e performante per le pompe ad anello liquido, e rappresenta un balzo in avanti rispetto alla tenuta a contatto alla tenuta a faccia.

Principio di funzionamento: il nucleo di una tenuta meccanica è costituito da una o più coppie di anelli lappati di precisione (chiamati faccia rotante e faccia stazionaria). La faccia rotante ruota con l'albero della pompa, mentre la faccia stazionaria è fissata al corpo della pompa. Sotto l'azione combinata della pressione del fluido e della forza della molla, le facce rimangono a stretto contatto con uno spazio minimo, creando una tenuta durante la rotazione l'una rispetto all'altra. Un film di fluido estremamente sottile tra queste facce è essenziale per la lubrificazione, il raffreddamento e la tenuta.

Caratteristiche principali:

Eccellenti prestazioni di tenuta: non si verificano praticamente perdite visibili (su scala di microperdite), soddisfacendo i moderni requisiti industriali in materia di protezione ambientale e sicurezza.

Lunga durata: poiché l'usura avviene su superfici piane, è uniforme e lenta. In normali condizioni operative, la durata può raggiungere migliaia o addirittura decine di migliaia di ore, superando di gran lunga quella delle guarnizioni di tenuta.

Basso consumo energetico: la resistenza all'attrito è molto inferiore rispetto alle guarnizioni di tenuta, con conseguente maggiore efficienza energetica.

Nessuna usura dell'albero/manicotto: l'usura è limitata alle superfici di tenuta stesse, proteggendo l'albero o il manicotto della pompa.

Condizioni operative più severe: il film di fluido tra le facce è fondamentale. Pertanto, le tenute meccaniche sono molto sensibili alle particelle solide presenti nel fluido, che possono graffiare le superfici di tenuta lucidate e causare guasti rapidi. Spesso richiedono un sistema di lavaggio fluido pulito.

Tipi e opzioni avanzate:

Vantaggio principale: offre doppia sicurezza e contenimento assoluto. In caso di rottura della guarnizione interna, il fluido barriera fuoriesce nella pompa, non il gas di processo nell'atmosfera. Al contrario, in caso di rottura della guarnizione esterna, l'aria fuoriesce nel fluido barriera, non il gas di processo.

Scenari applicabili: condizioni estremamente impegnative che coinvolgono mezzi tossici, pericolosi, infiammabili, esplosivi, altamente corrosivi, costosi o sensibili all'ossigeno.