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Le guarnizioni meccaniche sono costituite da un elemento rotante e da un elemento stazionario, ciascuno con una faccia di accoppiamento levigata e con precisione (cfr. figura 1).Le prestazioni del sigillo sono determinate principalmente dalla condizione delle facce e dalla pressione applicata a loro.Altri fattori chiave sono le caratteristiche di vibrazione, calore e pompagina.A seconda dell'applicazione e delle esigenze dell'utente, possono essere appropriati diversi tipi di sigilli.

Figure 1. Common mechanical seal (Images and graphics courtesy of EASA) Figure 1. Common mechanical seal (Images and graphics courtesy of EASA)

Per molte pompe centrifughe più grandi, gli utenti hanno la possibilità di installare guarnizioni meccaniche di componenti o cartucce.Capire i vantaggi e i limiti di ciascuno può aiutare a determinare la soluzione migliore per una particolare applicazione.

Component Mechanical Seals

Le guarnizioni meccaniche standard sono tipicamente guarnizioni dei componenti.Quando gli utenti ordinano una sostituzione, di solito ricevono una scatola contenente facce di guarnizione, staffe, O-ring, stivali e altre parti che richiedono le competenze di un esperto tecnico di pompe per installare e regolare correttamente (vedi Image 1).

Image 1. Component (left) and cartridge (right) mechanical seals Image 1. Component (left) and cartridge (right) mechanical seals

L'installazione e la regolazione errate sono cause comuni di guasto della guarnizione dei componenti.Ad esempio, se le facce dei sigilli non sono correttamente sedute sull'albero o nell'alloggiamento dei sigilli, saranno disallinzate.Gli anelli O-ring e gli elastomeri sulle spalle dell'albero, sui tasti o sui bordi taglienti dell'alloggiamento della guarnizione possono anche causare danni a queste parti e provocare una tensione di tenuta non corretta.

L'alloggiamento della guarnizione spesso fornisce un accesso limitato, quindi le regolazioni di successo richiedono precisione e precisione.Mentre un esperto tecnico della pompa può installare e regolare con successo qualsiasi guarnizione del componente, questo processo offre l'opportunità di errore.

Cartridge Mechanical Seals

I sigilli meccanici e le guarnizioni dei componenti di cartone utilizzano componenti simili, ma i componenti stazionari delle guarnizioni della cartuccia sono preassemblati in un alloggiamento, e i componenti rotanti sono preassemblati su una manica montata su un albero sigillata con un O-ring.L'alloggiamento della guarnizione della cartuccia sostituisce tipicamente la piastra di copertura della ghiandola e le guarnizioni all'alloggiamento della pompa con un guarnizione, un O-ring o altro elastomero.Poiché i componenti meccanici della cartuccia sono preassemblati nella manica e nell’alloggiamento della cartuccia, è improbabile che ci siano errori nell’installazione delle parti.

La quantità di tensione primaverile applicata alle facce del sigillo è un fattore importante che influisce sull’installazione riuscita del sigillo.Sui sigilli dei componenti, i tecnici possono impostare questa tensione manualmente regolando la lunghezza della molla di tenuta installata.Con guarnizioni meccaniche a cartuccia, la tensione di molla è preimpostata.Per garantire la corretta tensione, un dispositivo di sostegno mantiene in allineamento gli elementi rotanti e stazionari fino a quando il sigillo è montato.

Sebbene i dettagli sulla possibilità di installare una cartuccia su un’applicazione siano complessi, un criterio è se la guarnizione si installa dal lato umido o dal lato secco della camera di tenuta.Pompe con sigillo che si installano dal lato bagnato, dietro il girante, generalmente non sono candidati per sigilli meccanici a cartuccia.

Inoltre, le pompe sommerse, solitamente dotate di guarnizioni a doppia componente, non possono essere convertite in guarnizioni meccaniche a cartuccia perché le guarnizioni vengono installate dal lato bagnato della pompa.

Component vs. Cartridge

Per gli utenti finali che decidono tra un componente e una cartuccia, le considerazioni principali sono il costo e la facilità di installazione.Se un tecnico di pompe competente servizi la pompa durante la revisione in buone condizioni di lavoro, la facilità di installazione può sembrare un problema minore.Tuttavia, la preoccupazione sarà quella di una successiva sostituzione del sigillo durante un'interruzione di emergenza.

Le guarnizioni meccaniche di carteggio possono cost are due o tre volte le guarnizioni dei componenti, quindi, salvo diversamente specificato, le offerte di riparazione competitive sono tipicamente per le guarnizioni dei componenti.Nonostante l’investimento iniziale più elevato, tuttavia, una guarnizione a cartuccia può essere una soluzione più conveniente e a lungo termine, data l’aspettativa che la manutenzione della pompa possa richiedere la sostituzione del sigillo in servizio.I potenziali risparmi derivano da minori costi del lavoro e meno tempo di inattività della produzione quando è necessario una successiva sostituzione del sigillo.I risparmi previsti includono anche l'eliminazione dei difetti di tenuta derivanti dall'installazione impropria di sigilli componenti.

Dual Seals

Doppie guarnizioni sono soluzioni efficaci per molti ambienti di pompaggio e applicazioni che sono duri sulle guarnizioni, tra cui alte temperature, alte pressioni e pompage impetuose cariche di abrasivi.Le guarnizioni a doppia lega hanno una camera tra le guarnizioni in cui il fluido barriera può essere pompato per fornire raffreddamento, lubrificazione e protezione da abrasivi nella pompage.Mentre riprogettare una pompa a singolo sigillo per accettare la doppia guarnizione dei componenti sarebbe impegnativo, i componenti di precisione di una guarnizione meccanica della cartuccia possono essere progettati come una doppia guarnizione che può facilmente adattarsi nello stesso spazio di una singola guarnizione dei componenti (vedi Image 2).

Image 2. A cartridge dual mechanical sealImage 2. A cartridge dual mechanical seal

Impeller Adjustment

Alcune pompe, in particolare quelle con giranti semi-aperti, richiedono una regolazione periodica della clearance della faccia della girante.Gli utenti possono effettuare questa regolazione spostando assialmente l'albero della pompa, che può cambiare la tensione sul sigillo.Su una guarnizione di componenti, il ripristino della tensione di tenuta richiede una separazione significativa della pompa.La maggior parte delle guarnizioni meccaniche della cartuccia hanno dispositivi di ritenuta che possono essere reinstallati per allineare gli elementi stazionari e rotanti.Questo rende facile ripristinare la tensione della guarnizione dopo che la clearance della faccia del girante è stata regolata.

Split Cartridge Mechanical Seals

La sostituzione di una guarnizione, componente o cartuccia meccanica richiede di solito il smontaggio della pompa.Un modo per evitarlo è usare un sigillo separato.Le facce e gli altri componenti circonferenziali sono divisi a metà in modo da poter essere installati senza smontare la pompa.Poiché ogni componente circonferenziale deve essere adeguatamente montato e unito, l'installazione di sigilli a componenti separati può essere problematica e richiede un elevato grado di capacità tecnica.Se si commettono degli errori, il sigillo non funzionerà.

I recenti sviluppi della tecnologia delle foche hanno portato alla produzione di sigilli meccanici a cartuccia spaccata, che semplificano notevolmente l'installazione di sigilli separati.Se una cartuccia meccanica split è la migliore opzione dipende dalla facilità di installazione rispetto al costo.Il costo aggiuntivo può essere giustificato se, storicamente, la domanda ha richiesto la sostituzione del sigillo in servizio e se lo smontaggio della pompa è difficile.

Making the Right Choice

Se gli utenti intendono trovare la soluzione più conveniente e a lungo termine per la manutenzione della pompa e anticipare la sostituzione della guarnizione in servizio, è probabile che una guarnizione meccanica della cartuccia sia una buona scelta.L'integrazione di una cartuccia di chiusura meccanica consente anche la conversione da una guarnizione di imballaggio a una guarnizione meccanica.Quando il costo iniziale è basso, i sigilli dei componenti—e un tecnico della pompa ben addestrato sono la scelta migliore.