Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

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Manuale Tecnico Tenute Meccaniche ALF ALF A A

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Manuale Tecnico

Tenute Meccaniche

ALFALFAA

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I FONDAMENTALILa Tenuta Meccanica ..........................................................................1Il film liquido......................................................................................3I Trafilamenti......................................................................................4Il grado di libertà................................................................................4Il bilanciamento..................................................................................5Tenute non bilanciate ..........................................................................6Tenute bilanciate ................................................................................7

LE CONFIGURAZIONITenuta singola interna ......................................................................11Tenuta singola esterna ......................................................................11Tenuta doppia contrapposta................................................................12Tenuta doppia in tandem....................................................................13Tenuta “dual”....................................................................................14Tenuta “face to face” ........................................................................15

LA SELEZIONEL’asportazione del calore generato e schemi norme API..........................19La selezione delle tenute....................................................................19Prodotti puliti, innocui, neutri, non infiammabili ....................................21Liquidi che cristallizzano a contatto con l’atmosfera ..............................21Prodotti acidi ....................................................................................22Liquidi molto caldi ............................................................................22Prodotti in soluzione acquosa che tendono a solidificare/sedimentare ......23Liquidi tossici, velenosi o molto viscosi ................................................24Prodotti molto abrasivi ......................................................................24Prodotti infiammabili..........................................................................25Acqua calda ....................................................................................26

LE TIPOLOGIETenute a molla singola elicoidale ........................................................29Tenute bidirezionali ..........................................................................29Tenute con la molla protetta ..............................................................29Tenute esterne..................................................................................30Tenuta a soffietto di P.T.F.E. ................................................................30Tenuta a soffietto elastomerico ..........................................................31Tenute a soffietto metallico ................................................................31Tenute a cartuccia ............................................................................32Tenute stazionaria ............................................................................33

IINNDDIICCEEIINNDDIICCEE

i

ALF

ALF

AA

Pagina

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I MATERIALIMateriali dei piani di tenuta ................................................................37Grafiti..............................................................................................37PTFE................................................................................................38Stellite ............................................................................................38Acciaio al cromo ..............................................................................38Ceramica ........................................................................................39Carburo di tungsteno ........................................................................39Carburo di silicio ..............................................................................39TAB. I - Tabella codici FLUITEN dei piani di tenuta ................................40TAB. II - Caratteristiche dei piani di tenuta ..........................................41TAB. III - Proprietà fisiche e meccaniche dei piani di tenuta ..................42Materiali delle tenute secondarie ........................................................43Gli elastomeri ..................................................................................43Gomma Nitrilica ................................................................................43Fluoroelastomero ..............................................................................44Etilene Propilene ..............................................................................44Perfluoroelastomeri ..........................................................................44Silicone............................................................................................44Neoprene ........................................................................................44Aflas................................................................................................45I non elastomeri ..............................................................................45PTFE (Politetrafluoroetilene) ..............................................................45FEP (Fluoruro di Etilene Propilene) ......................................................46Grafoil o amiantiti ............................................................................46TAB. IV - Tabella codici FLUITEN tenute secondarie. ..............................46Parti metalliche ................................................................................47TAB. V - Tabella codici FLUITEN parti metalliche....................................47

IINNDDIICCEEIINNDDIICCEE

ii

ALF

ALF

AA

Pagina

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II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

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II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

1

ALF

ALF

AA

La Tenuta Meccanica

La tenuta meccanica serve ad

evitare la fuoriuscita di un fluido

(liquido o aeriforme) tra un albero

rotante ed il contenitore del fluido

stesso. (Fig. 1)

Questa è costituita da due anelli

striscianti mantenuti in contatto

assiale da due forze combinate: una

meccanica, generata dalla presenza

di molla/e o da un soffietto metallico; l’altra idraulica, generata dalla

pressione del fluido di processo.

Uno degli anelli è definito “rotante” e ruota solidale con l’albero; l’altro

“stazionario” è vincolato alla parte fissa della macchina.

Per realizzare tenuta tra anello rotante e albero e tra anello stazionario e

cassa tenuta, sono previste tenute secondarie; queste sono costituite

generalmente da o-rings, ma esistono anche o altre tipologie che vedremo

di seguito. (Fig. 2)

Fig. 1

O-Ring Anello Stazionario

O-Ring Anello RotanteAnello Stazionario

ALBERO ROTANTE

Anello Rotante

Molla

CASSA STOPPA

Fig. 2

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Le macchine idrauliche tipiche sulle quali le tenute meccaniche sono

installate sono le pompe o gli agitatori. (Fig. 3 - Fig. 4)

Nelle pompe centrifughe o volumetriche come sugli agitatori ci sono alberi

rotanti sui quali l'elemento di tenuta deve evitare la fuoriuscita del fluido

da un ambiente verso un altro (normalmente l’atmosfera).

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

2

ALF

ALF

AA

Fig. 3

Fig. 4

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Il film liquido

Per ridurre l’attrito esistente tra gli anelli che strisciano è indispensabile

prevedere una lubrificazione.

Le facce di strisciamento di una tenuta meccanica sono generalmente

lubrificate dallo stesso fluido di processo o, nel caso di tenute doppie, da

un liquido ausiliario (vedi cap. “le configurazioni”). La stabilità del film

liquido determina la maggiore o minore usura degli anelli e quindi la durata

della tenuta. (Fig. 5)

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

3

ALF

ALF

AA

Fig. 5

Forza generata dallapressione del liquido

in cassastoppa

FILM LIQUIDOSTABILE

VAPORIZZAZIONEDEL FILM LIQUIDO

FUNZIONAMENTO ASECCO

Forze generate dallapressione del filmliquido tra le facce

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In fase di selezione del tipo di tenuta meccanica, è necessario prevedere

sia la corretta lubrificazione sia l’appropriato raffreddamento delle facce;

ciò avviene controllando i seguenti parametri:

Temperatura del fluido di processo.

Tensione di vapore dello stesso alla temperatura d’esercizio.

Natura del liquido di processo.

Velocità dell’albero.

Per quanto sopra, è indispensabile che sia previsto un appropriato

flussaggio (vedi cap. “la selezione”).

I concetti ed i principi esposti fino a questo momento sono uguali per tutte

le tenute tradizionali che devono essere lubrificate con un liquido; per

quanto riguarda le tenute “a secco” o le tenute “a gas”, i principi sono

differenti e saranno affrontati in seguito.

I Trafilamenti

Non esistono tenute a perdita zero.

Vista la presenza di un film liquido tra le facce di strisciamento, è facile

immaginare che leggeri trafilamenti saranno presenti in tutte le tenute

meccaniche. Le perdite di una tenuta possono essere calcolate,

teoricamente, e dipendono da molti fattori, quali la velocità di rotazione

dell’albero, la pressione, la natura del liquido da tenere, ma anche da

aspetti meccanici che riguardano la macchina su cui viene installata la

tenuta. Molto spesso queste perdite, definite fisiologiche, sono così

ridotte da non essere rilevabili.

Il grado di libertà

Gli elementi elastici della tenuta (molla/e o soffietto e guarnizioni) sono

fondamentali per il buon funzionamento della stessa che deve essere in

grado di tollerare vibrazioni, disallineamenti ed oscillazioni dell’albero. Per

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

4

ALF

ALF

AA

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capire meglio questo concetto dobbiamo considerare che la guarnizione

dell’anello spinto dalle molle, (normalmente quello rotante), non è

perfettamente statica, ma compie piccole oscillazioni per tollerare i

movimenti tra l’albero e la parte fissa della macchina; per questo motivo

viene definito “dinamico”. (Fig. 6)

Ora può risultare più chiaro il motivo per cui la lunghezza di lavoro della

tenuta stabilita dal costruttore, la compatibilità delle guarnizioni con il

prodotto da tenere, la finitura e la dimensione dell’albero su cui la

guarnizione “dinamica” della tenuta deve lavorare, sono determinanti per

garantire una buona funzionalità del sistema.

Il bilanciamento

Pensiamo alla superficie di un pistone su cui agisce una pressione costante;

la forza risultante varierà al variare dell’estensione della superficie del

pistone stesso.

Nelle tenute meccaniche, oltre alla spinta meccanica (della molla/e o

soffietto metallico), è presente una spinta idrostatica data dalla pressione

del fluido di processo che spinge un anello contro l’altro.

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

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ALF

ALF

AA

Movimento radialedell’albero

Movimento assialedell’albero

Lunghezza di Lavoro

Fig. 6

Page 10: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

6

ALF

ALF

AA

Lo stesso liquido, oltre ad “unire” i due anelli, tende anche ad entrare tra

le facce cercando di separarle. Queste forze determinano il cosiddetto

“grado di bilanciamento” della tenuta, in altre parole il rapporto tra la

forza che tende ad unire e quella che tende a “separare”.

Quando la superficie su cui il fluido spinge è maggiore della superficie di

contatto abbiamo una tenuta non bilanciata. Al contrario, quando la

superficie su cui il fluido spinge è leggermente inferiore di quella di

contatto abbiamo una tenuta bilanciata. È possibile ottenere questo

dimensionamento grazie ad un “gradino” previsto sulla camicia d’albero o

sul corpo della tenuta stessa.

Tenute non bilanciate

Normalmente sono più stabili quando soggette a vibrazioni, disallineamenti

o cavitazioni, sono meno costose perché più diffuse e facilmente adattabili

a casse-stoppa standard poiché non richiedono particolari lavorazioni

dell’albero o della camicia d’albero. Per contro, le alte pressioni

costituiscono il limite delle tenute non bilanciate poiché un’eccessiva “forza

di chiusura” potrebbe pregiudicare la presenza del film liquido tra le facce,

causando surriscaldamento e consumo precoce degli anelli stessi. (Fig. 7)

Ah Af

K= Ah/Af Ah>Af K>1

Forze di aperturaForze di chiusura

Fig. 7

d2

d1

d2

d3

Ah=(d22-d1

2)-π /4

Af=(d22-d3

2)-π /4

Ah= Superficie della corona circolare su cui insiste la pressione del fluido

Af= Superficie della corona circolare di strisciamento

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Tenute bilanciate

Elevate pressioni ed elevate velocità di rotazione, com’è facile intuire,

determinano un elevato calore del film liquido tra gli anelli di tenuta. In

questo caso occorre incrementare la lubrificazione tra le facce diminuendo

la forza di chiusura tra gli anelli attraverso una riduzione della superficie su

cui insiste il liquido da tenere.

Le tenute bilanciate vengono selezionate anche quando la tensione di

vapore del liquido da tenere è elevata. La normativa API definisce

“flashing” gli idrocarburi con tensione di vapore superiore a 1 bar g per i

quali deve essere prevista una tenuta doppia o in tandem. (Fig. 7a)

II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII

7

ALF

ALF

AA

Ah Af

K= Ah/Af Ah<Af K<1

Forze di aperturaForze di chiusura

Fig. 7a

d2

d1

d2

d3

Ah=(d22-d1

2)-π /4

Af=(d22-d3

2)-π /4

Ah= Superficie della corona circolare su cui insiste la pressione del fluido

Af= Superficie della corona circolare di strisciamento

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LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

Page 13: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

ALF

ALF

AA

LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

11

Tenuta singola interna

È la configurazione più comune ed efficace nella maggior parte delle

applicazioni.

Viene definita interna perché

completamente immersa nel

liquido di processo. Viene

dimensionata idraulicamente

affinché la forza risultante dalla

pressione del liquido da tenere

sulla superficie di spinta possa far

lavorare la tenuta completamente

immersa. (Fig. 8)

Se installata all’esterno del liquido di processo, la pressione del liquido

tenderà a separare le facce di tenuta ed a spingere l’anello stazionario fuori

dalla sua sede.

Tenuta singola esterna

Al contrario della soluzione

interna, in quella esterna il liquido

da tenere è all’interno delle facce

di tenuta e la parte rotante della

tenuta è a contatto con

l’atmosfera. (Fig. 9)

Viene selezionata quando il liquido

da tenere è aggressivo chimicamente con i materiali normalmente utilizzati

per le tenute interne o quando la scelta di materiali speciali risulta troppo

costosa.

Nelle tenute esterne, non ci sono normalmente parti metalliche in contatto

con il prodotto, se presenti sono in materiali speciali quali l’Hastelloy o il

Titanio. L’anello rotante e quello stazionario (in contatto con il processo),

Fig. 8

Fig. 9

Prodotto

Atmosfera

Prodotto

Atmosfera

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possono facilmente essere in grafite, ceramica o carburo di silicio, per

quanto riguarda le guarnizioni, possono essere in fluoroelastomero, P.T.F.E.

o perfluoroelastomero.

L’applicazione di una soluzione di tenuta esterna è molto diffusa nel

montaggio su agitatori con entrata dall’alto; tale scelta è giustificata dalla

semplicità di montaggio e per ottenere un miglior raffreddamento delle

facce di strisciamento (tenute per agitatori).

Tenuta doppia contrapposta

Si seleziona quando il prodotto da tenere è in fase gassosa, molto

abrasivo, tossico, letale o se è necessario garantire una perdita zero del

fluido di processo verso l’atmosfera.

In questi casi è bene selezionare una tenuta definita doppia contrapposta

(back to back) perché composta da due tenute singole interne montate

una alle spalle dell’altra. In questo tipo di configurazione viene interposta

una camera che separa il processo con l’atmosfera, questa camera

pressurizzata con un liquido ausiliario (innocuo per l’atmosfera e adatto

alla corretta lubrificazione della coppia di facce di tenuta) funge da film

liquido al posto di quello di processo. (Fig. 10)

LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

12

ALF

ALF

AA

Fig. 10Pressione del liquido di flussaggio1 bar superiore della pressione del

fluido di processo.

Prodotto Atmosfera

Page 15: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Nella configurazione di tenuta doppia contrapposta la pressione del liquido

di sbarramento deve essere sempre e costantemente superiore di almeno

1 bar alla pressione del liquido da tenere, in caso contrario la pressione

maggiore all’interno delle facce causerebbe l’apertura della tenuta come

spiegato nella configurazione di tenuta singola interna.

Tenuta doppia in tandem

E’ costituita da una coppia di tenute semplici montate in serie anziché

contrapposte. Il liquido ausiliario non deve essere ad una pressione

maggiore rispetto al processo, anzi mantenuto a pressione atmosferica.

(Fig. 11)

Con la configurazione di tenuta doppia in tandem, sono notevoli i vantaggi

per i gestori del processo e per gli impiantisti che possono evitare di

prevedere la pressurizzazione della cassatenuta ottenendo gli stessi

vantaggi della soluzione doppia contrapposta, che sono: perdita zero in

atmosfera e maggiore stabilità del liquido di processo in quanto

adeguatamente raffreddato. La soluzione in tandem non è idonea se il

liquido di processo è tossico, abrasivo o viscoso al punto di incollare o

solidificare tra le facce di tenuta; in questi casi la soluzione doppia con

liquido ausiliario pressurizzato garantisce un film pulito tra le facce

emissione “0”.

LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

13

ALF

ALF

AA

Fig. 11

Liquido di flussaggio apressione atmosferica.

ProdottoAtmosfera

Page 16: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Sono comuni le applicazioni di tenute in tandem negli impianti

petrolchimici e nelle raffinerie; in questi impianti sono molteplici le

applicazioni sui liquidi con basso peso specifico e alte tensione di vapore

su pompe centrifughe.

Tenuta “dual”

È la nuova configurazione prevista dalle più recenti API 682 (American

Petroleum Institute), dove le due tenute sono montate in serie come nella

configurazione in tandem; idraulicamente le tenute possono lavorare con

un liquido ausiliario a pressione atmosferica (come per le tenute in

tandem) o anche pressurizzato (come per le contrapposte), ottenendo i

vantaggi di entrambe le configurazioni. Questa configurazione è prevista

solamente equipaggiata di flangia e camicia d’albero, premontata a

“cartuccia”. (Fig. 12)

LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

14

ALF

ALF

AA

Fig. 12

Pressione del liquido di flussaggioatmosefrica (tandem) o superiore

rispetto al fluido di processo (doppia)

Page 17: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Tenuta “face to face”

E’ una tenuta doppia costituita da due parti rotanti ed un solo anello

stazionario montato centralmente.

Può essere progettata per essere una tenuta “dual” quindi lavorare con

liquido ausiliario pressurizzato o a pressione atmosferica.

E’ una configurazione meno comune rispetto alle tradizionali “back to back”

o “tandem” ma ha il vantaggio di essere generalmente più corta ed avere le

molle esterne al processo. (Fig. 13)

LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII

15

ALF

ALF

AA

Fig. 13

Pressione del liquido di flussaggioatmosefrica (tandem) o superiore

rispetto al fluido di processo (doppia)

Page 18: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

Page 19: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

L’asportazione del calore generato e schemi norme API

Abbiamo detto quanto sia importante che il film liquido sia stabile tra le

facce di strisciamento; come evitare

che questo non si surriscaldi tra le facce

che strisciano una sull’altra a velocità

elevate? I sistemi possono essere

diversi e dipendono dalla

configurazione e dal servizio con cui la tenuta deve operare. (Fig. 14)

Il tecnico che seleziona la tenuta deve trasmettere le informazioni sul tipo

di installazione e sui collegamenti atti a garantire il corretto funzionamento

della tenuta meccanica. La normativa API ha codificato tutti gli schemi

idonei a gestire le differenti condizioni di funzionamento esistenti,

consentendo al selezionatore di informare il Cliente mediante dei codici che

identificano un preciso asservimento per ogni configurazione. (vedi schemi

riassuntivi a pag. 20)

La selezione delle tenute

Con le indicazioni fornite dalle norme API 682, si possiede uno strumento

analitico di grande aiuto per chi deve effettuare la selezione di tenuta fluidi

trattati nelle raffinerie.

Per quanto riguarda l’industria chimica, nelle molteplici applicazioni nel

campo della depurazione e trattamento acque, nell’industria alimentare e

farmaceutica, il tecnico si trova a dover risolvere problemi di tenuta dove

la difficoltà deriva dalla miscellanea dei prodotti da tenere, dei processi e

dei servizi cui le tenute sono sottoposte.

Di seguito forniamo una traccia dove vengono raggruppate le famiglie di

prodotti con l’indicazione del tipo di Plan API da realizzare. Maggiori dettagli

sulla selezione delle tenute per i prodotti più comuni sono presenti sul

nostro manuale di selezione della tenuta. Quanto segue ha la funzione di

spiegare al meglio la funzione degli schemi di flussaggio più utilizzati.

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

19

ALF

ALF

AA

Fig. 14

Page 20: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

20

ALF

ALF

AA

PLAN 01

Circolazione interna dalla man-data della pompa alla tenuta.

PLAN 02

Camera tenuta “dead-end”senza circolazione di fluido diflussaggio; cassa-stoppa concamicia di raffreddamento adacqua e bussola di ristringi-mento, sono richieste solo sespecificato.

Connessioni tappateper una possibile futu-ra circolazione di fluido

PLAN 11

Circolazione dalla mandataattraverso un orifizio alla tenu-ta.

PLAN 12

Circolazione dalla mandataattraverso un filtro e un orifizioalla tenuta.

PLAN 13

Circolazione dalla zona tenutaattraverso un orifizio e ritornoall’aspirazione pompa.

PLAN 21

Circolazione dalla mandataattraverso un orifizio ed unoscambiatore di calore verso latenuta.

PLAN 22

Circolazione dalla mandataattraverso un filtro, un orifizioed uno scambiatore di caloreverso la tenuta.

PLAN 23

Circolazione dalla tenuta conanello pompante attraversouno scambiatore di calore eritorno alla tenuta.

PLAN 31

Circolazione dalla mandataattraverso un ciclone separato-re inviante un fluido pulito allatenuta; mentre il fluido con soli-di ritorna all’aspirazione pompa.

PLAN 32

Invio di fluido pulito da fonteesterna alla tenuta.

QuandospecificatoTI

Quandospecificato

TI

Quandospecificato

TI

Quandospecificato

TI

Dalvendirore Dall’acquirente

PLAN 41

Circolazione dalla mandataattraverso un ciclone separato-re inviante un fluido pulitoattraverso uno scambiatore dicalore alla tenuta; mentre ilfluido con solidi ritorna all’aspi-razione pompa.

QuandospecificatoTI

PLAN 51

Camera “dead-end” di normariempita con metanolo (vedinota 3); normalmente utilizzatacon tenuta ausiliaria (esecuzio-ne con tenuta singola o doppia).

Indicatoredi livello

PI

Tappo

Serbatoio

Sfiato

Tappo diriempimento

PLAN 52

Serbatoio esterno di fluido nonpressurizzato (vedi nota 3)concircolazione forzata; normalmen-te utilizzato con tenute tandem.

Indicatoredi livello

Valvola didrenaggio

Serbatoio

Normalmenteaperta

Tappo diriempimento

Quandospecificato

Quandospecificato

PLAN 53

Serbatoio esterno di fluidopressurizzato (vedi nota 3)concircolazione forzata; normal-mente utilizzato con tenutedoppie.

Indicatoredi livello

Valvola didrenaggio

Serbatoio

Normalmenteaperta

Tappo diriempimento

Quandospecificato

Quandospecificato

FI

PIPS

FI

PIPS

PLAN 54

Circolazione di fluido pulito daun sitema esterno (vedi nota3); normalmente viene utiliz-zato con tenute doppie.

PLAN 61

Connessioni tappate a disposi-zione dell’utilizzatore. La nota3 si applica quando l’utilizzato-re dovrà inviare un fluido(vapore, gas, acqua, ecc.) adun sistema di tenuta ausiliaria(esecuzione singola o doppia).

PLAN 62

Quench da fluido esterno(vapore, gas, acqua, ecc. vedinota 3); normalmente utilizza-to con una bussola di restringi-mento o un sistema di tenutaausiliaria (esecuzione singola odoppia).

Proveniente dafonte esterna

NOTE:

1) Questi plans rappresen-tano i sistemi comunemen-te usati. Altre varianti esistemi sono disponibili edovranno essere specificatidall’acquirente o concordatireciprocamente tra l’acqui-rente ed il venditore

3) L’acquirente dovrà speci-ficare le caratteristiche delfluido, e il venditore specifi-cherà portata, pressione etemperatura richieste.

FI

PI

PS

TI

Scambiatore di calore

Manometro

Termometro

Pressostato

Ciclone separatore

Flussimetro

Filtro a Y

Valvola di regolazione

Valvola di intercettazione

Valvola di non ritorno

Orifizio

PI

LEGENDA SIMBOLI:

Page 21: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Prodotti puliti, innocui, neutri, non infiammabili

Es.: acqua, olio vegetale o minerale, glicole ecc.

Preferire la soluzione singola

interna, Plan API 11 o 01 per

dissipare il calore generato dalle

facce e sfiatare la cassa stoppa da

eventuali sacche d’aria presenti

all’avviamento.

In caso di cassa stoppa conica è

accettabile anche il Plan API 02.

Liquidi che cristallizzano a contatto con l’atmosfera

Es.: solfati, fosfati, soluzioni saline, soluzioni alcaline ecc.

È consigliabile la soluzione

singola, Plan API 11 o 01 per

evitare la formazione di sacche

d’aria in cassa tenuta e per

smaltire il calore generato dalle

facce di strisciamento. L’ausilio

del Plan API 62 effettuato con

acqua o vapore a bassa pressione

(max 0,3 bar g) ha la funzione di lavare la formazione dei cristalli all’interno

delle facce di strisciamento, prevenendo eventuali bloccaggi assiali della

parte rotante (vedi par. il grado di libertà pag. 4).

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

21

ALF

ALF

AA

API PLAN 01

API PLAN 11

API PLAN 62

ORIFIZIO

PLAN 61:Le medesime connessioni previste per il plan62 sono tappate a disposizione dell’utilizzatore.

PLAN 62:Consiste nel “lavare” la parte della tenuta acontatto con l’atmosfera con un appropriatofluido, il contenimento di questo fluido avvienemediante una tenuta ausiliaria quali: lip-seal,baderna, bussole flottanti.

Page 22: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Prodotti acidi

Viene normalmente prevista una

soluzione singola interna che se

installata su pompa con cassa

stoppa cilindrica viene asservita

con il Plan API 11/61 o 01/61.

In caso di cassa stoppa conica

prevedere il Plan API 02/61.

L’utilizzo di tenuta esterna è particolarmente diffuso, in

questo caso è bene prevedere un’opportuna protezione

da eventuali proiezioni di perdite di fluido.

Liquidi molto caldi

Es.: idrocarburi pesanti su fondocolonna, oli diatermici

Temperature oltre i 200°C e fino a

400°C sono tipiche applicazioni di

raffineria o su pompe per olio

diatermico.

E’ bene capire quale temperatura è

presente in zona tenuta visto che

in alcune pompe opportunamente

progettate per questi servizi, la

temperatura viene drasticamente

abbattuta.

In funzione della temperatura in cassa tenuta variano il tipo di tenuta ed i

materiali che la compongono. In questi casi normalmente si prevede una

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

22

ALF

ALF

AA

API PLAN 02/62

API PLAN 02

Page 23: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

23

ALF

ALF

AA

soluzione singola interna, Plan API 02 con l’accorgimento di sfiatare

all’avviamento la cassa stoppa per evitare il funzionamento a secco causato

da sacche d’aria inevitabilmente presenti al primo avviamento. L’ausilio di

un Plan API 62 effettuato con vapore a bassa pressione aiuta ad abbassare

la temperatura in zona t enuta e “lava” le perdite fisiologiche che

sedimentando bloccherebbero in grado di libertà delle tenute meccaniche.

In modo più specifico si rimanda alla normativa API 682 quale strumento

analitico di questi servizi.

Prodotti in soluzione acquosa che tendono asolidificare/sedimentare

Es.: calce, fanghi, pasta da carta, slurry ecc.

Preferire la soluzione singola

interna, Plan API 32, che

prevede flussaggio da fonte

esterna con acqua o liquido

compatibile col processo a

pressione maggiore di quella

presente in cassa-tenuta,

consente di evitare che il

prodotto solidifichi attorno alle

facce di strisciamento. Una

“bussola di fondo” montata sulla cassa stoppa con un gioco calcolato in

funzione della portata, fa sì che in cassa tenuta si crei una zona in cui il

liquido di flussaggio funge da tampone al liquido di processo.

Una valida alternativa, se la presenza di solidi non è elevata, è l’applicazione

della tenuta in una cassa stoppa conica con un Plan API 02/62. Il quench

di acqua garantisce un buon lavaggio delle “perdite fisiologiche” ma anche

il raffreddamento delle facce di tenuta.

API PLAN 32

FI

PI

Page 24: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Liquidi tossici, velenosi o molto viscosi

Es.: vernici a base solvente, inchiostri, creme, collanti, paste, lattici vari.

È consigliabile la soluzione doppia contrapposta, Plan

API 53. In caso di perdite, è il liquido ausiliario che

trafila nel processo o in atmosfera, ciò può essere

monitorato con opportuna strumentazione. Tra le

facce lato prodotto è presente il liquido ausiliario e

non quello di processo.

Prodotti molto abrasivi

Es.: acqua con sabbia, fanghi vari, ecc.

Prevedere la soluzione doppia,

Plan API 54 per avere un

liquido pulito tra le facce. Con

questi servizi le prestazioni

vengono ottimizzate da una

configurazione “stazionaria”

con prodotto all’esterno delle

facce di strisciamento.

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

24

ALF

ALF

AA

API PLAN 53

TI

PI

Pressione nel serbatoio > di1 bar della pressione in

cassa tenuta

API PLAN 54

FI

PI

Page 25: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Un’alternativa meno diffusa, è il

Plan API 31, dove il liquido

pompato viene fatto passare

attraverso un ciclone separatore

per separare le parti più pesanti

dal processo ed inviare liquido

chiarificato alla tenuta.

Prodotti infiammabili

Es.: idrocarburi, solventi ecc.

Consigliabile la soluzione doppia in tandem, Plan

API 52 Con un serbatoio esterno, equipaggiato con i

dovuti allarmi di livello e/o di pressione, è possibile

evitare emissioni in atmosfera e si garantisce un

appropriato film liquido della tenuta lato prodotto.

In modo più specifico si rimanda alla normativa API

682 quale strumento analitico di questi servizi.

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

25

ALF

ALF

AA

API PLAN 52

TI

PI

Pressione nel serbatoio < di1 bar della pressione in

cassa tenuta

API PLAN 31

Page 26: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Acqua calda

Es.: pompe alimento caldaia, recupero condensato ecc.

Contrariamente alle apparenze, può essere molto difficile realizzare un

efficace sistema di tenuta sull’acqua calda. La viscosità e quindi la capacita’

di lubrificare diminuisce con l’aumentare della temperatura. Sopra i 90°C

le facce di tenuta potrebbero trovarsi a lavorare senza film liquido o in fase

di attrito misto, con conseguente usura precoce. Il metodo più diffuso per

evitare quanto esposto è l’utilizzo di una soluzione singola interna e Plan

API 23.

L’acqua calda viene

raffreddata facendola

circolare attraverso uno

scambiatore di calore

mediante un dispositivo di

pompaggio previsto con la

tenuta. Se il sistema viene

calcolato in modo

opportuno, si viene a creare

una sorta di circuito chiuso

in cassa tenuta e la temperatura dell’acqua si stabilizza temperature

inferiori a 90 °C.

E’ disponibile un modello da utilizzare per individuare i parametri

necessari per la selezione

LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE

26

ALF

ALF

AA

API PLAN 23

Scambiatoredi calore

Page 27: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

Page 28: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

29

ALF

ALF

AA

Tenute a molla singola elicoidale

È la soluzione più comune ed elementare, quindi

più economica, vista l’essenzialità che caratterizza

questa tipologia di tenuta.

Una molla conica interferisce con l’albero che deve

essere previsto di appoggio per la molla stessa.

Tale molla viene portata in rotazione e trascina

l’anello rotante mediante un apposito innesto.

Vantaggi: economicità, accetta elevati errori di

installazione, mantiene la sua efficacia in caso di

prodotti sporchi o viscosi.

Svantaggi: ha un solo senso di rotazione, necessita una battuta

sull’albero, non è adatta per liquidi che tendono ad incollare le facce.

Modelli Fluiten: SA - SC - SPBA

Tenute bidirezionali

Sono le più utilizzate per la loro versatilità. Un corpo

tenuta viene fissato e portato in rotazione dall’albero

rotante o dalla camicia, mediante dei grani filettati;

tre innesti molto robusti trascinano l’anello rotante.

Vantaggi: economicità, costruzione robusta in grado

di tollerare incollaggi della facce, vibrazioni,

cavitazioni e disallineamenti.

Svantaggi: l’installazione richiede una buona

manualità e la cura delle parti metalliche su cui la

tenuta viene installata. Le versioni bilanciate richiedono una lavorazione

più attenta della camicia d’albero.

Modelli Fluiten: US3A - UM3A - N3X - BS3A - BM3A - BL3X

Page 29: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Tenute con la molla protetta

Un corpo tenuta, su cui lavora la guarnizione dell’anello

rotante, viene fissato su albero (o camicia) mediante

grani filettati e portato in rotazione; due o tre innesti

molto robusti portano in rotazione l’anello rotante.

Vantaggi: soluzione adatta per liquidi con solidi in

sospensione o viscosi, la camicia incorporata nel corpo

tenuta la rende bilanciata senza richiedere il

tradizionale gradino sulla camicia d’albero della pompa.

Svantaggi: costo superiore alle tenute tradizionali, non utilizzabile quale

configurazione doppia contrapposta.

Modelli Fluiten: TBA - TZKA

Tenute esterne

Tenute studiate per lavorare con il prodotto all’interno

delle facce, l’elemento “dinamico” è un o-ring ed un

corpo con molle e spine trascina un anello rotante,

normalmente in carburo di silicio o in PTFE caricato.

L’anello stazionario deve essere bloccato assialmente

per evitare che la pressione del liquido da tenere lo

spinga fuori dalla sua sede.

Vantaggi: adatte a lavorare con prodotti aggressivi,

non ci sono parti metalliche in contatto con il prodotto

da tenere (nella tenuta EF1C solo hastelloy o titanio). Semplici nella

costruzione e nel montaggio sulla macchina.

Svantaggi: il bloccaggio assiale dell’anello stazionario richiede una preparazione

della macchina più accurata rispetto ad una tenuta “interna”, i liquidi sporchi

possono penetrare all’interno delle facce, causandone il bloccaggio assiale.

Modelli Fluiten: EV - EFC - EF1C

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

30

ALF

ALF

AA

Page 30: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

31

ALF

ALF

AA

Tenuta a soffietto di P.T.F.E.

E’ una soluzione esterna dove, in contatto con il

prodotto, c’è un soffietto in P.T.F.E. Tale soffietto è

trascinato da una ghiera divisa in due metà, anziché

dai tradizionali grani di bloccaggio; tali grani,

potrebbero infatti non addirsi ad alberi in materiale

plastico.

Vantaggi: molto indicata in presenza di liquidi corrosivi, semplice nella

costruzione non ci sono guarnizioni che possono essere aggredite o causare

bloccaggi.

Svantaggi: se si strappa il soffietto si ha la totale fuoriuscita del liquido da

tenere. I liquidi restano instrappolati all’interno del soffietto causandone il

bloccaggio assiale.

Modelli Fluiten: ES

Tenuta a soffietto elastomerico

Un soffietto elastomerico rotante alloggia un inserto,

che è la faccia di strisciamento, ed una molla che

determina il carico meccanico.

Vantaggi: tenuta molto economica, l’assenza di o-ring

sull’albero, sostituiti dal soffietto, rendono questa

soluzione adatta a lavorare anche con liquidi che

tendono a cristallizzare o solidificare in contatto con l’atmosfera, evitando

il rischio di bloccaggio assiale.

Svantaggi: adatta per servizi leggeri, in caso di rottura del soffietto si

avrebbe la perdita totale del liquido da tenere.

Modelli Fluiten: PC4A

Page 31: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Tenute a soffietto metallico

Un soffietto metallico (saldato o corrugato) è

l’elemento che determina il carico meccanico della

tenuta, ma anche l’elemento di tenuta “dinamico”. La

guarnizione tra il soffietto e la camicia o l’albero è

assolutamente statica.

Vantaggi: l’assenza della guarnizione dinamica

rende la tenuta a soffietto metallico adatta a lavorare

con fluidi molto caldi e con liquidi che cristallizzano o

solidificano in contatto con l’atmosfera, evitando

anche il fenomeno di “fretting” sull’albero. E’ una

soluzione che prevista con guarnizioni in Grafoil (TSHA) si presta per

applicazioni ad altissime e bassissime temperature.

Svantaggi: più costosa delle soluzioni tradizionali, non è in grado di

tollerare disallineamenti tra l’albero e la parte fissa della macchina. Non è

ricondizionabile in caso di rottura del soffietto.

Modelli Fluiten: TSMA - TSHA

Tenute a cartuccia

Sono tenute di tipo tradizionale, premontate

con una flangia ed una camicia d’albero per

facilitare le operazioni di montaggio sulla

macchina. Le caratteristiche possono variare in

funzione della costruzione: tenuta stazionaria o

rotante, molle multiple o singola, bilanciata o

non bilanciata, cartuccia singola o doppia. Le

cartucce Fluiten serie “C” sono uniche nel loro

genere per l’ampiezza di verisoni disponibili per

pompe, agitatori ed altre macchine con albero

rotante.

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

32

ALF

ALF

AA

Page 32: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Vantaggi: adattabilità a molte macchine, facilità di montaggio, versatilità,

anelli di tenuta monolitici, tenuta bilanciata, prezzi molto competitivi.

Svantaggi: costo iniziale superiore alle tenute tradizionali (solo

componenti).

Modelli Fluiten: C2K - C2KC - C2S - C2SQ - C2D - C2DQ - Serie 3 e 4

Tenute stazionaria

Il più delle volte sono soluzioni ingegnerizzate

per applicazioni particolari, le molle non

ruotano con l’albero e sono esterne al prodotto

pompato. Per questo le tenute stazionarie sono

adatte alle alte velocità di rotazione, ma anche

a lavorare con liquidi molto sporchi e viscosi o

addirittura lattici, se previste in una

configurazione doppia pressurizzata. La

costruzione di questa tipologia di tenuta è normalmente più robusta

rispetto alle soluzioni tradizionali e quindi idonea per “high duty”.

Vantaggi: “High duty solution”

Svantaggi: costo superiore alle tenute tradizionali. Le dimensioni

d’ingombro richiedono spazi di alloggiamento superiori alle tenute di tipo

tradizionali.

Modelli Fluiten: TC

Per maggiori informazioni richiedeteci i cataloghi specifici.

LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE

33

ALF

ALF

AA

Page 33: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

Page 34: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

37A

LFA

LFAA

Materiali dei piani di tenuta

Quando due superfici si muovono una contro l’altra a certe velocità e

pressioni, è importante che queste siano opportunamente lubrificate e

raffreddate. A tal fine, è determinante che le superfici abbiano una finitura

superficiale atta a facilitare la formazione e la stabilità di un film liquido,

nel caso delle tenute meccaniche, le superfici da lubrificare sono l’anello

rotante e quello stazionario che sono opportunamente “lappati”.

La scelta dei materiali delle facce di tenuta, è molto importante per

garantire la resistenza all’usura, la buona dissipazione del calore generato

ma anche la capacita’ di mantenere la planarita’ durante l’esercizio affinché

sia garantita la formazione e la stabilità del film liquido. La gran parte delle

tenute meccaniche viene prevista con una delle due facce in grafite, l’altra

in acciaio ad elevata durezza, carburo di silicio, di tungsteno od in

ceramica. Con uno di questi accoppiamenti, dopo qualche minuto di

funzionamento le due facce tendono a “sposarsi “ perfettamente una

sull’altra.

Se il liquido da tenere è molto abrasivo, si può ricorrere ad un

accoppiamento tra due superfici di materiale molto duro quale il carburo di

silicio o di tungsteno, con il rischio però che un seppur breve

funzionamento “a secco” danneggi permanentemente la tenuta stessa.

Grafiti

Grazie alle sue proprietà autolubrificanti, la Grafite è il materiale principale

utilizzato nelle tenute meccaniche come faccia strisciante. Essa viene

realizzata partendo da polveri di carbone e Grafite mescolate insieme, unite

quindi con leganti (resine) e poi introdotte in forno a 1000ºC. A queste

temperature si formano gas con conseguenti formazioni di microporosità

che se non venissero impregnate con resine o metalli (Antimonio, Bronzo,

ecc.) porterebbero al trafilamento del liquido di tenuta.

I tipi di Grafite principalmente in uso sono tre:

Grafite impregnata Resine (utilizzata negli impieghi chimici).

Page 35: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Grafite impregnata metalli (usata soprattutto per aumentare la

resistenza meccanica in particolare con acqua calda)

Elettrografite (il composto iniziale viene portato a 2500º. Viene usata per

alte temperature e per maggiore resistenza agli aggressivi chimici).

La Grafite ha la capacità di assestarsi rapidamente alla sua controfaccia

anche in presenza di disallineamenti. Non vi sono controindicazioni per le

controfacce contro le quali la Grafite può funzionare.

PTFE

Il PTFE come faccia di strisciamento sarebbe un buon sostituto alla Grafite

in quanto anch'esso ha buone proprietà lubrificanti, ma purtroppo ha una

bassa resistenza meccanica, tant'è che per aumentarne le proprietà

meccaniche si ricorre al "caricamento", con vetro generalmente. Il PTFE

è praticamente inerte a tutti gli aggressivi chimici e combinato con una

controfaccia in Ceramica o Carburo di Silicio offre un' ottima combinazione

di facce resistenti ai prodotti chimici. Da non usare contro Stelliti, Acciaio

al Cromo.

Stellite

La Stellite è una lega a base di Cobalto, Cromo e Tungsteno che

conferiscono un'elevata durezza superficiale quando viene depositata su

Acciai tradizionali, come l'AISI 316, usati come faccia di strisciamento.

Infatti è su di questi acciai che viene depositata la lega con un

procedimento simile a quello della saldatura.

Acciaio al cromo

Sono acciai fusi con alto contenuto di Cromo che uniscono alle

caratteristiche di elevata durezza una buona resistenza alla corrosione.

Rispetto alle Stelliti hanno il vantaggio di essere più omogenei, in quanto

materiale integrale, le dilatazioni termiche non causano quindi disordine

delle superfici lappate. Sono generalmente accoppiati a grafiti.

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

38

ALF

ALF

AA

Page 36: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Ceramica

Chimicamente si tratta di Ossido di Alluminio e viene ottenuta mediante

sinterizzazione di polveri, in stampi, per poi essere lavorati con rettifiche.

Viene realizzata in diversi gradi che definiscono la presenza percentuale di

Ossido d'Alluminio. Il grado ad alta resistenza chimica è il tipo al 99,7% di

Al2O3, normalmente usato per le nostre tenute. Le ceramiche hanno una

notevole durezza superficiale (resistenza all'abrasione) e un'eccelente

resistenza alla corrosione. Scarsa la resistenza agli urti e agli shock termici.

Generalmente viene usata con controfacce in Grafite impregnata Resine o

PTFE caricato vetro.

Carburo di tungsteno

Materiale che vanta elevate caratteristiche meccaniche, notevole è la sua

resistenza all'abrasione, la sua stabilità termica e la capacità di lavorare in

condizioni (seppur limitate) di scarsa lubrificazione o di condizioni limite di

lubrificazione. Il Carburo di Tungsteno consiste in particelle di Carburo

legate tra loro da metallo duttile (Cobalto o Nickel). Molto sinteticamente,

si può dire che esso viene ottenuto mediante procedimento di

sinterizzazione sottovuoto. La lega che si ottiene, non presenta porosità,

ma deve essere lavorata di rettifica a causa dell'alto ritiro durante il

raffreddamento. Il tipo di legante utilizzato definisce la resistenza chimica

del Carburo. Il Carburo di Tungsteno legato Nickel è quello più usato, ed

ha maggior resistenza agli agenti chimici e alle soluzioni acquose; mentre

quello legato Cobalto è meccanicamente più resistente. La combinazione

tipica delle facce Carburo di Tungsteno è contro Grafite impregnata Resine

o Antimonio, in presenza di liquidi abrasivi il Carburo di Tungsteno può

ruotare contro se stesso o contro Carburo di Silicio.

Carburo di silicio

Viene ottenuto mediante sinterizzazione e pressatura da polveri di Carburo

e Silicio formatesi dopo la reazione avvenuta tra Silice e coke oltre i

2000°C. Occorre fare attenzione nel selezionare il Carburo di Silicio, in

quanto ne esistono a tutt'oggi due tipi differenti in commercio:

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

39A

LFA

LFAA

Page 37: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

40

ALF

ALF

AA

Sintered alpha (SiC)

Non contiene silice libera ed ha la più alta resistenza chimica. Può essere

usato i presenza di soluzioni caustiche e acidi ossidanti.

Le proprietà frizionali sono più scarse rispetto al "reaction bonded".

Reaction bonded (SiSiC)

Contiene Silicio libero; le caratteristiche frizionali sono le migliori fra tutti i

materiali duri. Con alcali è meglio evitare l'uso del SiSiC e orientarsi verso

il SiC-Sintered Alpha o il Carburo di Tungsteno.

Il Carburo di Silicio viene generalmente usato contro Grafite impregnata

Resine o all'Antimonio (servizi ad alta temperatura) con liquidi abrasivi il

Carburo di Silicio può essere accoppiato con sé stesso.

MATERIALE Formacostruttiva

CodiceFluiten

METALLIAcciaio AISI 316 + stellite Integrale SAcciaio al cromo-molibdeno Integrale Y1

CARBURICarburo di silicio infiltrato Integrale U41Carburo di silicio infiltrato Insertato U42Carburo di silicio sinterizzato Integrale U31Carburo di silicio sinterizzato Insertato U32Carburo di tungsteno al nichel Integrale K21Carburo di tungsteno al nichel Insertato K22

OSSIDI METALLICICeramica Integrale C

GRAFITIGrafite impregnata antimonio Integrale Z11Grafite impregnata antimonio Insertato Z12Grafite impregnata resina Integrale Z31Grafite impregnata resina Insertato Z32Grafite impregnata resina per funzionamento a secco Integrale ZD71Grafite impregnata resina per funzionamento a secco Insertato ZD72Grafite impr. resina per funz. a secco certificata F.D.A. Integrale ZD51Grafite per impiego alimentare certificata F.D.A. Integrale Z51Grafite per impiego alimentare certificata F.D.A. Insertato Z52

NON METALLIPTFE + vetro Integrale T1PTFE + vetro Integrale T11PTFE + vetro Insertato T12

TAB. I - Tabella codici FLUITEN dei piani di tenuta

Page 38: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

41A

LFA

LFAA

TAB. II - Caratteristiche dei piani di tenuta

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Page 39: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

42

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TAB. III - Proprietà fisiche e meccaniche dei piani di tenutaM

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Page 40: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

43A

LFA

LFAA

Materiali delle tenute secondarie

Le guarnizioni devono essere selezionate in relazione al prodotto e alla

temperatura; queste hanno una funzione fondamentale per il buon

funzionamento della tenuta. L’aumento di volume o l’indurimento causato

dalla non compatibilità della guarnizione con il prodotto da tenere, causano

inevitabili malfunzionamenti alla tenuta meccanica.

Gli elastomeri

La memoria elastica di cui godono gli elastomeri facilita il buon

funzionamento della tenuta meccanica per i seguenti motivi:

Si tollerano irregolarità di lavorazione e valori di rugosità ottenibili più

facilmente sulle superfici di lavoro.

Si tollerano disallineamenti di un certo valore tra parte fissa e parte

rotante.

Si tollerano vibrazioni dell'albero dovuti al gioco dei cuscinetti.

Notevole la facilità di montaggio in qualsiasi tipo di sede e anche su alberi

con chiavetta o dove sono presenti spigoli.

Il costo di queste guarnizioni è molto competitivo, a parte le mescole in

Perfluoroelastomero (Kalrez).

Gomma Nitrilica

Composto: Polimero di acrilonitrile e butadiene.

Campo di temperatura: -40 a 100°C (120° max per breve tempo).

Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici.

Compatibilità:Ottima con gli olii minerali.

Buona con acqua, grassi, idrocarburi alifatici.

Scadente con acidi concentrati, idrocarburi aromatici (alogenati), chetoni.

Page 41: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

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ALF

ALF

AA

Fluoroelastomero

Composto: Polimero di fluoruro di vinilidene, esafluoruro di propilene e

tetrafluoroetilene.

Campo di temperatura: -20 a 200°C

Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici

Compatibilità: Ottima con gli olii minerali e idrocarburi.

Buona la resistenza a molti acidi (per cui l'uso del Viton è molto diffuso).

Scarsa la resistenza con l'acqua calda.

Scadente con alcali concentrati e chetoni.

Etilene Propilene

Composto: Co-polimero di etilene e propilene

Campo di temperatura: -55 a 150°C

Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici.

Compatibilità: Ottima con acqua calda, vapore, acidi, alcools, alkali,

chetoni, fluidi idraulici.

Scadente coi fluidi e grassi a base di petrolio, con i quali ha tendenza a

rigonfiarsi.

Perfluoroelastomeri

Campo di temperatura: -12 a 260°C (315°C)

Reperibilità: Scarsa

Compatibilità: I perfluoroelastomeri combinano l'elevata resistenza alla

temperatura e all'aggressione chimica tipica del PTFE con l'elasticità tipica

degli elastomeri.

SiliconeCampo di temperatura: -115° a 232°C

NeopreneCampo di temperatura: -20° a 90°C (usato con Freon)

Page 42: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII

45A

LFA

LFAA

AflasCampo di temperatura: -10° a 200°C

I non elastomeri

A volte i limiti di temperatura o l'aggressività chimica di certi prodotti

obbliga la scelta di guarnizioni in PTFE o addirittura di grafiti in grado di

raggiungere anche 500°C. Queste guarnizioni richiedono i seguenti

accorgimenti:

Rugosità delle superfici di lavoro molto accurate (Ra 0,8 - 0,2).

Non si tollerano disallineamenti tra parte rotante e parte fissa.

Il montaggio è previsto solo su sedi di un certo tipo e dove non sono

presenti ostacoli per raggiungere la zona di tenuta.

La grafite deve lavorare sotto forma di cuneo pressata in maniera

assolutamente statica.

PTFE (Politetrafluoroetilene)

Campo di temperatura: -180° a 250°C

Reperibilità: Facile in diverse forme (lastre, tondi, tubi), da lavorare a

misura.

Compatibilità: E' universalmente riconosciuta la sua resistenza a qualsiasi

aggressione chimica. Tuttavia trattasi di una plastica, è poco resiliente e

non ha alcuna memoria elastica. A 260° ammorbidisce decomponendosi o

ritirandosi. Ha scarsa tolleranza alle variazioni di temperatura. Per

aumentarne l'elasticità, FLUITEN ha realizzato una guarnizione con “anima

metallica” di AISI 316, che oltre a fornire il PTFE di una certa elasticità

garantisce il raggiungimento dei valori temperatura tipici del PTFE. Il

FLUIGAM viene generalmente usato come guarnizione dell'anello rotante.

Sempre con lo scopo di aumentare l'elasticità, possono essere usati degli

elastomeri avvolti da foglio di PTFE; ciò protegge contro l'aggressione

chimica, ma il valore max di temperatura è dato dal tipo di elastomero

inserito.

Page 43: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

FEP (Fluoruro di Etilene Propilene)

Il FEP è un recente sviluppo nella tecnologia delle guarnizioni ad O-Ring.

Esso ha caratteristiche simili al PTFE (nei confronti del quale è però più

poroso) ed è costituito da un'anima di Viton o Silicone incapsulato in una

pellicola di FEP (visivamente non vi sono segni di giunture). Lo scopo

nell'utilizzo del FEP è sempre quello di avere una maggior elasticità

ottenendo una resistenza all'aggressione chimica. E' reperibile una certa

difficoltà e solo nelle corde in pollici. I valori estremi di temperatura sono

quelli dell'elastomero inserito.

Grafoil o amiantiti

Quando si debbono sopportare temperature oltre i 300°C, si ricorre all'uso

di grafiti pressate (le amiantiti sono state ormai abbandonate a causa dei

loro danni alla salute). Esse non sono elastiche e meccanicamente deboli

e devono essere accuratamente progettate e montate per essere certi che

garantiscono la tenuta, specie se in funzione dinamica. Un'alternativa può

essere l'uso di una tenuta a soffietto metallico che consente l'installazione

senza la tenuta "dinamica" lungo l'albero.

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46

ALF

ALF

AA

MATERIALE CodiceFluiten

ELASTOMERIEtilene propilene DGomma al silicone OGomma al silicone rivestito FEP O2Gomma Nitrile GNeoprene NPerfluoroelastomero G711Tetrafluoroetilene e propilene - Aflas G4Viton VViton rivestito FEP V2

NON ELASTOMERIASBESTOS FREE universale AGrafoil G5PTFE TPTFE + molla in AISI 316 T3

TAB. IV - Tabella codici FLUITEN tenute secondarie.

Page 44: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

Parti metalliche

Le parti metalliche che compongono gli altri elementi, sono normalmente

in acciaio inossidabile (AISI 316); quando i prodotti sono aggressivi

chimicamente si possono usare leghe speciali quali l’Hastelloy, il titanio, il

monel o altre ancora, suggerite dall’utente che conosce intimamente le

caratteristiche del prodotto da tenere e quindi i materiali adottabili.

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LFA

LFAA

MATERIALE CodiceFluiten

Acciaio AISI 304 QAcciaio AISI 316 EAcciaio AISI 904L E1Acciaio Duplex (SAF 2205) E3Acciaio Duplex (SAF 2507) E9Hastelloy B2 HHastelloy B3 H3Hastelloy C22 I2Hastelloy C276 IInconel 718 I3Monel 400 MPVDF T5Titanio LHast. C (Soffietto) + Carpenter 20 xEAM350 (Soffietto) + AISI 316 xGHast. C (Soffietto) + Hast. C xHHast. C (Soffietto) + AISI 316 xIAM350 (Soffietto) + AISI 316 + Carpenter 42 xKInconel 718 HT (Soffietto) + Carpenter 42 + AISI 316 xLCarpenter 20 (Soffietto) + Carpenter 20 xZ

TAB. V - Tabella codici FLUITEN parti metalliche

Page 45: Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten

FLUITEN ITALIA S.p.a.20016 PERO (MI) - Via L. Da Vinci,14 - Tel. +39 02.33.94.03.1 ra - Fax. +39 02.35.38.641

www.fluiten.it - E-mail: [email protected]

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ITA

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