GUARNIZIONE BI-MATERIALE SU ALBERO ROTANTE
Scenario
I costruttori di compressori gas (come ad esempio l’ossigeno) hanno sempre più spesso l’esigenza di lavorare ad alte velocità, richiesta che si aggiunge alla necessità di impedire la fuoriuscita dei gas a struttura atomica più semplice, difficilmente contenibili per la loro facilità di insinuarsi attraverso le guarnizioni e nelle rugosità.
Sfida
Uno dei nostri clienti, costruttore italiano di impianti compressori gas che fornisce in tutto il mondo, ci ha chiesto di sviluppare una tenuta rotante in grado di lavorare ad alte velocità e una notevole temperatura e pressione di esercizio.
Soluzione
Per prima cosa il team tecnico ATP ha analizzato le condizioni operative. L’unico vincolo presente la necessità di rispettare il diametro dell’albero (23 mm) su cui si potevano sviluppare velocità vicino ai 2m/s.
DATI DI FUNZIONAMENTO
Prodotto a contatto: ossigeno
Temperatura di esercizio: sono stati stimati 100/110°c
Movimentazione: rotativa (posizione orizzontale).
Guida: cuscinetti
pressione: 10 bar
Lubrificazione: grasso specifico.
Materiale dell’albero: acciaio temprato 53-55 HRC con rugosità 0,2 RA.
Attraverso l’analisi FEM, strumento abitualmente in uso dall’ufficio tecnico e R&D di ATP, è stato possibile eseguire alcuni studi preliminari confrontando i risultati teorici ottenuti su diversi profili e definire quale guarnizione sviluppare per ottenere la migliore efficienza ed efficacia di tenuta sul sistema.
Il sistema del cliente era situato in posizione orizzontale e prevedeva due guarnizioni ai bordi e tra cui erano posti i cuscinetti e il gas da comprimere. Il montaggio della guarnizione poteva quindi avvenire in cava aperta serrando la guarnizione da un sistema di flangia e controflangia. Dopo un attento studio è stato scelto di optare per una guarnizione bimateriale che permettesse di resistere contemporaneamente ai carichi ed alle velocità presenti. La Parte 1 è realizzata in Sintek FPM , elastomero in grado di attivarsi proporzionalmente alla pressione esercitata, mentre l’elemento di supporto/strisciamento (Parte 2) è stata realizzata in Sintek FC, PTFE speciale caricato con particolari fibre di carbonio che, oltre a sostenere il labbro della guarnizione riducendo l’effetto della pressione sull’usura, ne riduce fortemente il coefficiente di attrito rendendo il sistema di tenuta efficiente anche in presenza di alte velocità. Entrambi i materiali sono molto resistenti alle alte temperature facilmente generabili ad alte velocita.
Testimonianza
Grazie alla geometria studiata e all’impiego di due materiali così performanti, siamo stati in grado di trattenere anche gas molto sottili nonostante le condizioni operative comportino temperature di strisciamento molto elevate. – Tecnico Cliente
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