Le tenute meccaniche per pompe sono elementi il cui scopo è quello di separare due ambienti, tra i quali non deve esserci comunicazione di fluido.
Con il termine tenuta meccanica si indica proprio un sistema per il contenimento dei fluidi presenti all’interno di un serbatoio in cui un albero rotante passa attraverso un alloggiamento stazionario oppure in cui è il serbatoio a ruotare intorno all’albero.
La tecnologia delle tenute meccaniche è una combinazione di ingegneria meccanica e proprietà fisiche. In particolare, il cuore della tecnologia delle tenute meccaniche è la tribologia: la scienza che studia l’attrito, la lubrificazione e l’usura, ovvero tutti i problemi che possono presentarsi nel moto relativo tra superfici interagenti sottoposte a carico.
Nel caso delle pompe esistono diverse tipologie di tenute meccaniche. In questo articolo analizzeremo quelle più utilizzati in ambito industriale.
L’utilizzo degli O-ring come tenuta
Il termine o-ring definisce un anello a sezione circolare utilizzato come guarnizione. Gli O-ring sono progettati per essere inseriti in appositi alloggiamenti e compressi durante l’assemblaggio di due o più parti. L’unione dei pezzi tra cui viene interposto l’O-ring può di due tipologie:
- Statica: i due elementi non si muovono l’uno rispetto all’altro
- Dinamica: i due elementi sono in movimento l’uno rispetto all’altro
Gli O-ring devono ricevere un’adeguata lubrificazione come protezione rispetto all’attrito e al calore prodotto, hanno la particolarità di poter essere realizzati in una vasta gamma di materiali a seconda del fluido con cui entreranno in contatto.
Nella progettazione dei piani di appoggio, è necessario creare cave di alloggiamento delle tenute (O-ring) finemente lavorate, quindi prive di increspature o sbavature, e dimensionate secondo la dettagliata manualistica disponibile.
Principali Tenute per pompe centrifughe
In questo paragrafo analizzeremo le principali tipologie di tenuta meccanica utilizzate nella progettazione ed assemblaggio delle pompe centrifughe.
Tenute meccaniche a soffietto
Le tenute meccaniche a soffietto sono un tipo di tenuta meccanica in cui l’elemento elastico è un soffietto. Questo elimina la necessità di una tenuta secondaria dinamica, come ad esempio gli o-ring. Con questo elemento meccanico si intende separare la camera di ingresso del fluido dagli elementi meccanici quali motore, albero, ecc.
Generalmente questa tipologia di tenuta meccanica viene utilizzata nell’assemblaggio di pompe centrifughe. Una tenuta meccanica a soffietto è utilizzata soprattutto nel caso in cui la pompa movimenta fluidi con particelle solide in sospensione permettendone di minimizzarne la percentuale. Questa, nel caso di questa tipologia di pompe, deve essere contenuta.
Nell’immagine è raffigurata una pompa centrifuga con tenuta a soffietto prodotta da Debem. La tenuta meccanica a soffietto, visibile all’interno del riquadro in rosso, è così composta:
- Anello in silicio o altro materiale a richiesta, completo di o-ring (elemento fisso)
- Anello in ceramica o altro materiale a richiesta, completo di o-ring, fissato sul soffietto
- Soffietto in PTFE flessibile
- Molla in acciaio AISI 316, che garantisce l’estensione del soffietto e dunque una pressione tra i due anelli di tenuta
Il soffietto, la molla e l’anello in ceramica costituiscono un unico insieme che ruota solidalmente all’albero della pompa, sul quale è fissata la girante. La lubrificazione dei due anelli è prodotta direttamente dal fluido, il quale crea un microfilm in grado di ridurre gli attriti volventi.
Il principale vantaggio derivante dall’utilizzo di una tenuta meccanica a soffietto consiste nella minimizzazione del rischio di grippaggio della tenuta o l’usura dell’albero.
Tenute meccaniche a labbro
Le tenute a labbro servono a proteggere le parti mobili mantenendo il fluido all’interno dell’alloggiamento e impedendo la contaminazione da parte di sporco o altri liquidi. Il termine tenuta a labbro è generalmente utilizzato per riferirsi a guarnizioni per alberi rotanti o radiali. Anche questa tipologia di tenuta è spesso utilizzata nella produzione di pompe centrifughe.
Questo elemento meccanico ha lo scopo di separare la camera di ingresso del fluido dagli elementi meccanici quali motore, albero, ecc.
Nell’immagine è raffigurate una pompa centrifuga con tenuta a labbro prodotta da Debem. La tenuta a labbro è evidenziata dalla freccia di colore rosso.
Le tenute a Labbro sono utilizzate principalmente nel caso di applicazioni meno gravose rispetto al corrispettivo a soffietto. Le tenute a labbro possono essere realizzate in Viton o EPDM, a seconda delle esigenze del costruttore.
