Concetto di Guarnizione energizzata

Il funzionamento della guarnizione è abbastanza semplice, abbiamo un componente esterno chiamato camicia solitamente in polimero fluorurato che corrisponde all’elemento di tenuta e una molla interna che rende il sistema elastico. Una volta montata la guarnizione nella sua sede la molla subisce una compressione dovuta all’interferenza della guarnizione stessa con la cava esercitando quindi una forza che unita a quella generata dal sistema in pressione garantisce la tenuta.

Fig. 1 - Schema di funzionamento della guarnizione

L’analisi e lo studio degli Elementi Finiti ci aiuta a comprendere meglio quali siano i concetti basilari della tenuta e quali zone della guarnizione siano soggette più di altre a cedere sotto l’effetto della pressione, a seguito possiamo vedere un esempio di guarnizione inserita in cava dove si evince la dinamica della compressione, in questo caso minima, della molla e la deformazione quasi inesistente della camicia.

Fig. 2 - Deflessione iniziale della guarnizione

A questo punto il sistema soggetto a pressione esercita una forza deformando la guarnizione, modificandone la superficie di contatto con la sede.

Fig. 3 – Modifica delle zone di contatto sotto l’azione della pressione interna

La relazione tra pressione interna e pressione esercitata dalla guarnizione per la tenuta è rappresentata nel diagramma sottostante:

Fig. 4 – Andamento pressioni di contatto al crescere della pressione interna

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Caratteristiche

Guarnizioni energizzate per valvole del settore OIL & GAS per le seguenti condizioni:

• pressione: da classe 150 a 2500 (normativa ASME) –API 5000-10000-15000
• temperature: da impiego criogenico -196°c fino ad alte temperature +300° 
• fluido: da acqua dolce ad aggressivo con elevate percentuali di H2S compresi gas e idrocarburi in genere
• sezione: da 3/32” (2,3 mm) a 1 /2” (12,4mm), sia con molle a “U” che con molle toroidali,sia di tipo radiale che assiale.

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Tipologie

Le guarnizioni energizzate si dividono in due principali tipologie, Radiali e Assiali ed entrambi in Statiche e Dinamiche. In fase di progetto verificando le condizioni di esercizio viene impiegata la molla idonea per quell’impiego tra quelle “Toroidali” a “Pettine” o “V” comunemente chiamata Raco®, tutte le molle si differenziano per materiale e carico ed è per questo che un attenta progettazione è basilare per il corretto funzionamento della guarnizione energizzata, trascurare questa importante operazione porta alla realizzazione di prodotti non adatti all’impiego con gravi ripercussioni sul cliente finale. Per una facile identificazione abbiamo suddiviso le guarnizioni in “Serie” ognuna rappresenta diverse combinazioni tra tipologia, materiali, molle ed impiego e riassumono gran parte della nostra produzione, al di fuori delle combinazioni presentate qui sotto realizziamo altri profili e tenute identificati secondo nostri disegni specifici.

Le “Serie” sotto riportate rappresentano la tipologia generica, dopodiché una volta identificata la guarnizione, ad esempio Serie 600 modello 604, è nostra cura definire tutti i materiali dei componenti e i profili più idonei.