Struttura della scatola di tenuta in condizioni di alta temperatura e alta pressione: sfide di tenuta e idee di miglioramento.

Nella struttura delle valvole a sfera e a saracinesca, la scatola di tenuta, in quanto componente centrale del sistema di tenuta dello stelo, pur essendo una struttura statica, svolge direttamente il compito fondamentale di prevenire le perdite di fluido. In particolare, in condizioni di alta temperatura e alta pressione, con frequenti aperture e chiusure, la resistenza strutturale della scatola di tenuta, la tolleranza di accoppiamento e le prestazioni di tenuta determinano congiuntamente la durata e la stabilità dell'intero sistema di tenuta.

Negli ultimi anni, in numerosi progetti nel settore chimico ed energetico, abbiamo riscontrato che i problemi di tenuta delle camere di tenuta sono diventati gradualmente un punto critico di guasto. Un feedback da parte di un utente: diverse valvole a sfera di media pressione, dopo sei mesi di funzionamento, presentavano perdite alla base dello stelo. Ulteriori analisi hanno mostrato che la forza di tenuta non era uniforme, con conseguente compressione incompleta, e che la cavità interna della camera di tenuta presentava deviazioni coassiali e rugosità insufficienti.

Per questo tipo di condizioni operative, raccomandiamo che la struttura della scatola di tenuta sia ottimizzata per una progettazione a compressione simmetrica e che la cavità interna sia alesata individualmente per controllare la rugosità della parete interna entro Ra 0,8 e la coassialità non superiore a 0,02 mm. Inoltre, l'aumento della struttura di guida o la progettazione di una spalla limitante contribuiranno a una compressione uniforme della tenuta e al funzionamento a regime dello stelo della valvola.

Per quanto riguarda la scelta dei materiali, spesso raccomandiamo l'uso di acciaio inossidabile come AISI 316 o F6a per adattarsi a diversi ambienti corrosivi. Come guarnizione si consiglia una combinazione di anello in PTFE composito di grafite flessibile o una rondella in grafite rivestita di metallo, che offre una migliore elasticità di tenuta e resistenza all'invecchiamento ad alte temperature.

Durante la lavorazione, l'accoppiamento della camera di tenuta con la guarnizione, il manicotto superiore e le altre parti associate deve essere valutato nel suo complesso, non separatamente. Suggeriamo di contrassegnare uniformemente la relazione di accoppiamento già in fase di disegno o di collegarla tramite la nostra modellazione per garantire che il gioco di assemblaggio sia adeguato e che la corsa di compressione della guarnizione sia precisa. La progettazione strutturale complessiva dovrebbe tenere conto della coppia di apertura e chiusura, delle sollecitazioni di tenuta e della ridondanza dovuta alla dilatazione termica, al fine di migliorare realmente le prestazioni di tenuta complessive della valvola.