La corretta identificazione delle dimensioni di una guarnizione spirometallica è uno dei passaggi più delicati nella progettazione e nella manutenzione dei giunti flangiati. In termini sintetici, le dimensioni di una spirometallica sono definite da tre diametri principali - quello interno della spirale (D1), quello esterno della spirale (D2) e quello esterno dell’anello di centraggio (D4) - ai quali si aggiunge lo spessore, normato nelle esecuzioni standard. Tutte queste quote fanno riferimento a due grandi famiglie di norme: quella ASME, espressa in pollici, e quella DIN/EN, di matrice metrica. Una guarnizione spirometallica è una guarnizione piana ottenuta da una striscia continua di metallo con profilo a “V”, avvolta in modo uniforme a spirale e accoppiata a un nastro di riempitivo - tipicamente grafite, PTFE, fibra di ceramica, vetro o mica - con una tensione di avvolgimento costante. La struttura a strati consente inoltre di controllare la compressibilità della guarnizione, semplicemente variando il numero di avvolgimenti metallici e di riempitivo. La guarnizione può essere assemblata con un anello di centraggio interno, uno esterno o entrambi, ciascuno con una funzione precisa.
Norme internazionali e criteri dimensionali
Le norme internazionali di riferimento appartengono a due famiglie distinte. La norma ASME B16.20 è lo standard di riferimento per le spirometalliche destinate a flange conformi a ASME B16.5, fino a DN 600 (24″), e ad ASME B16.47, oltre le 24″ nelle serie A e B. Per le guarnizioni conformi a questa norma lo spessore nominale della spirale è di 4,445 mm con tolleranza di ± 0,127 mm, mentre l’anello di centraggio esterno ha uno spessore compreso tra 2,97 e 3,3 mm e quello interno tra 2,8 e 3,3 mm. Le classi di pressione previste da ASME coprono i valori 150, 300, 400, 600, 900, 1500 e 2500 lbs. In Europa il riferimento è la norma DIN 2699, che esprime le dimensioni in DN (diametro nominale) e PN (pressione nominale). Anche in questo caso, a parità di DN il diametro interno cresce all’aumentare del PN, dal momento che la sede di tenuta delle flange ad alta pressione è più ampia. No, e l’errore è più comune di quanto si pensi. I due sistemi adottano criteri dimensionali differenti, e le quote D1, D2 e D4 non coincidono tra lo standard europeo (DIN/EN) e quello americano (ASME).
Davanti a una tabella dimensionale è essenziale tenere distinti i quattro diametri D1, D2, D3 e D4 e incrociarli con la flangia reale, senza mai perdere di vista i due riferimenti operativi: la sede di tenuta, cioè D2, e l’interasse dei bulloni. Le spirometalliche, del resto, coprono un campo dimensionale molto ampio, da pochi millimetri fino a oltre quattro metri di diametro per le applicazioni fuori standard. Per arrivare alla quota corretta servono alcuni dati di progetto. Il primo è il diametro nominale DN, o la taglia in pollici nel sistema ASME, che si ricava dal progetto della tubazione. A questo si aggiungono la pressione nominale PN o la classe in lbs, che indicano quale colonna della tabella consultare, e la norma di riferimento della flangia - ASME B16.5 o B16.47, DIN 2631-2638, EN 1092-1 - che deve restare coerente con quella della guarnizione. Il materiale del nastro metallico e quello del riempitivo si scelgono in funzione del fluido e della temperatura di esercizio, ma non influiscono sulle quote dimensionali: per questo vanno specificati separatamente nell’ordine.
Dettagli dimensionali ASME e DIN
Il nastro metallico è disponibile in diversi materiali ad alte prestazioni, tra cui AISI 304, AISI 316/316L, AISI 321/347, Inconel 600 e 625, Incoloy 825, Monel, titanio, SAF 2205 e Hastelloy C276. Tre disattenzioni ricorrono più spesso delle altre. La prima è confondere il DN del tubo con il DN della guarnizione: in alcune norme i due valori coincidono, in altre no. La seconda è ordinare sulla base di una classe di pressione sbagliata, dimenticando che, a parità di DN, passare da 150 a 600 lbs può modificare sia D1 sia D2. Una spirometallica a disegno diventa necessaria in tre situazioni: quando il DN supera i valori tabellati dalla norma, quando la geometria della flangia non è circolare - le spirometalliche possono infatti essere prodotte anche in forma ovale, quadrata o rettangolare - oppure quando lo spessore disponibile nella sede è diverso da quello standard. La produzione su disegno e specifica del cliente fa parte del processo certificato di Alpi Guarnizioni, così da poter partire direttamente dalle quote di progetto anche nei casi più particolari.
Per le guarnizioni conformi ad ASME B16.20 lo spessore nominale della spirale è di 4,445 mm, con tolleranza di ± 0,127 mm. A parità di DN, all’aumentare della classe di pressione (da 150 a 2500 lbs) il diametro interno D1 tende a crescere, perché le flange ad alta pressione hanno una sede di tenuta più ampia. No. I due sistemi usano criteri dimensionali differenti e le quote D1, D2 e D4 non coincidono tra lo standard europeo (DIN/EN) e quello americano (ASME). Quando il DN supera i valori tabellati, quando la geometria della flangia non è circolare o quando lo spessore della sede è diverso da quello standard. No. Grafite e PTFE non modificano le quote D1, D2, D3 e D4.
Applicazioni pratiche e scenari di progetto
Una tenuta idraulica è una tenuta a pressione, per un'asta che esegue una traduzione. Esempio: US-40X50x7-PU94 Dove US = Forma della tenuta idraulica 40X50x7 = diametro interno X diametro esterno X spessore X / / PU = materiale 94 = durezza Shore. La durezza a terra è una scala di durezza del materiale. US = scanalatura a forma di U, in cui le 2 labbra sono simili; UP = scanalatura a U, dove il labbro interno è più lungo; UT = scanalatura a “U”, dove il labbro esterno è più lungo; UTL = gola “U”, dove il labbro esterno è più lungo, con il labbro secondario all'interno. UB = sigillo solido. Come leggere i suffissi di una tenuta idraulica? Queste sono le 2 gomme più utilizzate nel mondo idraulico. Entrambi i materiali sono ideali per oli idraulici. Il sigillo NBR è più flessibile e accetta di essere ripiegato nello slot. Generalmente nero a 123Cuscinetti. La guarnizione PU94 sarà difficile da accettare alte pressioni (di solito il 30 in più rispetto alla NBR). Tuttavia, non può essere piegato per la sua posa. Generalmente blu in 123Cuscinetti.
Riferimenti pratici per dimensioni e accorgimenti
Davanti a una tabella dimensionale è essenziale tenere distinti i quattro diametri D1, D2, D3 e D4 e incrociarli con la flangia reale, senza mai perdere di vista i due riferimenti operativi: la sede di tenuta, cioè D2, e l’interasse dei bulloni. Le spirometalliche, del resto, coprono un campo dimensionale molto ampio, da pochi millimetri fino a oltre quattro metri di diametro per le applicazioni fuori standard. Per arrivare alla quota corretta servono alcuni dati di progetto. Il primo è il diametro nominale DN, o la taglia in pollici nel sistema ASME, che si ricava dal progetto della tubazione. A questo si aggiungono la pressione nominale PN o la classe in lbs, che indicano quale colonna della tabella consultare, e la norma di riferimento della flangia - ASME B16.5 o B16.47, DIN 2631-2638, EN 1092-1 - che deve restare coerente con quella della guarnizione. Il materiale del nastro metallico e quello del riempitivo si scelgono in funzione del fluido e della temperatura di esercizio, ma non influiscono sulle quote dimensionali: per questo vanno specificati separatamente nell’ordine.
Il nastro metallico è disponibile in diversi materiali ad alte prestazioni, tra cui AISI 304, AISI 316/316L, AISI 321/347, Inconel 600 e 625, Incoloy 825, Monel, titanio, SAF 2205 e Hastelloy C276. Le guarnizioni conformi ad ASME B16.20 hanno spessori standard 4,445 mm; in base alla classe di pressione, D1 e D2 possono variare. Le classi di pressione ASME non influiscono sui materiali del riempitivo. Grafite e PTFE non modificano le quote D1, D2, D3 e D4. Una tenuta idraulica è una tenuta a pressione, per un'asta che esegue una traduzione.
La produzione su disegno e specifica del cliente permette di partire direttamente dalle quote di progetto anche nei casi particolari. Le guarnizioni conformi ad ASME B16.20 prevedono uno spessore nominale della spirale di 4,445 mm, con tolleranza di ± 0,127 mm, e una sede di tenuta più ampia al crescere della PN. Le quote D1, D2 e D4 differiscono tra DIN/EN e ASME. Grafite e PTFE non modificano tali quote.
Materiali e tipologie relative
Il nastro metallico per spirometalliche è disponibile in tanti materiali ad alte prestazioni; l’uso dipende dal fluido e dalla temperatura, ma non modifica le quote dimensionali. Le guarnizioni idrauliche si distinguono inoltre per materiali elastici come gomma o elastomeri polimerici utilizzati in forma ad anello. Le guarnizioni di gomma EPDM, NBR, FKM e altri materiali hanno toni e requisiti diversi per temperatura, resistenza agli oli e compatibilità chimica. Il loro corretto impiego è essenziale per evitare perdite e degrado nel tempo.
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- Scelta e progettazione: come leggere dimensioni, DN, PN, e le tabelle di riferimento.
Le guarnizioni spirometalliche sono realizzate avvolgendo a spirale un nastro di acciaio con filler come grafite o PTFE, utilizzate come compromesso tra guarnizioni metalliche e plastiche. Le guarnizioni a labbro o a V, invece, hanno particolari profili e usi specifici, adatti a diverse condizioni di rotazione e tenuta.
La rugosità spiegata semplice, come si misura e quali sono i suoi simboli
Per chi progetta o gestisce impianti, è fondamentale mantenere una catalogazione accurata di DN, PN, D1, D2, D3 e D4, incrociando sempre con la flangia reale e la sede di tenuta. Le tabelle e le norme citate orientano scelte, dimensioni e materiali, mentre la produzione su disegno rende possibile soddisfare casi particolari con quote di progetto fornite dal cliente.
Note operative: non confondere DN tubo e DN guarnizione; scegliere la classe di pressione corretta; ricordare che D1, D2, D4 variano tra DIN/EN e ASME.
In conclusione, una gestione accurata delle dimensioni e delle norme è essenziale per garantire tenuta, affidabilità e sicurezza nelle applicazioni idrauliche e nei giunti flangeati, con particolare attenzione alle varianti di DN e PN e alle tolleranze standard delle spirali e degli anelli di centraggio.
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