Cuscinetti per pompe e compressori

17/04/2014

I cuscinetti sono componenti tecnologici fondamentali che permettono alle pompe e ai compressori di soddisfare i requisiti più severi in termini di prestazioni e dimensioni; ma i produttori di cuscinetti stanno fornendo soluzioni che assicurano il progresso del settore? NSK ne è convinta.

Pompe e compressori vengono utilizzati nei processi di svariati settori industriali. Spesso operano dietro le quinte, ma un loro guasto può causare perdite importanti di produttività, facendo aumentare vertiginosamente i costi di manutenzione. Nel frattempo i produttori di pompe e compressori continuano a ridurre le dimensioni dei prodotti per garantire soluzioni più compatte, cercando anche di estendere la durata di esercizio e il tempo medio tra i guasti (Mean Time Between Failures – MTBF).

A seconda del design, i cuscinetti in una pompa possono sostenere carichi assiali, radiali o carichi agenti in entrambe le direzioni. Le velocità ammissibili possono variare in maniera significativa, così come le condizioni di lubrificazione, ma le prestazioni in termini di durata e di intervallo tra i guasti (MTBF) rappresentano delle sfide costanti.

Nella progettazione dei compressori, i cuscinetti sono indispensabili per mantenere la posizione del rotore nella direzione assiale e radiale – un aspetto molto importante dato che l’efficienza e le prestazioni del compressore sono direttamente collegate al controllo assoluto della posizione del rotore. Di conseguenza, il design del cuscinetto deve garantire una flessione assiale e radiale minima, estendendo l’intervallo tra i guasti (MTBF).

Soluzioni per pompe

Le pompe vengono prodotte in diverse forme e dimensioni, tra cui pompe a pistone, centrifughe, vortex, a vite, a rotore e possono anche avere design speciali come quelle specifiche per i processi criogenici e LNG (gas naturale liquefatto). Ognuna di queste versioni ha dei requisiti particolari in termini di design dei cuscinetti ed è per questo che NSK fornisce soluzioni specifiche per ogni applicazione.

La pompa centrifuga richiede un cuscinetto in grado di sostenere carichi di entità elevata, garantendo un gioco assiale minimo. Una soluzione è rappresentata dai cuscinetti radiali rigidi a sfere ad alta capacità (serie HR), che hanno elementi volventi di dimensioni maggiori rispetto ai cuscinetti radiali rigidi a sfere standard. Questo design può garantire l’aumento del carico dinamico fino al 19% aumentando notevolmente la durata dell’impianto.

Le pompe a pistone sono soggette a carichi pesanti, necessitano di un montaggio preciso e devono essere compatibili con l’olio di lubrificazione. In questo caso, NSK ha sviluppato un cuscinetto radiale a rulli cilindrici con la speciale gabbia L-PPS, che garantisce una resistenza superiore al calore e all’usura e una stabilità chimica.

Le pompe a immersione sono ampiamente utilizzate in diverse applicazioni nel settore edile, estrattivo, agricolo, nella gestione delle acque reflue e nell’industria in generale. La maggior parte delle pompe ad immersione presenta un motore verticale ad azionamento elettrico accoppiato direttamente alla girante. Devono funzionare per lunghi periodi di tempo con interventi minimi di manutenzione. Il cuscinetto ottimale per le pompe deve garantire una durata molto estesa, ma i fenomeni di scorrimento (creep) possono ridurne drasticamente le prestazioni. La combinazione di carichi radiali leggeri e accoppiamento libero nell’alloggiamento può provocare cedimenti prematuri. NSK ha sviluppato una soluzione anti-scorrimento che integra un doppio anello O-ring nella superficie esterna del cuscinetto. Aumentando l’intervallo medio tra i guasti (MTBF), i costi di manutenzione sono stati ridotti con un aumento della produttività.

Le pompe GNL (Gas naturale liquefatto) vengono utilizzate a temperature molto basse, fino a -196 gradi e in condizioni di lubrificazione proibitive. I cuscinetti vengono immersi nel gas naturale liquefatto e questo significa che devono essere auto-lubrificanti e possedere una buona resistenza alla corrosione, arrivando a velocità fino a 3.600 giri/min.

Per affrontare condizioni di esercizio così severe, NSK ha sviluppato cuscinetti radiali rigidi a sfere utilizzando materiali speciali. Gli anelli e le sfere sono realizzati in acciaio martensitico che garantisce un’ottima resistenza alla corrosione. La gabbia del cuscinetto è in fluororesina, un materiale che garantisce eccellenti proprietà di autolubrificazione, anche alle temperature più basse. Un aspetto importante, perché durante i processi la gabbia – una gabbia in due metà unita da rivetti speciali – trasferisce un film sottile di fluororesina dalla tasca di ancoraggio alle sfere e, in seguito, alla superficie della pista di rotolamento, garantendo buone condizioni di lubrificazione. I cuscinetti per pompe LNG di NSK estendono gli intervalli di manutenzione in ambienti particolarmente severi.

Soluzioni per i compressori

La gamma di compressori comprende compressori a vite, soffianti a lobi e compressori a pistone, ognuno con requisiti specifici. Anche in questo caso NSK ha sviluppato una soluzione specifica per ogni prodotto.

I compressori a vite necessitano di cuscinetti con giochi interni assiali e radiali speciali al fine di garantire una guida precisa della vite. Nel caso di compressori a vite che non utilizzano olio di lubrificazione, i cuscinetti devono assicurare buone prestazioni in termini di velocità e offrire un’eccellente resistenza termica.

Invece i cuscinetti utilizzati in compressori a vite a iniezione d’olio devono sostenere carichi assiali e radiali superiori con una gabbia compatibile con oli speciali. NSK ha sviluppato un cuscinetto radiale a rulli cilindrici con gabbia L-PPS e un cuscinetto a sfere a contatto obliquo HPS con gabbia L-PPS. Questo cuscinetto assicura una maggiore capacità di carico, con un incremento fino al 5 percento rispetto alla serie precedente e una durata di esercizio fino al 18 percento superiore. L’innovativa tecnologia di produzione ha anche migliorato il gioco assiale e le tolleranze di precarico, che ora sono pari a 8-12µm, al fine di garantire un posizionamento preciso dell’albero.

Le soffianti a lobi, o soffianti a lobi rotanti, rappresentano una tipologia standard di pompe e vengono generalmente utilizzate nei compressori pneumatici o nei turbocompressori. Operano in ambienti caratterizzati da temperature medie o elevate e in presenza di vibrazioni. I cuscinetti richiesti per tali condizioni comprendono una combinazione di cuscinetti radiali a rulli cilindrici, cuscinetti a sfere a contatto obliquo e cuscinetti radiali rigidi a sfere, i quali devono garantire un intervallo esteso tra i guasti per evitare costosi fermi impianto e perdite di produttività.

Il compressore a pistone agisce in base agli stessi principi di un motore a combustione interna e, di conseguenza, genera un elevato carico radiale sui cuscinetti per via del moto alternato. Anche in questo caso si ricorre ad una combinazione di cuscinetti radiali a rulli cilindrici e di cuscinetti radiali rigidi a sfere ad elevata capacità, la cui struttura deve assicurare una durata di esercizio estesa in condizioni severe. Utilizzando la serie di cuscinetti HR, il coefficiente di carico dinamico è fino al 19 percento superiore e la durata di esercizio del cuscinetto migliora considerevolmente.

Per maggiori informazioni, è possibile consultare la guida gratuita di NSK dedicata alle pompe e ai compressori, che contiene informazioni dettagliate su applicazioni specifiche e sui cuscinetti più adatti in grado di garantire un servizio efficiente e affidabile. La guida include anche gli sviluppi più recenti e alcuni casi applicativi di questo settore.

E’ disponibile sia in versione cartacea che elettronica; è possibile scaricare il pdf direttamente dal sito NSK: nskeurope.com.

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