Spirálová těsnění
Základní principy a konstrukce spirálových těsnění
Spirálová těsnění jsou pokročilá přírubová těsnění tvořená kovovou páskou stočenou do spirály s vloženým měkkým těsnicím materiálem. Tato unikátní vrstvená konstrukce kombinuje mechanickou pevnost kovu s těsnicími vlastnostmi výplňového materiálu. Kovový pásek (nejčastěji z nerezové oceli) poskytuje pružnost a strukturální integritu, zatímco výplňový materiál (typicky grafit nebo PTFE) zajišťuje těsnost proti úniku média. Hlavní výhodou spirálových těsnění je jejich samosevření pod tlakem – při utažení přírub se spirála stlačí a těsnicí materiál vyplní případné nerovnosti povrchu. Tato konstrukce umožňuje vynikající odolnost vůči teplotním změnám, tlakovým rázům a vibracím. Díky schopnosti kompenzovat tepelnou roztažnost a mechanické deformace představují spirálová těsnění ideální řešení pro náročné aplikace v průmyslu, kde standardní měkká těsnění už nedostačují, ale plně kovová těsnění jsou zbytečně nákladná.
Materiálové varianty a normalizace
Výběr materiálů pro spirálová těsnění zásadně určuje jejich provozní vlastnosti. Pro kovovou pásku se nejčastěji používá nerezová ocel 304 nebo 316L s vynikající korozní odolností. V náročnějších podmínkách se uplatňují speciální slitiny jako Inconel 600 (pro extrémní teploty do 1000 °C), Monel 400 (pro silně kyselé prostředí) nebo titan (pro zvlášť agresivní chemikálie). Výplňové materiály zahrnují expandovaný grafit (pro vysoké teploty do 550 °C), PTFE (pro vynikající chemickou odolnost do 260 °C) a slídový prášek (pro službu v oxidačních kyselinách). Standardizace spirálových těsnění se řídí normami DIN EN 1514-2 pro evropský trh a ASME B16.20 pro americké specifikace. Tyto normy definují jmenovité průměry (DN), tlakové třídy (PN), rozměrové tolerance a konstrukční parametry. Běžná jsou těsnění od DN10 do DN1000 v tlakových třídách PN10 až PN400. Pro nestandardní aplikace lze využít zakázkovou výrobu pomocí přesné CNC technologie, která umožňuje zhotovení těsnění přesně podle požadavků i v malých sériích.
Průmyslové aplikace a výběr dle médií
Spirálová těsnění nacházejí uplatnění v nejnáročnějších průmyslových odvětvích. V energetice se používají pro vysokotlaké parní systémy (kombinace Inconel+grafit pro teploty nad 500 °C) a potrubí turbín, kde musí odolávat prudkým teplotním změnám a vibracím. V petrochemickém průmyslu se uplatňují pro přepravu uhlovodíků a chemikálií (316L+PTFE pro kyseliny, 316L+grafit pro uhlovodíky) při vysokých tlacích a teplotách. Potravinářský průmysl vyžaduje těsnění s certifikací FDA (typicky 316L+PTFE), zatímco v chladicí technice se používají speciální kombinace odolné chladivům. Při výběru správného typu je nutné zvážit čtyři klíčové parametry: typ média (korozivita, viskozita), provozní teplotu (minimální/maximální, cyklování), tlak (stabilní/kolísavý) a mechanické namáhání (vibrace, rázy). Pro těžké uhlovodíky při teplotách 200-450 °C je ideální kombinace 316L+grafit, zatímco pro kyseliny při nízkých teplotách vyhovuje 316L+PTFE. U cyklických teplotních změn je vhodné volit těsnění s vnitřním prstencem, který zabraňuje přetlačení těsnicího materiálu do potrubí.
Montážní postupy a diagnostika poruch
Správná montáž spirálových těsnění je klíčová pro jejich optimální funkci. Postup začíná důkladnou přípravou přírubových ploch – povrch musí mít vhodnou drsnost (Ra < 3,2 μm), bez rýh, důlků a jiných defektů. Před instalací je nutné zkontrolovat rovnoběžnost přírub a jejich souosost. Samotné těsnění se umísťuje centricky mezi příruby bez použití těsnicích past či lepidel. Utahování šroubů musí probíhat v křížovém vzoru postupně ve třech krocích: nejprve na 30% předepsaného momentu, poté na 60% a nakonec na plnou hodnotu dle normy EN 1591. Při diagnostice poruch je třeba sledovat příznaky jako jsou lokální úniky média (příčinou bývá nerovnoměrné zatížení nebo poškození povrchu příruby), deformace kovové části (nadměrný utahovací moment) nebo vytlačení výplňového materiálu (nevhodná kombinace materiálů pro dané médium). Po prvním teplotním cyklu je vhodné zkontrolovat utahovací momenty a případně je upravit. Pro včasnou detekci netěsností lze využít ultrazvukové detektory, pěnové indikátory nebo termovizní kamery, které odhalí i minimální úniky před vznikem závažnějších problémů.