Sceaux mécaniques pour pompes industrielles: types, matériaux et prévention des défaillances
L'étanchéité mécanique est l'un des composants les plus critiques de toute pompe rotative, responsable de la prévention des fuites de fluide lorsque l'arbre de la pompe passe à travers le boîtier de la pompe.Un joint mécanique correctement sélectionné et entretenu assure un fonctionnement fiableAvec des applications qui couvrent le traitement de l'eau, le traitement chimique, le pétrole et le gaz, l'exploitation minière et la production alimentaire,comprendre les différents types de joints mécaniques, les matériaux et les modes de défaillance communs aident les ingénieurs des installations et les équipes de maintenance à prendre des décisions éclairées lors de l'approvisionnement en pièces de rechange.
Comment fonctionne un joint mécanique
Un joint mécanique se compose de deux plaques,faces d'étanchéité polies, dont une tourne avec l'arbre et une reste stationnaire dans le boîtier de la pompe, pressées entre elles par la force du ressort et la pression hydraulique du fluide pompéUn mince film de fluide se forme entre les faces, fournissant une lubrification tout en empêchant les fuites.et des soufflets qui empêchent les fuites le long du puits et du boîtierÀ la différence des joints à glande, les joints mécaniques ne nécessitent pratiquement aucun ajustement et offrent des taux de fuite beaucoup plus faibles au cours de leur durée de vie.
Types communs de joints mécaniques
Sceaux équilibrés ou déséquilibrésLes joints déséquilibrés conviennent pour des applications à pression faible à modérée (généralement inférieure à 10 bar), où la force hydraulique sur les faces des joints reste gérable.Les joints d'étanchéité équilibrés sont dotés d'un faisceau en degrés qui réduit la force de fermeture hydraulique nette, leur permettant de fonctionner de manière fiable à des pressions plus élevées (jusqu'à 40 bar ou plus) avec une charge de face contrôlée.
Étanchéité à pression ou non à pressionLes joints à pression utilisent un anneau O dynamique qui glisse le long de l'arbre ou du manche pour maintenir le contact facial pendant l'usure des joints.Ils sont polyvalents et largement utilisés, mais peuvent être suspendus si des débris s'accumulent sur le puits.. Les joints sans pression utilisent un élément de soufflet (élastomère ou métal) qui se plie pour maintenir le contact sans glisser les anneaux O, éliminant les problèmes de raccordement et les rendant idéaux pour les fluides sales ou collants.
Un seul ou deux joints¢ Les joints mécaniques simples sont la configuration la plus courante, utilisant un ensemble de faces d'étanchéité pour contenir le fluide de procédé.Les doubles joints (arrangés dos à dos ou face à face) utilisent deux joints mécaniques avec une barrière ou un fluide tampon entre euxLes doubles joints sont obligatoires pour les fluides toxiques, inflammables ou dangereux pour l'environnement.et sont généralement supportés par une station d'eau sous pression ou un système de réservoir.
Sceaux de cartoucheLes joints mécaniques de cartouche intègrent tous les composants du joint dans une seule unité préassemblée, y compris les faces du joint, les joints secondaires, le mécanisme de ressort et la plaque de glande.Ils sont préréglés à la longueur de compression correcte, éliminant les erreurs de mesure de l'installation et réduisant le risque de défaillance prématurée due à un montage incorrect.Les joints de cartouche sont largement préférés pour les applications critiques où la précision d'installation est essentielle.
Sélection des matériaux d'étanchéité mécanique
Matériaux de façade de phoqueLes faces d'étanchéité constituent le cœur du joint mécanique.
- Carbone contre carbure de silicium Le couple le plus utilisé, offrant d'excellentes caractéristiques de fonctionnement et une résistance à la corrosion pour les applications d'eau propre et de produits chimiques légers
- Carbure de silicium par rapport au carbure de silicium Extrêmement dur et résistant à l'usure, idéal pour les fluides abrasifs, le service à haute température et les applications à haute pression
- Le carbure de tungstène par rapport au carbone offre une résistance supérieure à l'abrasion pour les services d'engrais, d'exploitation minière et de fluides chargés de sable
- Carbure de tungstène vs. Carbure de tungstène Pour les conditions abrasives les plus sévères où toutes les autres combinaisons de faces s'usent trop rapidement
- Combinaison rentable de carbone et de céramique pour les pompes à eau à usage général dans les applications HVAC et industrielles légères
Matériaux de scellés secondairesLes anneaux O, les joints et les soufflets doivent être compatibles avec la plage de température du fluide pompé et de fonctionnement:
- NBR (nitrile) Bon élastomère à usage général pour l'eau, l'huile et les produits chimiques légers jusqu'à 100 °C
- EPDM®Excellent pour l'eau chaude, la vapeur et les acides dilués; non compatible avec les huiles ou les hydrocarbures
- Résistance à haute température jusqu'à 200°C, adaptée aux produits chimiques agressifs et aux hydrocarbures
- Inerté chimique pour les acides et solvants agressifs; friction plus élevée et moins élastique que les élastomères
- FFKM (perfluoroélastomère) Résistance chimique et à température maximale pour les services de processus les plus exigeants
Composants métalliquesLes ressorts, les broches d'entraînement et les plaques de glande sont généralement fabriqués en SS 304, SS 316, Hastelloy ou titane, sélectionnés en fonction de la corrosivité et de la température de fonctionnement du fluide pompé.L'acier inoxydable duplex est généralement spécifié pour les services à haute teneur en chlorure et en eau de mer où la norme 316 peut être sujette à la fissuration par corrosion par contrainte.
Modes de défaillance des joints mécaniques courants
Courir à secLa cause la plus fréquente d'une défaillance prématurée de l'étanchéité: lorsqu'une pompe est à sec, même pendant quelques secondes, les surfaces de l'étanchéité génèrent une chaleur intense sans lubrification par fluide.provoquant des fissures thermiques et des fuites immédiatesLes causes sont notamment une aspiration bloquée, un niveau bas du réservoir ou un entraînement d'air dans le fluide pompé.
Usure abrasiveLes solides en suspension dans le fluide pompé agissent comme un composé qui se déplace entre les faces de l'étanchéité, accélérant l'usure du visage et créant des rainures profondes.et les applications d'eaux usées où une filtration adéquate ou un approvisionnement en liquide barrière propre est essentiel à la durée de vie du joint.
Dégradation thermique¢ Des températures de fonctionnement excessives entraînent un durcissement, des fissurations et une perte d'élasticité des anneaux O. Les blocages des conduites de recirculation, le débit insuffisant d'eau de refroidissement vers la station d'eau de scellage,ou d'exploiter la pompe au-delà de sa plage de température de conception contribuent tous à la défaillance du joint lié à la chaleur.
Attaque chimiqueLes élastomères incompatibles gonflent, durcissent ou se dissolvent lorsqu'ils sont exposés à une mauvaise composition chimique du fluide.Sélection minutieuse du matériau en fonction de la composition chimique exacte, la concentration et la température du fluide pompé sont essentielles pour prévenir la dégradation chimique.
Erreurs d'installation¢ Une compression incorrecte du joint, des anneaux O endommagés pendant le montage, des plaques de glande mal alignées et une contamination des faces du joint pendant l'installation représentent un pourcentage important de défaillances précoces du joint.Les joints de cartouche réduisent ces risques.en éliminant la manipulation des composants individuels et en préréglant la compression de l'étanchéité.
Mouvement de l'arbreL'excès du débit de l'arbre, les vibrations ou les mouvements axiaux au-delà de la tolérance de conception du joint entraînent une séparation ou un désalignement des faces du joint.L'entretien régulier du roulement de la pompe et la vérification de l'alignement de l'arbre sont essentiels pour prévenir les défaillances du joint liées au mouvement de l'arbre..
Sélection des joints mécaniques selon les applications
Le choix du bon type de joint mécanique dépend de l'application spécifique de la pompe, des conditions de fonctionnement et des propriétés du fluide.un joint unique déséquilibré standard avec du carbone vsPour les pompes de procédés à haute température dans les raffineries et les usines chimiques, le système de pompes à haute température est un outil très efficace.les joints de cartouche équilibrés avec des soufflets métalliques et des élastomères FKM ou FFKM offrent une durée de vie prolongée dans des conditions difficilesPour les pompes submersibles d'eaux usées et d'eaux pluviales, les joints simples de charge lourde avec des faces en carbure de tungstène résistent à l'abrasion par le sable et le gravier.les doubles joints avec des systèmes de fluide de barrière sous pression assurent une fuite nulle vers l'environnement.
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Que vous ayez besoin d'un joint de remplacement standard pour le service d'eau, d'un joint à haute température pour les applications de processus, ou d'un arrangement double joint pour les fluides dangereux,la sélection du bon joint mécanique est essentielle à un fonctionnement fiable de la pompe et au respect des exigences environnementales et de sécuritéNotre gamme d'étanchéités mécaniques et de systèmes de support d'étanchéité couvre des configurations communes pour une grande variété de pompes industrielles et de conditions de fonctionnement.
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