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Jul 03, 2023

Joints rotatifs pour applications abrasives et corrosives

Les industries de transformation s'appuient sur de nombreuses pompes pour fonctionner de manière fiable et maintenir la productivité des usines. Pour ce faire, ces pompes doivent être correctement scellées pour éviter les fuites et la contamination des fluides de procédé.

Les industries de transformation s'appuient sur de nombreuses pompes pour fonctionner de manière fiable et maintenir la productivité des usines. Pour ce faire, ces pompes doivent être correctement scellées pour éviter les fuites et la contamination des fluides de procédé. Ils doivent également être capables de gérer les perturbations du système, fonctionner dans des conditions souvent difficiles, être faciles à installer et offrir un faible coût de possession tout au long de leur durée de vie utile.

Les deux moyens les plus courants pour sceller les pompes sont les garnitures mécaniques et les garnitures à compression. Malheureusement, aucune de ces solutions populaires n’est capable de répondre à toutes ces exigences. Les garnitures mécaniques offrent des performances adéquates, mais sont sujettes à des fuites, des coûts cachés et à des défaillances instantanées sans indication préalable. De plus, lorsqu’ils tombent en panne, ils ne peuvent pas être réparés. En raison de cette vulnérabilité aux pannes soudaines et inattendues, de nombreuses usines stockent des pompes de rechange afin de minimiser les perturbations de leurs opérations.

Les garnitures mécaniques sont affectées par un certain nombre de facteurs, notamment le faux-rond de l'arbre, les vibrations, les fluides abrasifs et visqueux, la cavitation et l'emprisonnement d'air. S’il n’est pas corrigé, n’importe lequel de ces facteurs peut entraîner la défaillance des garnitures mécaniques. Un faux-rond excessif de l'arbre nécessite un réalignement ou le remplacement des roulements, deux opérations coûteuses. Des joints de dilatation peuvent être installés pour amortir les vibrations, mais eux aussi sont coûteux et demandent beaucoup de main d’œuvre.

Les garnitures mécaniques doubles sont souvent utilisées pour les pompes en service abrasif, mais la pénétration de fluides de traitement peut entraîner leur défaillance. Ils ne doivent pas être utilisés dans des applications impliquant des fluides visqueux et ne sont pas non plus recommandés pour un service dans des pompes sujettes à la cavitation interne. L'exclusion de l'air et l'élimination des bulles d'air emprisonnées dans le fluide de procédé nécessitent de réacheminer à la fois le fluide et l'eau de rinçage, ainsi que de purger le presse-étoupe de la pompe.

Les garnitures mécaniques qui nécessitent un rinçage ne peuvent pas résister à des conditions sèches ou à une contamination par des particules qui peuvent endommager leurs faces. La plupart des garnitures mécaniques sont monobloc, leur installation nécessite donc la mise hors service et le démontage de la pompe. De plus, l’installation de ces joints complexes nécessite souvent une assistance technique sur site de la part du fabricant.

Avant l’avènement des garnitures mécaniques, la méthode la plus populaire pour sceller les pompes était le garnissage par compression. Elle est toujours utilisée, mais comme les garnitures mécaniques, elle présente de nombreux inconvénients, notamment une consommation d'eau excessive. Il est intéressant de noter que certains utilisateurs de garnitures à compression semblent plus soucieux de détourner les fuites que de les arrêter.

Certains types de jeux de garnitures doivent être rincés pour les empêcher de surchauffer et l'interface de l'arbre de garniture doit être lubrifiée. La consommation d'eau utilisant ces ensembles peut atteindre sept gallons par minute et l'eau de rinçage doit être retirée du fluide de traitement et traitée. Cette élimination et ce traitement nécessitent des équipements coûteux et entraînent une perte de productivité. Si du fluide de procédé est utilisé pour la lubrification au lieu de l'eau de rinçage, toute perte de fluide ne peut généralement pas être récupérée.

La dynamique d'étanchéité des jeux de garnitures implique une compression et une expansion radiale, qui créent une friction entre la garniture et l'arbre de la pompe. Il faut parfois jusqu'à deux fois plus de consommation d'énergie qu'une pompe équipée d'une garniture mécanique équilibrée pour surmonter la traînée qui en résulte. De plus, une expansion radiale excessive peut provoquer une usure de l'arbre, nécessitant son remplacement ou l'installation d'un nouveau manchon.

Malgré ces limitations, les jeux de garnitures à compression sont souvent préférables aux garnitures mécaniques. Ils échouent rarement sans présenter des signes avant-coureurs. Ils peuvent être ajustés pour contrôler les fuites et résister mieux au faux-rond de l'arbre, aux vibrations, aux abrasifs, à la cavitation et à la perte d'eau de rinçage que les joints mécaniques. De plus, ils sont faciles à installer et peuvent être remballés avec une garniture en bobine standard, contrairement aux garnitures mécaniques qui doivent être fournies aux dimensions exactes de la pompe.

Un système d'étanchéité d'arbre rotatif qui surpasse à la fois les garnitures mécaniques et les jeux de garnitures à compression dans les services abrasifs rincés ne nécessite pas d'eau pour lubrifier les surfaces des joints. Au lieu de cela, il forme une relation d'appui avec la face de l'arbre dans la chambre d'étanchéité, excluant les fluides de traitement provenant de la boîte à garniture. Cette conception à roulement radial sur face est à la fois moins coûteuse et plus efficace que les garnitures mécaniques traditionnelles, offrant un fonctionnement frais et sec avec une dilution minimale du fluide. Nécessitant la moitié de la consommation d'énergie des jeux de garnitures, ces joints rotatifs sont aussi économes en énergie que les garnitures mécaniques équilibrées et utilisent 60 fois moins d'eau de rinçage que les garnitures à compression comparables.