Les garnitures mécaniques permettent de résoudre de nombreux problèmes d'étanchéité. Voici quelques exemples illustrant leur polyvalence et leur importance dans le secteur industriel actuel.
1. Mélangeurs à ruban pour poudre sèche
L'utilisation de poudres sèches pose plusieurs problèmes. Le principal est que, si un dispositif d'étanchéité nécessite un lubrifiant liquide, la poudre peut s'accumuler autour de la zone d'étanchéité. Cette accumulation peut compromettre gravement le processus d'étanchéité. La solution consiste à éliminer la poudre par rinçage à l'azote ou à l'air comprimé. Ainsi, la poudre ne risque pas de s'accumuler et l'accumulation de poudre est évitée.
Que vous optiez pour l'azote ou l'air comprimé, assurez-vous que le flux d'air soit propre et fiable. Une chute de pression pourrait entraîner le contact de la poudre avec l'interface garniture-arbre, ce qui annulerait l'effet recherché.
Une avancée majeure dans la fabrication, présentée dans le numéro de janvier 2019 de Pumps & Systems, permet de créer des matériaux en graphite siliconé grâce à une réaction chimique en phase vapeur qui transforme les zones exposées d'un électrographite en carbure de silicium. Les surfaces siliconées sont plus résistantes à l'abrasion que les surfaces métalliques, et ce procédé permet de réaliser des configurations complexes, la réaction chimique n'en modifiant pas les dimensions.
Conseils d'installation
Pour limiter la formation de poussière, utilisez une vanne d'évacuation munie d'un couvercle étanche à la poussière pour fixer le joint.
Utilisez des anneaux de lanterne sur le presse-étoupe et maintenez une légère pression d'air pendant le mélange afin d'empêcher les particules de pénétrer dans la boîte à garniture. Cela protégera également l'arbre de l'usure.
2. Anneaux de support flottants pour joints rotatifs haute pression
Les bagues de renfort sont généralement utilisées avec les joints principaux ou les joints toriques pour renforcer la résistance de ces derniers à l'extrusion. Elles sont particulièrement adaptées aux systèmes rotatifs haute pression ou en présence d'importants jeux d'extrusion.
En raison de la haute pression dans le système, il existe un risque de désalignement de l'arbre ou de déformation des composants. Cependant, l'utilisation d'une bague d'appui flottante dans un système rotatif haute pression constitue une excellente solution car elle suit le mouvement latéral de l'arbre et les pièces ne se déforment pas pendant l'utilisation.
Conseils d'installation
L'un des principaux défis liés aux garnitures mécaniques dans ces systèmes haute pression est de minimiser le jeu d'extrusion afin de réduire les dommages. Plus ce jeu est important, plus les dommages à la garniture risquent d'être importants à long terme.
Il est également essentiel d'éviter tout contact métal sur métal au niveau de l'espace d'extrusion causé par la déformation. Un tel contact pourrait engendrer un frottement thermique suffisant pour affaiblir le joint mécanique et réduire sa résistance à l'extrusion.
3. Joints à double pression sur latex
Historiquement, le principal problème des joints mécaniques en latex réside dans leur solidification sous l'effet de la chaleur ou du frottement. Exposé à la chaleur, le latex se déshydrate en séparant l'eau de ses particules. Lorsque le latex pénètre dans l'espace entre les faces du joint, il subit frottement et cisaillement, ce qui entraîne sa coagulation et compromet l'étanchéité.
Une solution simple consiste à utiliser un joint mécanique à double pression, car un fluide barrière est créé à l'intérieur. Cependant, il existe un risque que du latex parvienne malgré tout à pénétrer les joints en raison de déformations dues à la pression. Une solution infaillible à ce problème est d'utiliser un joint à double cartouche avec régulateur de débit pour contrôler la direction du rinçage.
Conseils d'installation
Assurez-vous que votre pompe est correctement alignée. Un faux-rond de l'arbre, une déviation lors d'un démarrage difficile ou des contraintes sur la tuyauterie peuvent fausser l'alignement et engendrer des contraintes sur le joint d'étanchéité.
Lisez toujours attentivement la documentation fournie avec vos garnitures mécaniques afin de garantir une installation correcte dès le premier essai ; à défaut, une coagulation peut facilement se produire et compromettre votre procédé. Il est plus facile qu'on ne le pense de commettre des erreurs mineures susceptibles d'affecter l'efficacité de la garniture et d'entraîner des conséquences imprévues.
Le contrôle du film de fluide qui entre en contact avec la face d'étanchéité prolonge la durée de vie du joint mécanique, et les joints à double pression permettent ce contrôle.
Installez toujours votre joint d'étanchéité à double pression avec un système de contrôle environnemental ou un système de support afin d'assurer l'étanchéité entre les deux joints. Le liquide provient généralement d'un réservoir et sert à lubrifier les joints via un réseau de tuyauterie. Utilisez des manomètres et des indicateurs de niveau sur le réservoir pour garantir un fonctionnement sûr et une étanchéité optimale.
4. Joints d'étanchéité spécialisés pour essieux électriques de véhicules électriques
L'essieu électrique d'un véhicule électrique remplit les fonctions combinées du moteur et de la transmission. L'un des défis liés à l'étanchéité de ce système réside dans le fait que les transmissions des véhicules électriques fonctionnent jusqu'à huit fois plus vite que celles des véhicules à essence, et cette vitesse est susceptible d'augmenter encore davantage à mesure que les véhicules électriques progressent.
Les joints d'étanchéité traditionnels utilisés pour les essieux électriques ont une vitesse de rotation limitée à environ 30 mètres par seconde. Cette limitation restreint l'autonomie des véhicules électriques. Cependant, un joint d'étanchéité récemment mis au point, fabriqué en polytétrafluoroéthylène (PTFE), a passé avec succès un test de cycle de charge accéléré de 500 heures, simulant les conditions de conduite réelles, et a atteint une vitesse de rotation de 40 mètres par seconde. Ces joints ont également subi 5 000 heures de tests d'endurance.
Un examen minutieux des joints après les essais a révélé l'absence de fuite et d'usure sur l'arbre et la lèvre d'étanchéité. De plus, l'usure de la surface de roulement était à peine perceptible.
Conseils d'installation
Les joints mentionnés ici sont encore en phase de test et ne sont pas prêts pour une distribution à grande échelle. Cependant, le couplage direct du moteur et de la boîte de vitesses pose des problèmes liés aux joints mécaniques pour tous les véhicules électriques.
Plus précisément, le moteur doit rester sec tandis que la boîte de vitesses demeure lubrifiée. Ces conditions rendent crucial le choix d'un joint d'étanchéité fiable. De plus, les installateurs doivent privilégier un joint permettant à l'essieu électrique de tourner à plus de 130 tours par minute – la norme actuelle du secteur – tout en réduisant les frottements.
Garnitures mécaniques : essentielles pour un fonctionnement constant
Ce résumé montre que le choix du joint mécanique adapté à l'usage prévu influe directement sur les résultats. De plus, la connaissance des bonnes pratiques d'installation permet d'éviter les erreurs courantes.
Date de publication : 30 juin 2022