Dans le domaine des machines industrielles, garantir l'intégrité des équipements rotatifs et des pompes est primordial. Les garnitures mécaniques jouent un rôle essentiel dans le maintien de cette intégrité en empêchant les fuites et en retenant les fluides. Dans ce domaine spécialisé, il existe deux configurations principales : les garnitures simples et les garnitures doubles.double joint mécaniqueChaque type présente des avantages distincts et répond à des exigences opérationnelles spécifiques. Cet article explore les nuances entre ces deux solutions d'étanchéité, en décrivant leurs fonctionnalités, applications et avantages respectifs.
Qu'est-ce queJoint mécanique simple?
Un joint mécanique simple se compose de deux éléments principaux : le corps rotatif et le corps de joint.faces d'étanchéité stationnairesLa face d'étanchéité rotative est fixée à l'arbre rotatif tandis que la face fixe est fixée au corps de pompe. Ces deux faces sont maintenues en contact par un ressort, assurant ainsi une étanchéité parfaite et empêchant toute fuite de fluide le long de l'arbre.
Les matériaux utilisés pour ces surfaces d'étanchéité varient, le carbure de silicium, le carbure de tungstène, la céramique ou le carbone étant souvent choisis en fonction des caractéristiques du fluide de procédé et des conditions de fonctionnement telles que la température, la pression et la compatibilité chimique. De plus, un film lubrifiant du fluide pompé se forme généralement entre les faces d'étanchéité afin de minimiser l'usure, un aspect essentiel pour garantir la longévité du système.
Les garnitures mécaniques simples sont généralement utilisées dans les applications où le risque de fuite ne présente pas de risques importants pour la sécurité ni de préoccupations environnementales majeures. Leur conception simplifiée facilite l'installation et réduit les coûts initiaux par rapport aux solutions d'étanchéité plus complexes. L'entretien de ces garnitures nécessite une inspection régulière et un remplacement à intervalles prédéterminés afin de prévenir les pannes dues à l'usure normale.
Dans les environnements moins exigeants pour les mécanismes d'étanchéité — où les fluides agressifs ou dangereux sont absents — les joints mécaniques simples offrent une solution efficacesolution d'étanchéitécontribuant à prolonger la durée de vie des équipements tout en simplifiant les pratiques de maintenance.
Description des fonctionnalités
Composants principaux Face d'étanchéité rotative (sur l'arbre), Face d'étanchéité fixe (sur le corps de pompe)
Matériaux : carbure de silicium, carbure de tungstène, céramique, carbone
Mécanisme à ressort avec faces pressées l'une contre l'autre
Film de fluide d'interface d'étanchéité entre les faces
Applications courantes : Fluides/procédés moins dangereux où le risque de fuite est minimal
Avantages : Conception simple ; Installation facile ; Coût réduit
Exigences d'entretien Inspection régulière ; remplacement à intervalles réguliers
Joint mécanique à ressort unique e1705135534757
Qu'est-ce qu'un joint mécanique double ?
Un joint mécanique double est constitué de deux joints montés en série ; on l'appelle aussi joint mécanique à cartouche double. Cette conception assure une meilleure étanchéité du fluide. Les joints doubles sont généralement utilisés dans les applications où une fuite de produit pourrait présenter un danger pour l'environnement ou la sécurité du personnel, lorsque le fluide de procédé est coûteux et doit être économisé, ou lorsque le liquide est difficile à manipuler et peut cristalliser ou se solidifier au contact de l'air.
Ces garnitures mécaniques comportent généralement une garniture interne et une garniture externe. La garniture interne retient le produit à l'intérieur du corps de pompe, tandis que la garniture externe sert de barrière de sécurité supplémentaire pour une fiabilité accrue. Les garnitures doubles nécessitent souvent un fluide tampon entre elles, qui sert à la fois de lubrifiant et de réfrigérant afin de réduire la chaleur générée par le frottement et d'allonger ainsi la durée de vie des deux garnitures.
Le fluide tampon peut avoir deux configurations : non pressurisé (on parle alors de fluide barrière) ou pressurisé. Dans les systèmes pressurisés, en cas de défaillance du joint interne, il ne devrait pas y avoir de fuite immédiate, car le joint externe assure l’étanchéité jusqu’à la maintenance. Un contrôle périodique de ce fluide barrière permet de prévoir les performances et la durée de vie du joint.
Description des fonctionnalités
Solution d'étanchéité à confinement élevé en cas de conflit
Conception : Deux joints disposés en série
Utilisation : Environnements dangereux ; conservation des fluides coûteux ; manipulation de liquides difficiles
Avantages : Sécurité accrue ; risque de fuite réduit ; durée de vie potentiellement prolongée
Le fluide tampon requis peut être non pressurisé (fluide barrière) ou pressurisé.
La sécurité permet d'effectuer des opérations de maintenance avant qu'une fuite ne survienne après la défaillance.
joint mécanique double 500×500 1
Types de joints mécaniques doubles
Les systèmes à double garniture mécanique sont conçus pour répondre à des exigences d'étanchéité plus élevées que les garnitures mécaniques simples. Ces systèmes comprennent les configurations dos à dos, face à face et en tandem, chacune présentant une configuration et un fonctionnement spécifiques.
1. Double joint mécanique dos à dos
Un joint mécanique double dos à dos est constitué de deux joints simples disposés dos à dos. Ce type de joint est conçu pour des applications spécifiques où un fluide barrière est utilisé entre les joints pour assurer la lubrification et évacuer la chaleur générée par le frottement.
Dans une configuration dos à dos, le joint interne fonctionne sous une pression similaire à celle du produit étanche, tandis qu'une source externe alimente le joint externe en fluide barrière à pression plus élevée. Ceci garantit une pression positive constante sur les deux faces d'étanchéité, empêchant ainsi toute fuite de fluide de procédé dans l'environnement.
L'utilisation d'un joint d'étanchéité double présente des avantages pour les systèmes où les contre-pressions sont problématiques ou lorsque le maintien d'un film lubrifiant constant est essentiel pour éviter le fonctionnement à sec. Ce type de joint est particulièrement adapté aux applications haute pression, garantissant la fiabilité et la longévité du système d'étanchéité. Grâce à sa conception robuste, il offre également une protection accrue contre les inversions de pression inattendues qui pourraient compromettre l'intégrité d'un joint mécanique simple.
Un système d'étanchéité mécanique double face à face, également appelé joint tandem, est conçu avec deux faces d'étanchéité opposées positionnées de manière à ce que les joints intérieur et extérieur soient en contact par leurs faces planes respectives. Ce type de système d'étanchéité est particulièrement avantageux pour les applications à moyenne pression où le fluide entre les joints doit être contrôlé et où une fuite pourrait s'avérer dangereuse.
L'un des principaux avantages de l'utilisation d'une garniture mécanique double face à face réside dans sa capacité à empêcher les fuites de fluides de process vers l'environnement. En créant une barrière grâce à un fluide tampon ou barrière entre les deux joints à faces planes, sous une pression inférieure à celle du fluide de process, toute fuite est dirigée vers cette zone et éloignée de l'extérieur.
Cette configuration permet de surveiller l'état du fluide barrière, ce qui est essentiel pour la maintenance et garantit la fiabilité dans le temps. Les fuites potentielles se situant soit vers l'extérieur (côté atmosphère), soit vers l'intérieur (côté procédé), selon les différentiels de pression, les opérateurs peuvent les détecter plus facilement qu'avec d'autres types de joints.
Un autre avantage concerne la durée de vie ; ces types de joints présentent souvent une durée de vie prolongée car les particules présentes dans le fluide de traitement ont un impact moins néfaste sur les surfaces d’étanchéité en raison de leur positionnement relatif et parce qu’ils fonctionnent dans des conditions moins difficiles grâce à la présence du fluide tampon.
3. Joints mécaniques doubles en tandem
Les garnitures mécaniques tandem, ou doubles garnitures face à face, sont des configurations d'étanchéité où deux garnitures mécaniques sont disposées en série. Ce système offre une fiabilité et une étanchéité supérieures aux garnitures simples. La garniture principale, située au plus près du produit à étanchéifier, constitue la barrière principale contre les fuites. La garniture secondaire, placée derrière la garniture principale, offre une protection supplémentaire.
Chaque joint d'étanchéité d'un système en tandem fonctionne indépendamment ; ainsi, en cas de défaillance du joint principal, le joint secondaire assure l'étanchéité. Les joints en tandem intègrent souvent un fluide tampon à une pression inférieure à celle du fluide de procédé, circulant entre les deux joints. Ce fluide tampon sert à la fois de lubrifiant et de réfrigérant, réduisant ainsi la chaleur et l'usure des faces d'étanchéité.
Pour garantir des performances optimales des garnitures mécaniques doubles en tandem, il est essentiel de disposer de systèmes de contrôle adaptés à leur environnement. Une source externe régule la température et la pression du fluide tampon, tandis que des systèmes de surveillance contrôlent les performances des garnitures afin de résoudre préventivement tout problème éventuel.
La configuration en tandem renforce la sécurité opérationnelle grâce à une redondance accrue et atténue les risques liés aux fluides dangereux ou toxiques. Disposant d'un système de secours fiable en cas de défaillance du joint principal, les doubles garnitures mécaniques fonctionnent efficacement dans les applications exigeantes, garantissant des déversements minimaux et le respect des normes environnementales les plus strictes.
Différence entre les joints mécaniques simples et doubles
La distinction entre les garnitures mécaniques simples et doubles est un critère essentiel lors du choix d'une garniture pour diverses applications industrielles. Les garnitures mécaniques simples sont constituées de deux surfaces planes glissant l'une contre l'autre : l'une est fixée au carter de l'équipement et l'autre à l'arbre rotatif, la lubrification étant assurée par un film d'huile. Ce type de garniture est généralement utilisé dans les applications où les fuites sont moins critiques ou lorsque des fuites modérées sont acceptables.
À l'inverse, les garnitures mécaniques doubles sont composées de deux paires de joints fonctionnant en tandem, offrant ainsi une protection accrue contre les fuites. Leur conception comprend un joint intérieur et un joint extérieur : le joint intérieur retient le produit à l'intérieur de la pompe ou du mélangeur, tandis que le joint extérieur empêche les contaminants externes de pénétrer et retient également tout fluide susceptible de s'échapper du joint principal. Les garnitures mécaniques doubles sont privilégiées dans les applications impliquant des fluides dangereux, toxiques, à haute pression ou stériles, car elles offrent une fiabilité et une sécurité accrues en réduisant les risques de contamination et d'exposition environnementales.
Il est essentiel de noter que les garnitures mécaniques doubles nécessitent un système de support auxiliaire plus complexe, comprenant un système de fluide tampon ou barrière. Ce dispositif permet de maintenir les différentiels de pression dans les différentes sections de la garniture et assure le refroidissement ou le chauffage selon les besoins du procédé.
En conclusion
En conclusion, le choix entre garnitures mécaniques simples et doubles est crucial et dépend de plusieurs facteurs, notamment la nature du fluide à isoler, les contraintes environnementales et les exigences de maintenance. Les garnitures simples sont généralement plus économiques et plus faciles à entretenir, tandis que les garnitures doubles offrent une protection accrue du personnel et de l'environnement lors de la manipulation de fluides dangereux ou agressifs.
Date de publication : 18 janvier 2024