Qu'est-ce qu'unjoint d'arbre de pompe?
Les joints d'arbre empêchent le liquide de s'échapper d'un arbre rotatif ou alternatif.Ceci est important pour toutes les pompes et dans le cas des pompes centrifuges, plusieurs options d'étanchéité seront disponibles : garnitures d'étanchéité, joints à lèvres et tous types de garnitures mécaniques – simples, doubles et tandem, y compris les joints à cartouche.Les pompes volumétriques rotatives telles que les pompes à engrenages et les pompes à palettes sont disponibles avec des dispositions de garniture, de lèvre et de garniture mécanique.Les pompes alternatives posent différents problèmes d'étanchéité et reposent généralement sur des joints à lèvres ou des garnitures.Certaines conceptions, telles que les pompes à entraînement magnétique, les pompes à membrane ou les pompes péristaltiques, ne nécessitent pas de joints d'arbre.Ces pompes dites « sans joint » comprennent des joints fixes pour empêcher les fuites de liquide.
Quels sont les principaux types de joints d’étanchéité d’arbre de pompe ?
Emballage
La garniture (également appelée garniture d'arbre ou garniture de presse-étoupe) est constituée d'un matériau souple, souvent tressé ou formé en anneaux.Celui-ci est pressé dans une chambre autour de l'arbre d'entraînement appelée presse-étoupe pour créer un joint (Figure 1).Normalement, la compression est appliquée axialement à la garniture, mais elle peut également être appliquée radialement par un fluide hydraulique.
Traditionnellement, l'emballage était fabriqué à partir de cuir, de corde ou de lin, mais il est désormais généralement constitué de matériaux inertes tels que le PTFE expansé, le graphite comprimé et les élastomères granulés.L'emballage est économique et couramment utilisé pour les liquides épais et difficiles à sceller tels que les résines, le goudron ou les adhésifs.Cependant, il s’agit d’une mauvaise méthode d’étanchéité pour les liquides minces, en particulier à des pressions plus élevées.L'emballage tombe rarement en panne de manière catastrophique et peut être remplacé rapidement lors d'arrêts programmés.
Les joints d'étanchéité nécessitent une lubrification pour éviter l'accumulation de chaleur de friction.Ceci est généralement assuré par le liquide pompé lui-même, qui a tendance à s'écouler légèrement à travers le matériau d'emballage.Cela peut être compliqué et, dans le cas de liquides corrosifs, inflammables ou toxiques, c'est souvent inacceptable.Dans ces cas, un lubrifiant externe sûr peut être appliqué.La garniture n'est pas adaptée aux pompes d'étanchéité utilisées pour les liquides contenant des particules abrasives.Des solides peuvent s'incruster dans le matériau de garniture, ce qui peut alors endommager l'arbre de la pompe ou la paroi du presse-étoupe.
Joints à lèvres
Les joints à lèvres, également appelés joints d'arbre radiaux, sont simplement des éléments élastomères circulaires maintenus en place contre l'arbre d'entraînement par un boîtier extérieur rigide (Figure 2).Le joint résulte du contact de friction entre la « lèvre » et l'arbre et celui-ci est souvent renforcé par un ressort.Les joints à lèvres sont courants dans l'industrie hydraulique et peuvent être trouvés sur les pompes, les moteurs hydrauliques et les actionneurs.Ils fournissent souvent un joint de secours secondaire pour d'autres systèmes d'étanchéité tels que les garnitures mécaniques. Les joints à lèvres sont généralement limités aux basses pressions et sont également médiocres pour les liquides fluides et non lubrifiants.Plusieurs systèmes de joints à lèvres ont été appliqués avec succès contre une variété de liquides visqueux et non abrasifs.Les joints à lèvres ne conviennent pas à une utilisation avec des liquides abrasifs ou des fluides contenant des solides car ils sont susceptibles de s'user et tout léger dommage peut entraîner une défaillance.
Garnitures mécaniques
Les garnitures mécaniques sont essentiellement constituées d'une ou plusieurs paires de faces optiquement plates et hautement polies, une fixe dans le boîtier et une tournante, reliées à l'arbre d'entraînement (Figure 3).Les faces nécessitent une lubrification, soit par le liquide pompé lui-même, soit par un fluide barrière.En effet, les faces d'étanchéité ne sont en contact que lorsque la pompe est au repos.Pendant l'utilisation, le liquide lubrifiant forme un mince film hydrodynamique entre les faces opposées du joint, réduisant ainsi l'usure et facilitant la dissipation de la chaleur.
Les garnitures mécaniques peuvent gérer une large gamme de liquides, de viscosités, de pressions et de températures.Cependant, une garniture mécanique ne doit pas fonctionner à sec.Un avantage clé des systèmes de garniture mécanique est que l'arbre d'entraînement et le boîtier ne font pas partie du mécanisme d'étanchéité (comme c'est le cas pour les joints d'étanchéité et les joints à lèvres) et ne sont donc pas sujets à l'usure.
Doubles joints
Les joints doubles utilisent deux garnitures mécaniques positionnées dos à dos (Figure 4).L'espace interne aux deux ensembles de faces d'étanchéité peut être mis sous pression hydraulique avec un liquide barrière de sorte que le film sur les faces d'étanchéité nécessaire à la lubrification soit le liquide barrière et non le fluide pompé.Le liquide barrière doit également être compatible avec le fluide pompé.Les joints doubles sont plus complexes à utiliser en raison de la nécessité de pressurisation et ne sont généralement utilisés que lorsqu'il est nécessaire de protéger le personnel, les composants externes et l'environnement environnant contre des liquides dangereux, toxiques ou inflammables.
Joints tandem
Les joints tandem sont similaires aux joints doubles, mais les deux jeux de joints mécaniques sont orientés dans la même direction plutôt que dos à dos.Seul le joint côté produit tourne dans le fluide pompé, mais les infiltrations à travers les faces du joint finissent par contaminer le lubrifiant barrière.Cela a des conséquences sur l'étanchéité latérale atmosphérique et sur l'environnement.
Joints à cartouche
Une garniture mécanique est un ensemble pré-assemblé de composants de garniture mécanique.La construction en cartouche élimine les problèmes d'installation tels que la nécessité de mesurer et de régler la compression du ressort.Les faces du joint sont également protégées contre les dommages lors de l'installation.Dans sa conception, une garniture d'étanchéité à cartouche peut être une configuration simple, double ou tandem contenue dans un presse-étoupe et construite sur un manchon.
Joints barrière aux gaz.
Il s'agit de sièges doubles de type cartouche avec des faces conçues pour être pressurisées en utilisant un gaz inerte comme barrière, remplaçant le liquide lubrifiant traditionnel.Les faces du joint peuvent être séparées ou maintenues en contact lâche pendant le fonctionnement en ajustant la pression du gaz.Une petite quantité de gaz peut s'échapper dans le produit et dans l'atmosphère.
Résumé
Les joints d'arbre empêchent le liquide de s'échapper de l'arbre rotatif ou alternatif d'une pompe.Souvent, plusieurs options d'étanchéité sont disponibles : garnitures d'étanchéité, joints à lèvres et divers types de garnitures mécaniques – simples, doubles et tandem, y compris les garnitures à cartouche.
Heure de publication : 18 mai 2023