Nous savons qu'un joint mécanique est censé fonctionner jusqu'à ce que le carbone s'use, mais notre expérience nous montre que cela n'arrive jamais avec le joint d'équipement d'origine installé dans la pompe. Nous achetons une nouvelle garniture mécanique coûteuse et celle-là ne s'use pas non plus. Alors, le nouveau sceau était-il une perte d’argent ?
Pas vraiment. Ici, vous faites quelque chose qui semble logique, vous essayez de résoudre le problème du joint en achetant un joint différent, mais c'est comme essayer d'obtenir un bon travail de peinture sur une automobile en achetant une bonne marque de peinture.
Si vous vouliez obtenir un bon travail de peinture sur une automobile, vous devrez faire quatre choses : Préparer la carrosserie (réparation du métal, dérouillage, ponçage, masquage, etc.) ; acheter une bonne marque de peinture (toutes les peintures ne sont pas identiques) ; appliquer la peinture correctement (avec exactement la bonne pression d'air, sans gouttes ni coulures et ponçage fréquent entre les couches d'apprêt et de finition) ; et prenez soin de la peinture après son application (gardez-la lavée, cirée et stockée).
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Si vous avez fait ces quatre choses correctement, combien de temps un travail de peinture sur une automobile peut-il durer ? Évidemment depuis des années. Sortez et regardez les voitures passer et vous verrez des preuves de personnes qui ne font pas ces quatre choses. En fait, c’est si rare que lorsque nous voyons une voiture plus ancienne qui a fière allure, nous la regardons.
Atteindre une bonne durée de vie des joints implique également quatre étapes. Ils devraient être évidents, mais regardons-les quand même.
Préparez la pompe pour le joint – c'est le travail de carrosserie
Achetez un bon joint – la bonne peinture
Installez correctement le joint – appliquez la peinture correctement
Appliquez le contrôle environnemental approprié si nécessaire (et c’est probablement le cas) – lavez et cirez également
Nous examinerons chacun de ces sujets en détail et, espérons-le, commencerons à augmenter la durée de vie de nos garnitures mécaniques jusqu'au point où la plupart d'entre elles s'usent. Ces informations concernent les pompes centrifuges mais peuvent également s'appliquer à presque tout type d'équipement rotatif, y compris les mélangeurs et les agitateurs.
Préparer la pompe pour le joint
Pour vous préparer, vous devez effectuer un alignement entre la pompe et le pilote, à l'aide d'un aligneur laser. Un adaptateur de cadre « C » ou « D » est un choix encore meilleur.
Ensuite, vous équilibrez dynamiquement l’ensemble tournant, ce qui peut être réalisé à l’aide de la plupart des équipements d’analyse vibratoire, mais vérifiez auprès de votre fournisseur si vous n’avez pas le programme. Vous devez vous assurer que l'arbre n'est pas plié et que vous le faites pivoter entre les centres.
C'est une bonne idée d'éviter les manchons d'arbre, car un arbre plein est moins susceptible de fléchir et est bien meilleur pour une garniture mécanique, et d'essayer de réduire la contrainte du tuyau dans la mesure du possible.
Utilisez une pompe de conception « à ligne centrale » si la température du produit est supérieure à 100°C, car cela réduira certains problèmes de contrainte dans les tuyaux au niveau de la pompe. Utilisez également des pompes avec un faible rapport longueur d’arbre/diamètre. Ceci est extrêmement important avec les pompes à service intermittent.
Utilisez une boîte à garniture surdimensionnée, évitez les conceptions coniques et donnez beaucoup d'espace au joint. Essayez de placer la face du presse-étoupe aussi carrée que possible par rapport à l'arbre, ce qui peut être fait à l'aide d'outils de parement, et réduisez les vibrations en utilisant toutes les techniques que vous connaissez.
Il est essentiel de ne pas laisser la pompe caviter, car les faces du joint s'ouvriraient par rebond et pourraient être endommagées. Des coups de bélier peuvent également se produire si la pompe perd de l'alimentation pendant qu'elle fonctionne, alors prenez des mesures préventives pour éviter ces problèmes.
Il y a quelques éléments qui doivent être vérifiés lors de la préparation de la pompe pour le joint, notamment : que la masse du socle de la pompe/du moteur est au moins cinq fois supérieure à la masse du matériel posé dessus ; qu'il y a dix diamètres de tuyau entre l'aspiration de la pompe et le premier coude ; et que la plaque de base est de niveau et scellée en place.
Gardez la roue ouverte ajustée pour réduire les vibrations et les problèmes de recirculation interne, assurez-vous que les roulements ont la quantité de lubrification appropriée et que l'eau et les solides ne pénètrent pas dans la cavité du roulement. Vous devez également remplacer les joints à graisse ou à lèvres par des joints à labyrinthe ou des joints faciaux.
Assurez-vous d'éviter les conduites de recirculation de refoulement connectées à la boîte à garniture, dans la plupart des cas, la recirculation par aspiration sera meilleure. Si la pompe est équipée de bagues d'usure, assurez-vous également de vérifier leur jeu.
Les dernières choses à faire lors de la préparation de la pompe sont de s'assurer que les parties en contact avec le fluide de la pompe sont fabriquées à partir de matériaux résistants à la corrosion, car les nettoyants et les solvants présents dans les conduites causent parfois des problèmes que le concepteur n'avait jamais anticipés.
Bouchez ensuite tout air qui pourrait s'infiltrer du côté aspiration de la pompe et retirez tout ce qui pourrait être emprisonné dans la volute.
Achetez un bon sceau
Utilisez des conceptions équilibrées hydrauliquement qui scellent à la fois la pression et le vide et si vous envisagez d'utiliser un élastomère dans le joint, essayez d'utiliser un joint torique. Il s'agit de la meilleure forme pour de nombreuses raisons, mais ne laissez personne charger le joint torique par ressort, sinon il ne fléchira pas ou ne roulera pas comme il le devrait.
Vous devez également utiliser des modèles de joints sans frottement, car le frottement de l'arbre est une cause majeure de défaillance prématurée des joints.
Les joints fixes (où les ressorts ne tournent pas avec l'arbre) sont meilleurs que les joints rotatifs (les ressorts tournent) pour sceller les émissions fugitives et tout autre fluide. Si le joint comporte de petits ressorts, gardez-les hors du liquide, sinon ils se boucheront facilement. Il existe de nombreux modèles de joints dotés de cette fonction anti-colmatage.
Une large face dure est excellente pour le mouvement radial que nous observons dans les applications de mélangeurs et pour les joints physiquement positionnés loin des roulements.
Vous aurez également besoin d'une sorte d'amortissement des vibrations pour les joints à soufflet métallique haute température, car ils ne disposent pas de l'élastomère qui remplit normalement cette fonction.
Utilisez des conceptions qui maintiennent le liquide d'étanchéité au niveau du diamètre extérieur du joint, sinon la force centrifuge projetterait des solides dans les faces rodées et restreindrait leur mouvement lorsque le carbone s'use. Vous devez également utiliser des charbons non chargés pour les faces du joint, car ce sont les meilleurs types et leur coût n'est pas excessif.
Assurez-vous également de pouvoir identifier tous les matériaux des joints, car il est impossible de dépanner un « matériau mystère ».
Ne laissez pas le fournisseur vous dire que son matériel est exclusif, et si telle est son attitude, trouvez un autre fournisseur ou fabricant, sinon vous méritez tous les problèmes que vous allez avoir.
Essayez d'éloigner les élastomères de la face du joint. L'élastomère est la partie du joint la plus sensible à la chaleur, et la température est la plus élevée au niveau des faces.
Tout produit dangereux ou coûteux doit également être scellé avec des sceaux doubles. Assurez-vous que l'équilibre hydraulique est dans les deux sens, sinon vous pariez que l'une des faces pourrait s'ouvrir en cas d'inversion ou de surtension de pression.
Enfin, si le design comporte un carbone pressé dans un support métallique, assurez-vous que le carbone a été pressé et non « rétréci ». Le carbone pressé se cisaillera pour s'adapter aux irrégularités du support métallique, aidant ainsi à garder les faces rodées plates.
Installer correctement le joint
Les joints à cartouche sont la seule conception qui a du sens si vous souhaitez effectuer des réglages de la turbine, et ils sont beaucoup plus faciles à installer car vous n'avez pas besoin d'impression ni de prendre de mesures pour obtenir la charge frontale correcte.
Les joints doubles à cartouche doivent avoir un anneau de pompage intégré et vous devez utiliser un fluide tampon (pression inférieure) entre les joints autant que possible pour éviter les problèmes de dilution du produit.
Évitez tout type d'huile comme fluide tampon en raison de sa faible chaleur spécifique et de sa mauvaise conductivité.
Lors de l'installation, gardez le joint aussi près que possible des roulements. Il y a généralement de la place pour déplacer le joint hors de la boîte à garniture, puis utiliser la zone de la boîte à garniture pour une bague de support afin d'aider à stabiliser l'arbre rotatif.
En fonction de l'application, vous devrez décider si cette douille d'appui doit être retenue axialement.
Les joints fendus sont également utiles dans presque toutes les applications qui ne nécessitent pas de joints doubles ou d'étanchéité aux émissions fugitives (fuite mesurée en parties par million).
Les joints fendus sont le seul modèle que vous devez utiliser sur les pompes à double extrémité, sinon vous devrez remplacer les deux joints lorsqu'un seul joint est défectueux.
Ils permettent également de changer les joints sans avoir à effectuer un réalignement avec le pilote de pompe.
Ne lubrifiez pas les faces du joint lors de l'installation et gardez les solides hors des faces rodées. S'il y a un revêtement protecteur sur les faces du joint, assurez-vous de le retirer avant l'installation.
S'il s'agit d'un joint à soufflet en caoutchouc, il nécessite un lubrifiant spécial qui fera adhérer le soufflet à l'arbre. Il s’agit normalement d’un fluide à base de pétrole, mais vous pouvez vous en assurer auprès de votre fournisseur. Les joints à soufflet en caoutchouc nécessitent également une finition d'arbre ne dépassant pas 40 RMS, sinon le caoutchouc aura du mal à adhérer à l'arbre.
Enfin, lors d'une installation dans une application verticale, veillez à ventiler le presse-étoupe au niveau des faces d'étanchéité. Vous devrez peut-être installer cet évent si le fabricant de la pompe ne l'a jamais fourni.
De nombreuses cartouches d'étanchéité sont dotées d'un évent intégré que vous pouvez connecter à l'aspiration de la pompe ou à un autre point basse pression du système.
Prenez soin du sceau
La dernière étape pour obtenir une bonne durée de vie du joint est d’en prendre continuellement soin. Les joints préfèrent sceller un liquide lubrifiant frais, propre et, même si nous en avons rarement un à sceller, vous pouvez peut-être appliquer un contrôle environnemental dans la zone de la boîte à garniture pour transformer votre produit en un seul.
Si vous utilisez une boîte à garniture avec enveloppe, assurez-vous que l'enveloppe est propre. Le condensat ou la vapeur sont les meilleurs fluides pour circuler à travers la veste.
Essayez d'installer une bague en carbone à l'extrémité de la boîte à garniture pour agir comme une barrière thermique qui aidera à stabiliser la température de la boîte à garniture.
Le rinçage constitue le contrôle environnemental ultime car il provoque une dilution du produit, mais si vous utilisez le joint approprié, vous n'aurez pas besoin de beaucoup de rinçage. Quatre ou cinq gallons par heure (remarquez que j'ai dit heure et non minute) devraient suffire pour ce type de joint.
Vous devez également maintenir le fluide en mouvement dans la boîte à garniture pour éviter une accumulation de chaleur. La recirculation par aspiration éliminera les solides plus lourds que le produit que vous scellez.
Puisqu’il s’agit de la condition de lisier la plus courante, utilisez la recirculation par aspiration comme norme. Apprenez également où ne pas l’utiliser.
La recirculation de refoulement permettra d'augmenter la pression dans le presse-étoupe pour éviter qu'un fluide ne se vaporise entre les faces rodées. Essayez de ne pas diriger la conduite de recirculation vers les faces rodées, cela pourrait les blesser. Si vous utilisez un soufflet métallique, la conduite de recirculation peut faire office de sableuse et couper les fines plaques du soufflet.
Si le produit est trop chaud, refroidissez la zone du presse-étoupe. Il est important de se rappeler que ces contrôles environnementaux sont souvent plus importants lorsque la pompe est arrêtée, car les températures de trempage et le refroidissement à l'arrêt peuvent modifier considérablement la température du presse-étoupe, provoquant un changement d'état du produit.
Les produits dangereux auront besoin d’une API. type presse-étoupe si vous choisissez de ne pas utiliser de joints doubles. La traversée en cas de sinistre qui fait partie de l'API. Cette configuration protégera le joint des dommages physiques si vous perdez un roulement lorsque la pompe est en marche.
Assurez-vous que les connexions API sont établies correctement. Il est facile de mélanger les quatre ports et de faire passer la conduite de rinçage ou de recirculation dans le port de quench.
Essayez de ne pas mettre trop de vapeur ou d'eau à travers le raccord de trempe, sinon cela pénétrerait dans le boîtier de roulement. Une fuite au niveau du raccord de vidange est souvent perçue par les opérateurs comme un défaut d’étanchéité. Assurez-vous qu'ils connaissent la différence.
Mise en œuvre de ces conseils d'étanchéité
Est-ce que quelqu'un a déjà fait ces quatre choses ? Malheureusement non. Si nous le faisions, 85 ou 90 pour cent de nos joints s'useraient, au lieu des 10 ou 15 pour cent qui le font. Le joint brisé prématurément avec beaucoup de carbone sur la face reste la règle.
L’excuse la plus courante que nous entendons pour expliquer notre manque de vie des phoques est qu’on n’a jamais le temps de bien faire les choses, suivie du cliché : « Mais il est toujours temps d’y remédier ». La plupart d’entre nous effectuent une ou deux des étapes nécessaires et constatent une augmentation de la durée de vie de notre phoque. Il n’y a rien de mal à augmenter la durée de vie des joints, mais c’est loin d’être une usure.
Pensez-y une minute. Si le sceau dure un an, quelle peut être l’ampleur du problème ? La température ne peut pas être trop élevée ni la pression trop forte. Si cela était vrai, il ne faudrait pas un an pour que le sceau échoue. Le produit ne peut pas être trop sale pour la même raison.
Nous constatons souvent que le problème est aussi simple qu'une conception de joint qui endommage l'arbre, provoquant une fuite à travers le manchon ou l'arbre endommagé. D'autres fois, nous constatons que la chasse d'eau utilisée pour nettoyer les conduites une fois par an est en cause, et personne ne modifie les matériaux du joint pour refléter cette menace pour les composants du joint.
Heure de publication : 25 août 2023