Joint mécanique équilibré ou non équilibré : quelle est la différence ?

Qu'est-ce que l'équilibre du joint mécanique

L'équilibre des garnitures mécaniques fait référence à la répartition des forces hydrauliques agissant sur les faces du joint. L'équilibre d'une garniture mécanique est déterminé par le rapport entre la force hydraulique de fermeture et la force d'ouverture. La force de fermeture est générée par la pression du fluide scellé agissant sur les faces du joint, tandis que la force d'ouverture est généralement fournie par des ressorts ou des soufflets.

Qu'est-ce que le ratio d'équilibre

Le rapport d'équilibre est défini comme le rapport entre la surface de fermeture hydraulique et la surface d'ouverture hydraulique. La zone de fermeture hydraulique est la partie de la face du joint soumise à la pression scellée, qui génère une force de fermeture. La zone d'ouverture hydraulique, quant à elle, est la partie de la face du joint exposée à la pression atmosphérique, créant une force d'ouverture.

Le ratio d'équilibre peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

Rapport d'équilibre = (Zone de fermeture hydraulique) / (Zone d'ouverture hydraulique)

Un joint avec un rapport d'équilibre supérieur à 1 est considéré comme déséquilibré, tandis qu'un joint avec un rapport d'équilibre inférieur à 1 est considéré comme équilibré. Un rapport d'équilibre égal à 1 indique un joint parfaitement équilibré, où les forces de fermeture et d'ouverture sont égales.

Qu'est-ce que le joint mécanique équilibré

Une garniture mécanique équilibrée est un type de conception de joint dans lequel les forces hydrauliques agissant sur les faces du joint sont équilibrées pour minimiser la charge frontale et la génération de chaleur. Dans cette conception, la force de fermeture, générée par la pression scellée agissant sur la face arrière de la face du joint, est compensée par une force d'ouverture créée en exposant une partie de la face du joint à la pression scellée.

Les joints équilibrés sont couramment utilisés dans les applications impliquant des pressions élevées, des vitesses élevées ou des fluides à faible viscosité. Ils sont disponibles dans diverses configurations, telles que des joints simples, des joints doubles et des joints tandem, pour répondre aux différentes exigences des applications.

Avantages du joint mécanique équilibré

1. Génération de chaleur réduite grâce à une charge réduite sur la face du joint
2. Durée de vie des joints plus longue grâce à une usure réduite
3. Capacité à gérer des pressions et des vitesses d’arbre plus élevées
4. Performances améliorées dans les applications exigeantes
5. Une plus grande tolérance pour le désalignement et le mouvement de l'arbre
6. Contrôle amélioré des fuites et conformité environnementale

Inconvénients du joint mécanique équilibré

1. Conception plus complexe par rapport aux joints déséquilibrés
2. Coût initial plus élevé en raison de composants supplémentaires et d'une fabrication de précision
3. Sensibilité accrue aux changements des conditions d’exploitation
4. Potentiel de fuite s’il n’est pas correctement entretenu ou installé
5. Exigence de fluides de barrière plus propres et de meilleure qualité

Qu'est-ce qu'un joint mécanique déséquilibré

Une garniture mécanique déséquilibrée est un type de conception de joint dans lequel les forces hydrauliques agissant sur les faces du joint ne sont pas équilibrées, ce qui entraîne une charge frontale plus élevée par rapport aux joints équilibrés. Dans un joint déséquilibré, la pleine pression scellée agit sur l’arrière de la face du joint, générant une force de fermeture qui n’est pas compensée par une force d’ouverture.

Les joints déséquilibrés sont couramment utilisés dans les applications nécessitant des pressions et des vitesses plus faibles, telles que les pompes à eau, les systèmes CVC et certains équipements de traitement chimique. Ils sont disponibles dans diverses configurations, notamment des joints simples, des joints à cartouche et des joints à soufflet.

Avantages du joint mécanique déséquilibré

1. Conception plus simple avec moins de composants
2. Coût initial inférieur à celui des joints équilibrés
3. Installation et maintenance plus faciles
4. Convient aux applications basse pression et aux services non critiques
5. Moins sensible aux changements de conditions de fonctionnement

Inconvénients du joint mécanique déséquilibré

1. Capacité de gestion de la pression limitée en raison de la charge élevée sur la face du joint
2. Augmentation de la génération de chaleur et de l'usure, entraînant une durée de vie plus courte des joints
3. Mauvaises performances dans les applications à grande vitesse et à haute température
4. Taux de fuite plus élevés par rapport aux joints équilibrés
5. Incapacité à gérer un désalignement ou un mouvement important de l’arbre

Quand utiliser un joint mécanique équilibré

1. Applications haute pression dépassant 150 psi (10 bar)
2. Applications à haute température supérieure à 400°F (200°C)
3. Manipulation de fluides visqueux, corrosifs ou abrasifs
4. Processus nécessitant un minimum de fuites et des contrôles environnementaux stricts
5. Applications avec désalignement ou mouvement important de l’arbre
6. Équipements rotatifs à grande vitesse tels que compresseurs centrifuges et turbines

Quand utiliser un joint mécanique déséquilibré

1. Applications basse pression inférieure à 150 psi (10 bar)
2. Applications à température modérée inférieure à 400°F (200°C)
3. Manipulation de fluides non critiques, propres ou lubrifiants
4. Processus avec des exigences en matière de fuites et environnementales moins strictes
5. Applications avec un désalignement ou un mouvement minimal de l'arbre
6. Pompes, mélangeurs et agitateurs à usage général

Différence entre le joint mécanique équilibré et déséquilibré

Facteur	Garniture mécanique équilibrée	Garniture mécanique déséquilibrée
Production de chaleur	Inférieur	Plus haut
Rapport d'équilibre du joint	Moins de 1,0	Égal à 1,0
Durée de vie du joint mécanique	Plus long	Plus court
Pression du presse-étoupe	Inférieur	Plus haut
Vibrations et désalignement	Meilleure tolérance	Tolérance limitée
Manipulation des liquides	Une plus large gamme de fluides	Limité aux fluides lubrifiants propres
Chargement de la face du joint	Inférieur	Plus haut