Composants d'une garniture mécanique double

Les garnitures mécaniques doubles sont largement utilisées dans les équipements rotatifs tels que les pompes et les compresseurs pour éviter les fuites de fluides. Bien que leur concept soit simple, elles sont composées de plusieurs éléments essentiels qui fonctionnent ensemble comme un système.

Cet article explore les composants clés d'une garniture mécanique double typique, notamment les agencements de joints, les faces, le presse-étoupe, le manchon, le système de rinçage, le fluide barrière, les élastomères et le matériel. En comprenant le rôle et les considérations de conception de chaque pièce, les lecteurs acquerront une meilleure appréciation de ces solutions d'étanchéité complexes.

Dispositions des joints

Double garnitures mécaniques peut être configuré selon trois dispositions principales : dos à dos, face à face et tandem.

Dos à dos

Dans une disposition dos à dos, les deux joints sont montés avec leurs faces rotatives orientées à l'opposé l'une de l'autre. Le fluide barrière ou tampon est introduit entre les joints, la pression étant maintenue supérieure à la pression du fluide de traitement. Cette disposition est idéale pour les applications à haute pression et empêche le fluide de traitement de pénétrer dans le système de fluide barrière/tampon.

Face à face

Dans les configurations face à face, les faces rotatives des deux joints sont orientées l'une vers l'autre. Le fluide barrière ou tampon est maintenu à une pression inférieure à celle du fluide de traitement. Cette configuration est adaptée aux applications à basse pression et permet de surveiller facilement les fuites du système de fluide barrière/tampon.

Tandem

Les dispositifs de joints en tandem comportent deux joints montés avec leurs faces rotatives dans la même direction. Le fluide barrière ou tampon est introduit entre les joints, la pression étant généralement maintenue à un niveau inférieur à la pression du fluide de traitement. Les joints en tandem fournissent une couche de protection supplémentaire contre les fuites et sont souvent utilisés dans les applications écologiquement sensibles ou dangereuses.

Composants d'une garniture mécanique double

Visages de scellement

Les faces d'étanchéité sont les principaux éléments d'étanchéité dans un double garniture mécaniqueIls se composent de deux parties : le joint primaire et le joint secondaire.

Joint primaire

Le joint primaire, également appelé joint intérieur, constitue la première ligne de défense contre les fuites. Il est généralement constitué d'un matériau dur et résistant à l'usure tel que le carbure de silicium, le carbure de tungstène ou la céramique. Les faces du joint primaire sont précisément rodées pour créer une surface lisse et plate qui leur permet de s'accoupler avec une fuite minimale.

Les faces d'étanchéité primaires sont maintenues en place par une combinaison de pression du ressort et de force hydraulique du fluide scellé. À mesure que la pression du fluide scellé augmente, la force hydraulique exercée sur les faces d'étanchéité augmente, ce qui les amène à se fermer plus étroitement et à éviter les fuites.

Joint secondaire

Le joint secondaire, également appelé joint extérieur, est l'élément d'étanchéité de secours d'une garniture mécanique double. Il est généralement constitué des mêmes matériaux que le joint primaire et sert de point d'étanchéité redondant en cas de défaillance du joint primaire.

Les faces secondaires des joints ne sont pas en contact direct avec le fluide scellé et ne sont donc pas soumises à la même usure que les faces primaires des joints. Cependant, elles restent exposées à l'environnement et doivent résister à la corrosion, aux fluctuations de température et à d'autres facteurs environnementaux.

Glande d'étanchéité

Le presse-étoupe est le boîtier qui contient les composants du joint mécanique. Il est généralement fabriqué dans un matériau résistant à la corrosion tel que l'acier inoxydable ou l'Hastelloy et est conçu pour résister à la pression et à la température du fluide scellé.

Le presse-étoupe fournit une surface de montage pour les faces d'étanchéité, ainsi que des orifices pour l'introduction de fluides de rinçage et de fluides barrière/tampon. Il comprend également un orifice de vidange pour permettre l'élimination en toute sécurité de toute fuite éventuelle du système.

Manchon d'arbre

Le manchon d'arbre est un composant cylindrique qui s'adapte sur l'arbre de l'équipement rotatif et fournit une surface de montage pour le presse-étoupe. Il est généralement fabriqué dans un matériau dur et résistant à l'usure tel que l'acier inoxydable ou le carbure de tungstène et est conçu pour protéger l'arbre des dommages causés par le joint mécanique.

Le manchon d'arbre joue également un rôle essentiel dans le maintien de l'alignement correct des faces d'étanchéité. Tout mauvais alignement ou faux-rond dans l'arbre peut entraîner un mauvais alignement des faces d'étanchéité, ce qui entraîne une augmentation des fuites et une défaillance prématurée du joint.

Système de chasse d'eau

Le système de rinçage est un élément essentiel d'une garniture mécanique double qui permet de refroidir et de lubrifier les faces de la garniture, ainsi que d'empêcher l'accumulation de contaminants pouvant entraîner la défaillance de la garniture. Le système de rinçage se compose de deux parties : le rinçage de la garniture primaire et le rinçage de la garniture secondaire.

Joint primaire (intérieur)

Le rinçage du joint primaire est utilisé pour refroidir et lubrifier les faces du joint primaire. Il s'agit généralement d'un fluide propre et compatible qui est introduit dans le presse-étoupe par un orifice dans le presse-étoupe. Le fluide de rinçage s'écoule sur les faces du joint primaire, éliminant la chaleur et les contaminants avant de sortir par l'orifice de vidange.

Joint secondaire (hors-bord)

Le rinçage du joint secondaire est utilisé pour refroidir et lubrifier les faces du joint secondaire. Il s'agit généralement du même fluide que le rinçage du joint primaire et il est introduit dans le presse-étoupe par un orifice séparé. Le rinçage du joint secondaire s'écoule sur les faces du joint secondaire avant de sortir par l'orifice de vidange.

Système de fluide barrière/tampon

Le système de fluide barrière/tampon est un composant supplémentaire qui peut être utilisé dans les joints mécaniques doubles pour fournir une couche de protection supplémentaire contre les fuites. Le fluide barrière/tampon est un fluide propre et compatible qui est maintenu à une pression plus élevée que le fluide scellé, créant ainsi un différentiel de pression positif sur les faces du joint.

Le système de fluide barrière/tampon se compose d'un réservoir, d'une vanne de régulation de pression et d'une pompe de circulation. Le réservoir contient une réserve de fluide barrière/tampon, tandis que la vanne de régulation de pression maintient le fluide à une pression constante. La pompe de circulation fait circuler le fluide à travers le presse-étoupe, fournissant un flux continu de fluide propre et frais sur les faces du joint.

Élastomères d'étanchéité

Les élastomères d'étanchéité sont un composant essentiel des joints mécaniques doubles qui assurent l'étanchéité statique entre les différents composants du joint. Ils sont généralement constitués d'un matériau flexible et résilient tel que le fluoroélastomère (FKM), le perfluoroélastomère (FFKM) ou l'éthylène propylène diène monomère (EPDM) et sont conçus pour résister aux exigences de pression, de température et de compatibilité chimique de l'application.

Les élastomères d'étanchéité sont utilisés à divers endroits dans la garniture mécanique, notamment :

• Joints toriques entre les faces d'étanchéité et le presse-étoupe
• Joints entre le presse-étoupe et le boîtier de l'équipement
• Soufflet ou diaphragme qui assure le mouvement axial des faces d'étanchéité

Quincaillerie d'étanchéité

Le matériel d'étanchéité désigne les différents composants mécaniques qui maintiennent les faces d'étanchéité et d'autres composants en place dans le presse-étoupe. Ces composants sont généralement fabriqués à partir d'un matériau résistant à la corrosion tel que l'acier inoxydable ou l'Hastelloy et sont conçus pour résister à la pression et à la température du fluide scellé.

Voici quelques exemples courants de matériel d’étanchéité :

• Ressorts qui fournissent la force de fermeture nécessaire sur les faces du joint
• Colliers d'entraînement qui transmettent le couple de l'arbre aux faces d'étanchéité
• Bagues de retenue qui maintiennent les composants du joint en place dans le presse-étoupe