Qu'est-ce que l'anneau de pompage

Qu'est-ce que l'anneau de pompage

Les anneaux de pompage sont des composants des garnitures mécaniques qui aident à faire circuler le fluide entre les faces du joint. Une garniture mécanique empêche les fuites en créant un joint entre un arbre rotatif et un boîtier fixe. L'anneau de pompage crée une action de pompage qui fait circuler le fluide sur les faces du joint, assurant ainsi la lubrification et le refroidissement.

Comment fonctionnent les anneaux de pompage

L'anneau de pompage présente des rainures inclinées sur sa surface qui agissent comme de petites pompes. Lorsque l'arbre tourne, ces rainures pompent le fluide de l'extérieur vers les faces du joint. Le fluide s'écoule ensuite sur les faces du joint, les lubrifiant et les refroidissant.

Quel est le but de l'anneau de pompage

L'objectif principal d'un anneau de pompage est de créer un flux tourbillonnant en boucle fermée de fluide de barrière entre les joints intérieur et extérieur dans une cartouche à double joint. Cette circulation permet de :

1. Refroidir les garnitures mécaniques en transférant la chaleur loin des faces du joint.
2. Lubrifiez les faces du joint pour réduire l’usure et la friction.
3. Maintenez une pression plus élevée dans la chambre d’étanchéité que celle du fluide de procédé, évitant ainsi la contamination et prolongeant la durée de vie du joint.
4. Fournit un moyen de faire circuler le fluide de barrière sans avoir recours à un réservoir externe ou à un système de pompage.

Types d'anneaux de pompage

Il existe trois principaux types de bagues de pompage utilisées dans les garnitures mécaniques :

Roues à flux radial utilisant des aubes percées

Les roues à flux radial avec aubes percées sont l’un des types d’anneaux de pompage les plus courants. Ils sont constitués d'une série d'aubes radiales ou de trous percés dans la roue, qui créent une différence de pression lorsque la roue tourne. Cette différence de pression entraîne le fluide barrière de la région haute pression proche du diamètre extérieur de la roue vers la région basse pression proche du diamètre intérieur, créant ainsi une circulation en boucle fermée.

Les turbines à flux radial avec aubes percées sont relativement simples à fabriquer et peuvent fournir de bons débits et caractéristiques de hauteur de pression, ce qui les rend adaptées à une large gamme d'applications.

Flux radial utilisant des fentes

Les anneaux de pompage à flux radial utilisant des fentes fonctionnent sur un principe similaire à ceux avec des aubes percées, mais comportent une série de fentes ou de rainures radiales usinées dans la roue au lieu de trous. Lorsque la roue tourne, les fentes créent un différentiel de pression qui entraîne la fluide barrière du diamètre extérieur au diamètre intérieur, créant une circulation en boucle fermée.

Les anneaux de pompage à flux radial fendus peuvent offrir des caractéristiques d'écoulement améliorées par rapport aux conceptions à palettes percées, car les fentes offrent un chemin d'écoulement plus continu et réduisent la séparation et les turbulences du flux. Cependant, ils peuvent être plus complexes à fabriquer et ne pas convenir à toutes les applications.

Flux axial utilisant des rainures en spirale

Les anneaux de pompage à flux axial utilisant des rainures en spirale sont conçus pour créer un chemin d'écoulement hélicoïdal pour le fluide de barrière lorsque la roue tourne. Les rainures en spirale sont usinées sur la face de la roue et, lorsque la roue tourne, le fluide barrière est poussé le long des rainures du diamètre extérieur vers le diamètre intérieur, créant ainsi une circulation en boucle fermée.

Les anneaux de pompage à flux axial avec rainures en spirale peuvent fournir d'excellents débits et caractéristiques de hauteur de pression, en particulier à des vitesses de rotation élevées. Ils sont souvent utilisés dans les applications où des débits élevés et de faibles pertes de charge sont requis, comme dans les turbomachines et les compresseurs à grande vitesse.

Cependant, les anneaux de pompage à flux axial peuvent être plus complexes à concevoir et à fabriquer que les conceptions à flux radial, et leurs performances peuvent être plus sensibles aux changements des conditions de fonctionnement et des propriétés du fluide.

Applications des anneaux de pompage

PLAN API 23

PLAN API 23 couvre les exigences relatives aux anneaux de pompage utilisés dans les joints mécaniques des pompes centrifuges. Il spécifie les matériaux, les dimensions et les tolérances de fabrication des anneaux de pompage. Le plan s'applique aux anneaux de pompage utilisés dans diverses industries, notamment le pétrole et le gaz, la chimie et la production d'énergie.

PLAN API 52

PLAN API 52 fournit des lignes directrices pour la conception et les essais des joints mécaniques utilisés dans les pompes centrifuges et rotatives. Il couvre les exigences relatives aux anneaux de pompage, y compris les matériaux, les dimensions et les procédures d'essai. Le plan est largement utilisé dans l'industrie pétrolière et gazière.

PLAN API 53

API PLAN 53 est une norme pour la conception et les tests des garnitures mécaniques utilisées dans les pompes alternatives. Elle spécifie les exigences relatives aux anneaux de pompage, notamment les matériaux, les dimensions et les méthodes d'essai. Ce plan est couramment utilisé dans l'industrie pétrolière et gazière pour les pompes alternatives.

Performances de l'anneau de pompage

Exigences de débit

L’une des principales considérations concernant les performances de l’anneau de pompage est le débit requis du fluide de barrière. Le débit doit être suffisant pour maintenir un film fluide stable entre les faces du joint, éliminer la chaleur générée par la friction et empêcher la pénétration de fluides de procédé.

Courbes de performances des anneaux de pompage

Les performances de l'anneau de pompage sont généralement caractérisées par des courbes de performances qui tracent le débit en fonction de la hauteur de pression générée par l'anneau de pompage à différentes vitesses de rotation.

Courbes du système de tuyauterie

La courbe du système de tuyauterie représente la chute de pression dans la tuyauterie, les raccords et les autres composants de la boucle de circulation. L'intersection de la courbe de performance de l'anneau de pompage et de la courbe du système de tuyauterie détermine le taux de circulation réel du fluide de barrière dans le système.

Facteurs affectant les performances de l'anneau de pompage

Plusieurs facteurs peuvent influencer les performances des anneaux de pompage dans garniture mécanique candidatures.

Diamètre et vitesse

Des diamètres plus grands et des vitesses de rotation plus élevées entraînent généralement une augmentation de la capacité de débit et de la hauteur de pression.

Dégagements et portage

Les jeux entre l'anneau de pompage et les composants fixes, ainsi que la taille et l'emplacement des ports d'entrée et de sortie, ont un impact significatif sur les performances de l'anneau de pompage. Des jeux plus petits peuvent augmenter la hauteur de pression générée par l'anneau de pompage, mais peuvent également entraîner des pertes par frottement et une génération de chaleur plus élevées.

Propriétés du fluide

Les propriétés du fluide de barrière, telles que la viscosité, la densité et la compressibilité, jouent un rôle crucial dans les performances de l'anneau de pompage. Les fluides à viscosité plus élevée peuvent nécessiter des jeux et des orifices plus grands pour maintenir des débits adéquats, tandis que les fluides à viscosité plus faible peuvent permettre des jeux plus petits et des capacités de génération de pression améliorées. La compatibilité du fluide de barrière avec les matériaux d'étanchéité et le fluide de procédé doit également être prise en compte pour garantir un fonctionnement fiable à long terme.