Que sont les joints à gaz sec

L'industrie des machines est confrontée à des défis considérables avec les méthodes d'étanchéité traditionnelles, qui entraînent des émissions excessives, une consommation énergétique élevée et des problèmes de maintenance fréquents. Ces problèmes ont non seulement un impact sur l'efficacité opérationnelle, mais posent également des problèmes environnementaux.

Qu'est-ce qu'un joint à gaz sec

Heureusement, les joints à gaz sec offrent une solution supérieure. En utilisant une technologie de pointe et une conception innovante, les joints à gaz sec comblent efficacement les lacunes des joints conventionnels, offrant une fiabilité accrue, une durabilité améliorée et une maintenance simplifiée.

Un joint à gaz sec est un joint mécanique spécialisé qui utilise du gaz sous pression pour créer une étanchéité entre les composants rotatifs et stationnaires des turbomachines telles que les compresseurs, les turbines et les pompes. Contrairement aux joints de contact traditionnels tels que les bagues en carbone ou les bagues segmentées qui reposent sur le contact entre les surfaces, les joints à gaz sec maintiennent un petit espace entre les faces rotatives et stationnaires.

Cet espace, généralement mesuré en microns, est rempli de gaz propre et sec maintenu à une pression légèrement supérieure à celle du fluide de traitement. Ce film de gaz sous pression agit comme une barrière, empêchant le fluide de traitement de s'échapper tout en permettant au composant rotatif de tourner librement avec un minimum de frottement et de génération de chaleur.

Comment fonctionnent les joints à gaz secs

Le principe de fonctionnement d'un joint à gaz sec repose sur la création d'un film de gaz stable à haute pression entre les faces d'étanchéité rotatives et fixes.

Lorsque la machine est au repos, les faces d'étanchéité sont en contact les unes avec les autres, maintenues fermées par des ressorts et la pression du gaz. Lorsque l'arbre commence à tourner, une petite quantité de gaz à haute pression est injectée entre les faces d'étanchéité à travers des orifices restrictifs dans la bague primaire.

Lorsque le gaz pénètre dans l'interface d'étanchéité, il crée un film mince à haute pression qui soulève la bague primaire de la bague d'accouplement, créant ainsi un espace de quelques microns. Ce film de gaz agit comme un agent lubrifiant et d'étanchéité, permettant à la bague d'accouplement de tourner librement avec un minimum de frottement tout en empêchant la fuite de gaz de traitement.

Types de joints à gaz sec

Joints simples

Les joints simples à gaz sec sont constitués d'un seul face d'étanchéité et constituent la configuration la plus simple. Ils sont conçus pour gérer des différences de pression modérées et sont couramment utilisés dans les applications où le gaz scellé est propre et sec. Les joints simples sont économiques et nécessitent un espace minimal, ce qui en fait un choix populaire pour de nombreuses applications industrielles.

Doubles joints

Les joints à gaz sec doubles comportent deux faces d'étanchéité disposées en série, offrant une couche de protection supplémentaire contre les fuites. L'espace entre les deux faces d'étanchéité est généralement pressurisé avec un gaz barrière, tel que l'azote, pour empêcher le gaz de traitement de s'échapper dans l'atmosphère. Les joints doubles sont idéaux pour les applications avec des différentiels de pression plus élevés ou lorsqu'une fiabilité accrue est requise.

Joints tandem

Les joints tandem pour gaz secs combinent les avantages des joints simples et doubles. Ils sont constitués de deux joints simples montés dos à dos, avec une face d'étanchéité stationnaire commune entre eux. L'espace entre les joints est ventilé vers une torche ou un système de récupération. Les joints tandem offrent le plus haut niveau de sécurité et de fiabilité, ce qui les rend adaptés aux applications ou processus critiques impliquant des gaz dangereux ou toxiques.

Avantages des joints à gaz secs

• Réduction des émissions:Les joints à gaz sec minimisent les fuites, ce qui entraîne des émissions considérablement inférieures par rapport aux autres technologies d'étanchéité.
• Consommation d'énergie réduite:La nature sans contact des joints à gaz sec entraîne un frottement et une génération de chaleur minimes, ce qui conduit à une consommation d'énergie plus faible et à une amélioration de l'efficacité globale du système.
• Fiabilité améliorée:Les joints à gaz sec ont moins de pièces mobiles et sont moins sensibles à l'usure que garnitures mécaniques.
• Durabilité améliorée:Les matériaux utilisés dans les joints à gaz sec, tels que le carbure de silicium et le carbure de tungstène, sont très résistants à l'usure, à la corrosion et aux températures élevées. Cette durabilité prolonge la durée de vie des joints, réduisant ainsi les coûts de remplacement et minimisant les interruptions de processus.
• Élimination de la contamination par l'huile:Contrairement aux joints lubrifiés à l’huile, les joints à gaz sec ne nécessitent pas de système d’alimentation en huile.
• Maintenance simplifiée:Les joints à gaz sec nécessitent un entretien minimal par rapport aux autres technologies d'étanchéité. L'absence de système d'alimentation en huile et l'usure réduite des faces des joints simplifient les procédures de maintenance et réduisent les coûts associés.

Inconvénients des joints à gaz secs

• Sensibilité à la contamination:Les joints à gaz sec sont extrêmement sensibles aux contaminants présents dans le gaz de procédé, tels que la saleté, la poussière et les liquides. Ces contaminants peuvent endommager les faces des joints et compromettre les performances d'étanchéité.
• Capacité limitée à manipuler des liquides:Les joints à gaz sec sont conçus pour fonctionner avec des gaz propres et secs. La présence de liquides dans le gaz de procédé peut entraîner une défaillance du joint et des fuites.
• Coût initial plus élevé:La conception sophistiquée et les matériaux de haute qualité utilisés dans les joints à gaz sec entraînent souvent un coût initial plus élevé par rapport aux autres technologies d'étanchéité.
• Sensibilité aux conditions de fonctionnement:Les joints à gaz sec sont sensibles aux changements des conditions de fonctionnement, telles que la pression, la température et la composition du gaz. Les écarts par rapport aux conditions de conception spécifiées peuvent affecter les performances du joint et entraîner une défaillance prématurée.
• Limites de température:Les joints à gaz sec ont une plage de température de fonctionnement limitée par rapport à d'autres technologies d'étanchéité. Les matériaux utilisés dans les faces d'étanchéité et les joints secondaires peuvent se dégrader à des températures élevées, ce qui limite leur application dans les processus soumis à une chaleur extrême.