Que sont les joints mécaniques à soufflet métallique

Que sont les joints mécaniques à soufflet métallique

Les joints mécaniques à soufflet métallique sont des dispositifs d'étanchéité spécialisés conçus pour empêcher les fuites de fluides ou de gaz dans les équipements rotatifs, tels que les pompes, les compresseurs et les mélangeurs. Ces joints sont constitués d'un soufflet métallique, généralement en acier inoxydable de haute qualité, fixé à une face fixe et à une face rotative. Le soufflet métallique fournit un joint flexible et sensible à la pression qui peut s'adapter aux désalignements axiaux et angulaires tout en maintenant une interface d'étanchéité stable.

Les principaux composants d'une garniture mécanique à soufflet métallique comprennent le soufflet métallique, la face fixe (généralement constituée d'un matériau dur comme le carbure de silicium ou le carbure de tungstène), la face rotative (souvent constituée de carbone ou d'un matériau similaire) et les éléments d'étanchéité secondaires, tels que les joints toriques ou les joints d'étanchéité. Le soufflet métallique agit comme un ressort, fournissant la force de fermeture nécessaire pour maintenir les faces d'étanchéité en contact et maintenir une étanchéité parfaite.

Comment fonctionnent les joints mécaniques à soufflet métallique

Les joints mécaniques à soufflet métallique fonctionnent sur le principe du maintien d'un film fluide mince entre les faces fixe et rotative. Le soufflet métallique, qui est soudé à la face fixe, fléchit pour s'adapter aux mouvements axiaux et angulaires tout en maintenant une force de fermeture constante sur les faces d'étanchéité. Cette force de fermeture est générée par la pression du fluide scellé agissant sur la surface effective du soufflet et la force du ressort du soufflet lui-même.

Lorsque l'équipement rotatif fonctionne, la face rotative se déplace avec l'arbre tandis que la face stationnaire reste fixe. Le film fluide entre les faces lubrifie et refroidit l'interface d'étanchéité, minimisant l'usure et empêchant le contact direct entre les faces. Le soufflet métallique s'ajuste en permanence pour maintenir le contact optimal de la face d'étanchéité, même dans des conditions de fonctionnement variables, telles que des changements de pression, de température ou de position de l'arbre.

Conception de garnitures mécaniques à soufflet métallique

1. Matériau du soufflet:Le soufflet métallique est généralement fabriqué en acier inoxydable de haute qualité, tel que le 316L ou le Hastelloy C, pour offrir une excellente résistance à la corrosion, une flexibilité et une durabilité.
2. Matériaux de la face d'étanchéité:Les faces fixes et rotatives sont sélectionnées en fonction de leur compatibilité avec le fluide scellé et de leur capacité à résister aux conditions de fonctionnement. Les combinaisons courantes de matériaux de face comprennent le carbure de silicium contre le carbone, le carbure de tungstène contre le carbone et le carbure de silicium contre le carbure de silicium.
3. Configuration du soufflet:Le nombre de circonvolutions, l'épaisseur de la paroi et la longueur totale du soufflet métallique sont conçus pour fournir la force de ressort et la flexibilité requises pour l'application spécifique.
4. Éléments d'étanchéité secondaires:Les joints toriques, les joints statiques et autres éléments d'étanchéité secondaires sont sélectionnés en fonction de leur compatibilité avec le fluide scellé et de leur capacité à assurer une étanchéité statique fiable entre les composants du joint mécanique et l'équipement.

Avantages des joints mécaniques à soufflet métallique

• Excellentes performances d'étanchéité:La conception sensible à la pression du soufflet métallique garantit que les faces d'étanchéité maintiennent un contact optimal, ce qui permet d'obtenir une étanchéité très efficace et étanche.
• Durabilité et fiabilité:La construction entièrement métallique du soufflet offre une durabilité et une résistance supérieures à la fatigue, à la corrosion et aux températures élevées par rapport aux soufflets élastomères ou à d'autres dispositifs d'étanchéité.
• Faible entretien:Les joints mécaniques à soufflet métallique nécessitent un entretien minimal en raison de leur conception robuste et de l'absence de composants sujets à l'usure comme les ressorts ou les joints toriques dynamiques.
• Design compact:Le soufflet et les faces d'étanchéité intégrés permettent une conception compacte et peu encombrante qui peut être facilement installée dans une variété de configurations d'équipement.
• Large gamme d'applications:Les joints mécaniques à soufflet métallique peuvent être utilisés dans une large gamme d'industries et d'applications, notamment dans les environnements à haute pression, à haute température et chimiquement agressifs.

À quoi servent les joints mécaniques à soufflet métallique

• Pompes:Les joints à soufflet en métal sont couramment utilisés dans les pompes centrifuges, les pompes volumétriques et les pompes cryogéniques pour empêcher les fuites de liquides ou de gaz.
• Compresseurs:Dans les applications de compresseur, des joints à soufflet en métal sont utilisés pour sceller les gaz à haute pression et empêcher la contamination du fluide comprimé.
• Mélangeurs et agitateurs:Les joints à soufflet en métal sont utilisés dans les équipements de mélange et d'agitation pour contenir les fluides de traitement et empêcher les fuites de l'arbre.
• Raffineries et usines pétrochimiques:Dans l’industrie pétrolière et gazière, les joints à soufflet en métal sont utilisés dans les pompes, les compresseurs et autres équipements rotatifs pour manipuler les hydrocarbures, les solvants et autres fluides agressifs.
• Traitement chimique:Les joints à soufflet en métal sont utilisés dans les usines de fabrication de produits chimiques pour sceller les pompes et autres équipements manipulant des produits chimiques corrosifs ou toxiques.
• La production d'énergie:Dans les centrales électriques, des joints à soufflet en métal sont utilisés dans les pompes d'alimentation des chaudières, les pompes à eau de circulation et d'autres équipements critiques pour garantir un fonctionnement fiable et éviter les fuites.
• Transformation pharmaceutique et alimentaire:Les joints à soufflet en métal sont utilisés dans les applications hygiéniques et aseptiques pour maintenir la pureté du produit et prévenir la contamination.

Facteurs à prendre en compte lors du choix des joints mécaniques à soufflet métallique

Forme de la plaque

La forme des plaques métalliques utilisées dans les soufflets peut avoir un impact significatif sur la flexibilité et la durabilité du joint. Les plaques plates offrent une certaine simplicité mais peuvent être plus sujettes à la fatigue, tandis que les plaques formées peuvent offrir une flexibilité et une répartition des contraintes améliorées.

Angle

L'angle auquel les plaques métalliques sont soudées ensemble affecte la capacité du soufflet à se comprimer et à se dilater. Un angle plus grand permet une plus grande compression mais peut réduire la stabilité du joint. Inversement, un angle plus petit offre une stabilité accrue mais limite la plage de compression.

Intégrité de la soudure

Une soudure de mauvaise qualité peut entraîner des fuites, de la corrosion et une défaillance prématurée. Assurez-vous que les joints mécaniques à soufflet métallique que vous choisissez présentent des soudures de haute qualité et homogènes, capables de résister aux exigences de votre application.

Épaisseur de la plaque (plaques minces)

Les plaques métalliques fines offrent l'avantage d'une plus grande flexibilité, ce qui permet au soufflet de se comprimer et de se dilater plus facilement. Cependant, les plaques plus fines peuvent être plus sensibles aux dommages et à l'usure.

Contrôle des vibrations

Les vibrations peuvent provoquer des contraintes importantes sur les joints mécaniques à soufflet métallique, entraînant fatigue et défaillance. La mise en œuvre de mesures de contrôle des vibrations, telles que l'utilisation de matériaux amortisseurs ou la conception du joint avec des caractéristiques de résistance aux vibrations, peut contribuer à prolonger la durée de vie du joint et à maintenir ses performances dans des environnements à fortes vibrations.

Soufflet à double pli

Pour les applications nécessitant une résistance et une durabilité accrues, les soufflets à double pli peuvent être un excellent choix. Ces soufflets sont constitués de deux couches de plaques métalliques, offrant une résistance accrue aux fluctuations de pression et de température. Les soufflets à double pli sont particulièrement bien adaptés aux applications à haute pression ou à haute température où les soufflets à simple pli peuvent ne pas suffire.

Équilibrage de la pression et de l'étanchéité

Il est essentiel d'obtenir un équilibre adéquat entre la pression et les performances des joints pour garantir le succès des joints mécaniques à soufflet métallique. Une surpression peut entraîner la déformation ou la défaillance des soufflets, tandis qu'une sous-pression peut entraîner des fuites.