Qu'est-ce qu'un joint de compresseur

Les joints de compresseur sont des composants essentiels des équipements rotatifs, garantissant un fonctionnement sûr et efficace en évitant les fuites et en maintenant la pression. Dans l'environnement exigeant des machines industrielles, ces systèmes d'étanchéité doivent résister à des conditions extrêmes tout en offrant des performances fiables.

Cet article explore les principes fondamentaux des joints de compresseur, en approfondissant leurs principes de fonctionnement, leurs différents types, leurs composants clés et leurs systèmes de support.

Joint de compresseur

Qu'est-ce qu'un joint de compresseur

Un joint de compresseur est un composant essentiel d'un système de compresseur qui empêche la fuite de gaz de procédé ou d'air du carter du compresseur pendant la rotation de l'arbre. Les joints de compresseur maintiennent une barrière entre le gaz haute pression à l'intérieur du compresseur et l'atmosphère, garantissant un fonctionnement efficace et empêchant la contamination de l'environnement.

Comment fonctionnent les joints de compresseur

Les joints de compresseur fonctionnent en créant une barrière entre l'arbre rotatif et le carter fixe du compresseur. Cette barrière est généralement obtenue grâce à une combinaison de composants mécaniques, tels que des faces d'étanchéité rotatives et fixes, et un fluide d'étanchéité, tel que de l'huile ou du gaz.

La rotation face d'étanchéité est fixé à l'arbre du compresseur, tandis que la face d'étanchéité fixe est fixée au carter du compresseur. Lorsque l'arbre tourne, les faces d'étanchéité restent en contact les unes avec les autres, créant ainsi une étanchéité qui empêche les fuites. Le liquide d'étanchéité est utilisé pour lubrifier et refroidir les faces d'étanchéité, réduisant ainsi la friction et l'usure.

Types de systèmes d'étanchéité

Systèmes d'étanchéité humides

Les systèmes d'étanchéité humides utilisent un liquide, généralement de l'huile, pour lubrifier et refroidir les faces d'étanchéité. L'huile circule dans le système d'étanchéité, créant ainsi une barrière entre le gaz de procédé et l'atmosphère. Les joints humides sont couramment utilisés dans les applications où le gaz de procédé est compatible avec l'huile d'étanchéité et où la présence d'huile dans le gaz de procédé est acceptable.

Les avantages des systèmes d’étanchéité humides comprennent :

  • Lubrification et refroidissement efficaces des faces d'étanchéité
  • Capacité à supporter des pressions et des températures élevées
  • Conception et maintenance relativement simples

Les inconvénients des systèmes d’étanchéité humides comprennent :

  • Potentiel de contamination par l'huile du gaz de procédé
  • Consommation de pétrole et coûts d'élimination plus élevés
  • Risque accru de fuite d'huile dans l'environnement

Systèmes de scellement à sec

Les systèmes d'étanchéité à sec, également appelés joints à gaz sec, utilisent un gaz sous pression, généralement de l'azote ou un gaz de traitement, pour créer une barrière entre les faces d'étanchéité rotatives et fixes. Le gaz est injecté entre les faces d'étanchéité, créant un film mince qui empêche le contact et réduit la friction.

Les avantages des systèmes de scellement à sec comprennent :

  • Aucune contamination par l'huile du gaz de procédé
  • Consommation d'énergie réduite grâce à une friction réduite
  • Durée de vie du joint plus longue et besoins de maintenance réduits
  • Respectueux de l’environnement, sans risque de fuite d’huile

Les inconvénients des systèmes d’étanchéité à sec comprennent :

  • Coût initial plus élevé par rapport aux joints humides
  • Complexité accrue du système d'étanchéité
  • Nécessité d'une alimentation en gaz propre et sec pour l'étanchéité

Dispositions des joints

Joints simples

Les joints simples sont constitués d'un ensemble de faces d'étanchéité (une face rotative et une face fixe) formant un seul point de contact pour éviter les fuites. Il s'agit du type de joint le plus simple, mais ses capacités sont limitées dans les applications à haute pression ou avec des fluides peu lubrifiants.

Les joints simples sont souvent utilisés dans les fluides propres et lubrifiants à des pressions et températures modérées. Ils nécessitent moins d'équipements de support et sont moins coûteux que les dispositifs à joints multiples. Cependant, si l'interface à joint simple tombe en panne, le fluide de traitement peut immédiatement fuir dans l'atmosphère.

Joints tandem

Les joints tandem utilisent deux joints simples montés en série, avec un fluide tampon entre eux maintenu à une pression inférieure à celle du fluide de traitement. Cette disposition assure la redondance : en cas de défaillance du joint primaire, le joint secondaire retient le fluide de traitement.

Les deux joints fonctionnent indépendamment : le joint primaire absorbe la totalité de la chute de pression du fluide de traitement vers le fluide tampon, tandis que le joint secondaire gère la plus petite différence de pression entre le fluide tampon et l'atmosphère. Cela permet d'optimiser chaque joint en fonction de ses conditions de pression spécifiques.

Les joints tandem sont souvent utilisés dans des applications plus dangereuses et à plus haute pression, où une sécurité et une fiabilité supplémentaires sont requises. Le fluide tampon entre les joints peut être surveillé pour détecter une fuite du joint primaire avant qu'une fuite externe ne se produise. Cependant, les joints tandem sont plus complexes et plus coûteux que les joints simples.

Doubles joints

Les joints doubles utilisent également deux jeux de faces d'étanchéité, mais avec un fluide barrière entre eux maintenu à une pression supérieure à celle du fluide de traitement. Cela garantit qu'en cas de défaillance de l'un des joints, le fluide barrière à pression plus élevée s'infiltrera dans le processus plutôt que de permettre au fluide de traitement de s'échapper.

Les deux étages d'étanchéité fonctionnent ensemble pour contenir le fluide barrière. Le joint intérieur gère la différence de pression entre le fluide barrière et le processus, tandis que le joint extérieur gère la chute de pression entre le fluide barrière et l'atmosphère.

Les joints doubles assurent une sécurité maximale et un contrôle des émissions et sont utilisés avec des fluides de traitement dangereux, toxiques ou explosifs. Le fluide de barrage est généralement un fluide propre et inerte compatible avec le procédé. Un réservoir externe, une pompe de circulation et un échangeur de chaleur sont nécessaires pour alimenter le fluide de barrage sous pression.

Systèmes de soutien

Systèmes d'étanchéité à l'huile

Les joints humides en contact nécessitent un film de fluide lubrifiant entre les faces du joint pour minimiser l'usure et la friction. Dans les systèmes d'étanchéité à l'huile, cela est assuré par une huile circulant à partir d'un réservoir externe.

Le réservoir contient une réserve d'huile propre et intègre des éléments de conditionnement tels que des réchauffeurs ou des refroidisseurs pour maintenir la viscosité optimale de l'huile. Une pompe de circulation envoie l'huile vers la cavité du joint, où elle lubrifie les faces et élimine la chaleur de friction. Les régulateurs de débit et les clapets anti-retour maintiennent un débit et une pression d'huile constants.

Systèmes d'étanchéité au gaz

Les joints des compresseurs à gaz sec utilisent un gaz sous pression, généralement de l'azote, comme fluide d'étanchéité entre les faces au lieu de l'huile. Cela élimine les complexités des systèmes à huile et permet des vitesses et des températures de fonctionnement plus élevées.

Le gaz est généralement maintenu à une pression légèrement supérieure à celle du gaz de procédé pour assurer un flux positif à travers les faces d'étanchéité. Un panneau de commande mesure le gaz d'étanchéité provenant d'une source haute pression, régulant sa pression et son débit vers la chambre d'étanchéité.

Les filtres et les désembueurs éliminent les particules ou les liquides de l'alimentation en gaz pour éviter de contaminer les surfaces d'étanchéité. Les systèmes de conditionnement de gaz peuvent chauffer le gaz d'alimentation pour empêcher la condensation des vapeurs du gaz de traitement.

Les joints à gaz tandem et doubles sont utilisés pour une fiabilité maximale dans les compresseurs critiques. Dans une configuration tandem, le joint secondaire agit comme une sauvegarde en cas de défaillance du joint primaire. Un joint à gaz double maintient un gaz de barrière inerte entre le processus et l'atmosphère pour un contrôle maximal des émissions.

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