Qu'est-ce qu'un joint mécanique à poussoir

Un joint mécanique à poussoir est un dispositif d'étanchéité spécialisé conçu pour empêcher les fuites de fluides dans les équipements rotatifs, tels que les pompes et les compresseurs. Ce type de joint utilise un mécanisme à ressort pour maintenir un contact constant entre les faces d'étanchéité, garantissant des performances et une fiabilité optimales dans les applications industrielles exigeantes.

Cet article de blog se penchera sur les subtilités des joints mécaniques poussoirs, en explorant leurs composants, leurs principes de fonctionnement et leurs principaux avantages.

Qu'est-ce qu'un joint mécanique à poussoir

Un joint mécanique à poussoir est un type de joint mécanique conçu pour empêcher les fuites de fluides ou de gaz entre un arbre rotatif et un boîtier fixe. Il se compose d'un joint rotatif face d'étanchéité, généralement constitué d'un matériau dur tel que le carbure de silicium ou le carbure de tungstène, et une face d'étanchéité stationnaire, généralement constituée d'un matériau plus tendre comme le carbone ou la céramique.

La face d'étanchéité rotative est montée sur l'arbre, tandis que la face d'étanchéité fixe est fixée au boîtier. Un mécanisme à ressort exerce une pression sur les faces d'étanchéité, les poussant l'une contre l'autre pour créer une étanchéité parfaite. Cette force de ressort garantit que les faces d'étanchéité restent en contact même dans des conditions de pression et de température variables.

Poussoir garnitures mécaniques Les joints à lèvres sont nommés ainsi en raison de la façon dont le mécanisme à ressort « pousse » les faces du joint l'une vers l'autre. Le ressort est situé derrière la face du joint fixe et compense toute usure ou tout désalignement pouvant survenir pendant le fonctionnement. Au fur et à mesure que les faces du joint s'usent, le ressort continue de les pousser l'une vers l'autre, maintenant ainsi une étanchéité constante.

Comment fonctionnent les joints mécaniques à poussoir

Le principe de fonctionnement d'un joint mécanique à poussoir repose sur l'interaction précise entre ses composants. Le stator est généralement monté dans le boîtier du joint, tandis que le rotor est fixé à l'arbre rotatif. Les faces du joint sont maintenues en contact étroit par une combinaison de pression hydraulique et de force de ressort.

Lorsque l'arbre tourne, la face du rotor se déplace avec lui, maintenant un mince film de fluide entre les faces d'étanchéité. Ce film de fluide, souvent d'une épaisseur de quelques microns seulement, empêche le contact direct entre les faces et minimise l'usure. La pression d'étanchéité est maintenue par la force du ressort poussant la face du rotor contre la face du stator, ainsi que par la pression hydraulique agissant sur la face arrière du rotor.

Pour s'adapter au mouvement axial et au désalignement de l'arbre, les joints mécaniques de poussée intègrent des éléments d'étanchéité secondaires, tels que des joints toriques ou des joints en V. Ces éléments sont situés entre le rotor et le manchon, ce qui permet un certain degré de mouvement tout en préservant l'intégrité du joint.

Avantages des joints mécaniques à poussoir

Compact et économique

L'un des principaux avantages de ces joints mécaniques est leur conception simple et compacte par rapport aux autres types de joints mécaniques. Les composants de base d'un joint poussoir (une bague d'étanchéité, une bague d'accouplement et des joints secondaires) permettent de créer un ensemble peu encombrant qui peut être facilement installé ultérieurement dans de nombreux types d'équipements rotatifs sans modifications majeures.

Cette conception simple et compacte rend également les joints poussoirs très rentables. Ils sont économiques à fabriquer et constituent souvent le type de joint mécanique le moins cher.

Polyvalent et fiable

Les joints mécaniques à poussoir sont également très polyvalents et fiables dans une large gamme d'applications courantes. Bien qu'ils ne soient pas adaptés aux pressions extrêmes, ils offrent des performances d'étanchéité fiables et une longue durée de vie dans la plupart des services jusqu'à environ 200 psi. Les joints toriques dynamiques s'adaptent au mouvement de l'arbre et maintiennent le contact d'étanchéité pour un fonctionnement fiable.

Inconvénients des joints mécaniques à poussoir

Capacité de pression limitée

L'un des inconvénients des joints mécaniques à poussoir est leur capacité limitée à supporter des pressions élevées par rapport à d'autres types de joints comme les joints à soufflet et à diaphragme. Le joint torique dynamique qui fournit la charge axiale dans un joint à poussoir a tendance à s'extruder et à se briser sous des pressions très élevées, généralement supérieures à 200 psi. Cette limitation de pression rend les joints à poussoir inadaptés à certaines applications haute pression exigeantes.

Vulnérable au fonctionnement à sec

Les joints mécaniques à poussoir sont également plus vulnérables aux dommages causés par le fonctionnement à sec que les modèles sans poussoir. Si les faces du joint fonctionnent à sec sans lubrification adéquate du fluide scellé, la friction et la chaleur élevées peuvent rapidement détruire les faces du joint en carbone et en céramique. Les joints secondaires dynamiques sont également susceptibles de brûler pendant le fonctionnement à sec.

Taux de fuite plus élevés

Un autre inconvénient potentiel des joints mécaniques à poussoir est qu'ils ont tendance à avoir des taux de fuite légèrement plus élevés que les joints sans poussoir, en particulier lorsqu'ils s'usent avec le temps. Le mécanisme de chargement axial d'un joint à poussoir maintient un contact de face moins précis que le chargement par ressort ou par soufflet.

Applications des joints mécaniques à poussoir

Traitement pétrochimique

Les joints mécaniques à poussoir sont largement utilisés dans les équipements de traitement pétrochimique tels que les pompes, les mélangeurs et les compresseurs. Ils sont parfaitement adaptés à l'étanchéité des produits chimiques organiques, des hydrocarbures et d'autres fluides courants dans les raffineries et les usines chimiques.

Pâtes et papiers

L'industrie papetière fait également largement appel à des joints mécaniques de poussée. On les retrouve dans les digesteurs de pâte à papier, les rouleaux de machines à papier, les agitateurs, les pompes à ventilateur et bien plus encore. Les joints de poussée fabriqués avec des élastomères appropriés répondent de manière fiable aux exigences de compatibilité des fluides chimiques et des fluides de traitement de l'industrie papetière.

Eau et eaux usées

Les joints poussoirs sont également un choix courant pour les équipements de traitement de l'eau et des eaux usées. Les pressions modérées et les propriétés bénignes des fluides dans la plupart des applications liées à l'eau sont bien adaptées aux joints poussoirs. Leur conception compacte et économique en fait un choix pratique pour les nombreuses pompes, mélangeurs et autres équipements rotatifs utilisés dans le traitement de l'eau et des eaux usées municipales et industrielles.