Qu'est-ce que le sceau du labyrinthe

Les joints labyrinthes sont des composants essentiels des turbomachines. Ils empêchent les fuites et maintiennent l'efficacité.

Dans cet article de blog, nous explorerons ce que sont les joints labyrinthes, comment ils fonctionnent et leur importance dans diverses applications.

Qu'est-ce que le sceau du labyrinthe

Un joint labyrinthe est un type de joint sans contact qui utilise une série de cavités pour créer un chemin tortueux pour l'écoulement du fluide, réduisant ainsi les fuites. La conception se compose de plusieurs rainures ou dents disposées selon un motif circulaire sur le composant rotatif ou fixe.

Lorsque le fluide pénètre dans le joint labyrinthe, il est obligé de suivre le chemin complexe créé par les rainures. Le fluide perd de la pression et de la vitesse à mesure qu'il se déplace dans le labyrinthe, réduisant ainsi sa capacité à fuir au-delà du joint.

Composants du sceau du labyrinthe

Les principaux composants d’un joint labyrinthe sont le rotor et le stator.

• Rotor: Le rotor est la pièce tournante, généralement un arbre. Il peut comporter des saillies ou des dents qui interagissent avec le stator pour créer un effet d'étanchéité.
• Stator: Le stator est la partie fixe, généralement le boîtier. Il peut également avoir des dents ou des rainures qui complètent celles du rotor, formant un chemin complexe pour l'écoulement du fluide.
• Sceller les dents: Ce sont des saillies sur le rotor ou le stator. Les dents sont conçues pour créer de multiples restrictions et turbulences, qui entravent l’écoulement du fluide et provoquent des chutes de pression.
• Rainures: Les rainures sont les espaces entre les dents. Ils jouent un rôle clé dans la création d'un chemin tortueux qui restreint davantage le mouvement des fluides et améliore l'efficacité du joint.
• Autorisation: Le jeu est le petit espace entre le rotor et le stator. Cet espace permet un mouvement relatif entre les pièces rotatives et fixes tout en minimisant les fuites.

Types de sceau labyrinthe

Sceau labyrinthe droit

Un joint labyrinthe droit comporte une série de rainures ou de dents droites. Ceux-ci sont disposés selon un motif circulaire autour de l’arbre ou du composant rotatif. Les rainures sont parallèles à l'axe de rotation. Ce type de joint est simple et facile à fabriquer. Cependant, il se peut qu’il ne fournisse pas le plus haut niveau d’efficacité d’étanchéité.

Sceau du labyrinthe décalé

Dans un joint à labyrinthe décalé, les rainures sont disposées en alternance. Une rainure sur deux est décalée par rapport aux rainures adjacentes. Cela crée un chemin plus complexe à suivre pour le fluide ou le gaz. Les joints à labyrinthe décalés offrent des performances d’étanchéité améliorées par rapport aux joints droits. Ils sont plus efficaces pour réduire les fuites.

Sceau de labyrinthe étagé

Un joint à labyrinthe étagé comporte des rainures de différentes profondeurs ou hauteurs. Les rainures les plus proches du côté haute pression sont plus profondes que celles proches du côté basse pression. Cette disposition en gradins contribue à créer une chute de pression à travers le joint. Cela réduit encore les fuites. Les joints à labyrinthe étagés sont utilisés dans les applications avec des différentiels à haute pression.

Sceau de labyrinthe imbriqué

Un joint labyrinthe à verrouillage combine des éléments de conceptions décalées et étagées. Les rainures sont disposées selon un motif alterné, semblable à un joint décalé. Cependant, les rainures ont également des profondeurs variables, comme un joint étagé. Cette combinaison offre d’excellentes performances d’étanchéité. Les joints labyrinthes à verrouillage sont utilisés dans les applications exigeantes où une fuite minimale est essentielle.

Avantages des sceaux labyrinthe

• Conception simple et robuste: Les joints labyrinthe ne comportent aucune pièce mobile, ce qui les rend très fiables et durables avec des besoins d'entretien minimes.
• Nature sans contact: La conception sans contact élimine la friction et l'usure, réduisant ainsi la génération de chaleur et prolongeant la durée de vie du joint. Cela permet également des vitesses de fonctionnement plus élevées par rapport aux joints à contact.
• Polyvalence: Les joints labyrinthe peuvent gérer une large gamme de fluides, de températures et de pressions. Ils conviennent aussi bien aux liquides qu'aux gaz et peuvent fonctionner efficacement dans des environnements à haute température.
• Tolérance au désalignement et à la dilatation thermique: Le jeu relativement important entre les composants rotatifs et fixes rend les joints à labyrinthe plus tolérants au désalignement de l'arbre et à la dilatation thermique par rapport aux autres types de joints.
• Tolérance aux particules: Le jeu des joints à labyrinthe permet à certaines particules de passer à travers sans endommager le joint, ce qui les rend plus robustes dans les environnements où la contamination est un problème.

Inconvénients des sceaux du labyrinthe

• Taux de fuite plus élevés: Les joints à labyrinthe ne conviennent pas aux applications nécessitant des faibles taux de fuite. Certaines fuites de liquide sont inévitables en raison du jeu entre les composants.
• Capacité de pression limitée: Ils ne sont pas efficaces pour assurer l’étanchéité contre les différentiels de haute pression. À mesure que la différence de pression augmente, le taux de fuite augmente également, ce qui nécessite des méthodes d'étanchéité supplémentaires pour les applications haute pression.
• Exigences de précision: Les joints labyrinthe nécessitent une installation et un alignement précis pour fonctionner correctement.
• Coût de fabrication: Ils peuvent être plus coûteux à fabriquer que les types de joints plus simples.

FAQ

Les joints labyrinthes s’usent-ils ?

Oui, les joints labyrinthes peuvent s’user avec le temps en raison de divers facteurs. Bien que les joints à labyrinthe soient sans contact et conçus pour minimiser l’usure, ils sont néanmoins sujets à une détérioration progressive.

Que puis-je utiliser à la place du joint labyrinthe ?

Les garnitures mécaniques et les joints à lèvres sont une alternative supérieure au joint à labyrinthe.

En conclusion

Les joints labyrinthe constituent une solution efficace pour réduire les fuites et améliorer l’efficacité des équipements rotatifs. Leur conception unique et leur capacité à gérer diverses conditions de fonctionnement en font un atout précieux dans de nombreuses industries.

Pour en savoir plus sur les joints labyrinthes et leurs applications, contactez dès aujourd’hui un fabricant de joints de confiance.