Quelle est la pression du presse-étoupe dans une garniture mécanique

La pression du presse-étoupe est un paramètre essentiel au fonctionnement et aux performances des garnitures mécaniques des pompes et autres équipements rotatifs. Le maintien d'une pression optimale du presse-étoupe garantit le bon fonctionnement des garnitures mécaniques, évite les fuites et prolonge la durée de vie des composants d'étanchéité.

Dans cet article de blog, nous allons nous plonger dans le concept de pression du presse-étoupe, en explorant sa définition, ses facteurs d'influence, ses plages typiques et la formule de calcul. Nous discuterons également de l'importance de la pression du presse-étoupe pour les joints mécaniques, des problèmes potentiels découlant d'une mauvaise gestion de la pression et des méthodes permettant de contrôler et d'ajuster efficacement la pression.

Qu'est-ce que la pression du presse-étoupe

Dans un pompe centrifuge, le presse-étoupe est un espace cylindrique situé entre le corps de pompe et l'arbre rotatif, abritant la garniture mécanique ou la garniture d'étanchéité. La pression du presse-étoupe fait référence à la pression du fluide présente dans cet espace pendant le fonctionnement de la pompe.

La pression du presse-étoupe est un paramètre critique pour le bon fonctionnement et la longévité des garnitures mécaniques. Elle affecte face d'étanchéité lubrification, refroidissement et capacité à maintenir un film liquide entre les faces fixes et rotatives du joint. Une pression insuffisante dans le presse-étoupe peut entraîner une lubrification et un refroidissement inadéquats, entraînant une défaillance prématurée du joint en raison d'une augmentation du frottement et de la génération de chaleur.

D'autre part, une pression excessive dans le presse-étoupe peut provoquer la séparation des faces des garnitures mécaniques, ce qui entraîne une augmentation des fuites et une réduction de l'efficacité de l'étanchéité. Une pression élevée peut également entraîner une usure accélérée des faces des garnitures et d'autres composants, réduisant ainsi la durée de vie globale des garnitures.

Facteurs affectant la pression du presse-étoupe

Conception de la pompe

La conception de la pompe, notamment l'emplacement de la chambre d'étanchéité et sa proximité avec la roue, ont une incidence sur la pression du presse-étoupe. Plus la chambre d'étanchéité est proche de la roue, plus la pression sera élevée en raison de l'influence de la force centrifuge de la roue.

Pressions d'aspiration et de refoulement

Les pressions d'aspiration et de refoulement de la pompe ont un impact direct sur la pression du presse-étoupe. En général, des pressions d'aspiration et de refoulement plus élevées entraînent une augmentation de la pression du presse-étoupe. La différence de pression entre les côtés aspiration et refoulement de la pompe influence également la pression du presse-étoupe.

Présence de trous d'équilibrage ou de bagues d'usure

La présence de trous d'équilibrage ou de bagues d'usure dans la pompe peut affecter considérablement la pression du presse-étoupe. Les trous d'équilibrage sont de petites ouvertures qui permettent au fluide de s'écouler du côté haute pression de la roue vers le côté basse pression, contribuant ainsi à égaliser la pression et à réduire la poussée axiale sur la roue.

Les bagues d'usure, quant à elles, sont des bagues remplaçables installées entre la turbine et le corps de la pompe pour minimiser les fuites du côté haute pression vers le côté basse pression. La présence de trous d'équilibrage ou de bagues d'usure peut aider à maintenir une pression de presse-étoupe plus constante.

Propriétés du fluide

Les propriétés du fluide pompé, telles que sa viscosité et sa température, peuvent influencer la pression du presse-étoupe. Les fluides à viscosité élevée ont tendance à créer des pressions plus élevées dans le presse-étoupe en raison de la résistance accrue à l'écoulement. De même, des températures de fluide élevées peuvent entraîner une augmentation des pressions à mesure que le fluide se dilate et que sa viscosité diminue.

Plages typiques de pression du presse-étoupe

Formule de pression du presse-étoupe

La pression du presse-étoupe peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Où:

• P_sb = Pression du presse-étoupe
• P_s = Pression d'aspiration
• P_d = Pression de refoulement
• k = Constante (généralement 0,4-0,6, selon la conception de la pompe et les trous d'équilibrage/bagues d'usure)

Fonctions de la pression de presse-étoupe pour les garnitures mécaniques

1. Maintient le film de fluide lubrifiant : une pression appropriée du presse-étoupe garantit un film de fluide adéquat entre les faces du joint, réduisant ainsi la friction et l'usure.
2. Empêche la vaporisation du fluide : une pression suffisante empêche le fluide scellé de se vaporiser au niveau des faces du joint, évitant ainsi les dommages dus à la cavitation et la défaillance du joint.
3. Permet un suivi correct de la face du joint : une pression équilibrée permet aux faces du joint de maintenir un contact et un suivi appropriés, évitant ainsi les fuites et l'usure prématurée.
4. Facilite la dissipation de la chaleur : une pression appropriée favorise la circulation du fluide, aidant à dissiper la chaleur générée par le frottement de la face du joint.

Problèmes potentiels causés par une mauvaise gestion de la pression

Le fait de ne pas maintenir une pression appropriée dans le presse-étoupe peut entraîner divers problèmes, notamment :

1. Fuite excessive : une basse pression peut provoquer l'ouverture des faces d'étanchéité, ce qui entraîne une fuite de fluide et une efficacité d'étanchéité réduite.
2. Usure prématurée du joint : une pression insuffisante peut entraîner une augmentation de la friction et de l'usure entre les faces du joint, réduisant ainsi la durée de vie du joint.
3. Dommages aux faces d'étanchéité : une pression élevée peut entraîner une fermeture trop serrée des faces d'étanchéité, ce qui entraîne une génération de chaleur excessive et des fissures ou dommages thermiques potentiels.
4. Cavitation et vaporisation du fluide : une pression inadéquate peut permettre au fluide scellé de se vaporiser au niveau des faces du joint, provoquant des dommages par cavitation et une défaillance du joint.

Méthodes de contrôle ou de réglage de la pression du presse-étoupe

Utilisation de trous d'équilibrage ou d'anneaux d'usure arrière

Des trous d'équilibrage ou des bagues d'usure arrière peuvent être intégrés dans la conception du joint pour aider à réguler la pression du presse-étoupe. Ces caractéristiques permettent à une quantité contrôlée de fluide haute pression de s'écouler du côté refoulement vers le presse-étoupe, ce qui contrecarre la différence de pression sur les faces du joint. En équilibrant efficacement la pression, ces éléments de conception aident à maintenir un contact correct avec la face du joint et à réduire l'usure.

Installation de systèmes de chasse d'eau externes

Les systèmes de rinçage externes peuvent être utilisés pour introduire un fluide propre et compatible dans le presse-étoupe à une pression contrôlée. Ce fluide de rinçage permet de maintenir la pression requise dans le presse-étoupe, tout en assurant le refroidissement et la lubrification des faces d'étanchéité. Les systèmes de rinçage externes sont particulièrement utiles lorsqu'il s'agit de fluides abrasifs, corrosifs ou à haute température qui pourraient autrement endommager les faces d'étanchéité ou provoquer une défaillance prématurée.