Quel type de lubrifiant est utilisé pour les joints mécaniques

Les joints mécaniques utilisent des lubrifiants tels que des huiles synthétiques, de la graisse, des lubrifiants secs et des fluides barrières ou tampons pour minimiser la friction et l'usure. Le choix du lubrifiant approprié dépend de facteurs tels que la température, la pression, la vitesse, la compatibilité des fluides et la viscosité.

Lorsque la garniture mécanique est correctement installée et que la pompe fonctionne, la face rotative de la garniture crée une force centrifuge qui entraîne un film mince de fluide entre les faces de la garniture. Ce film de fluide lubrifie les surfaces de contact, minimisant ainsi la friction et l'usure. Le fluide contribue également à dissiper la chaleur générée par les surfaces rotatives, évitant ainsi la surchauffe et les dommages thermiques aux composants de la garniture.

Types de lubrifiants pour joints mécaniques

Huiles synthétiques

Les huiles synthétiques sont des lubrifiants largement utilisés dans les joints mécaniques en raison de leur excellente stabilité thermique et oxydative, de leur faible volatilité et de leur compatibilité avec divers élastomères et matériaux de surface des joints. Elles conservent leur viscosité sur une large plage de températures, garantissant une lubrification adéquate même dans des environnements difficiles. Les huiles synthétiques courantes comprennent les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycols (PAG) et les perfluoropolyéthers (PFPE).

Les huiles synthétiques sont privilégiées pour les applications à haute température, comme dans les pompes d'alimentation de chaudières ou les réacteurs, où les huiles minérales peuvent se décomposer ou former des dépôts sur les faces des joints. Elles excellent également dans les applications impliquant des produits chimiques agressifs ou des fluides corrosifs qui peuvent dégrader les lubrifiants conventionnels.

Graisse

La graisse est un lubrifiant semi-solide composé d'une huile de base, d'un épaississant et d'additifs. Elle offre d'excellentes propriétés d'étanchéité et de lubrification aux joints mécaniques, en particulier dans les applications à faible vitesse, à charges élevées ou à fonctionnement intermittent. L'épaississant forme un film protecteur sur les faces des joints, empêchant tout contact direct et réduisant l'usure.

Les graisses sont classées selon leur type d'huile de base (minérale, synthétique ou végétale) et leur épaississant (savon ou non-savon). Les graisses à base de lithium sont courantes dans les applications à usage général, tandis que les graisses au silicone, au fluor ou à la polyurée sont utilisées dans les environnements à haute température ou chimiquement agressifs.

Lubrifiants secs

Les lubrifiants secs, également appelés lubrifiants solides, sont utilisés dans les joints mécaniques lorsque les lubrifiants liquides ou graisseux classiques ne conviennent pas. Ils sont appliqués sous forme de couches minces sur les faces des joints et assurent la lubrification grâce à leur faible résistance au cisaillement et à leur capacité de charge élevée. Les lubrifiants secs courants comprennent le graphite, le bisulfure de molybdène (MoS2), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le nitrure de bore hexagonal (hBN).

Les lubrifiants secs sont idéaux pour les environnements à haute température, sous vide ou sous rayonnement où les lubrifiants liquides s'évaporent, se décomposent ou dégazent. Ils excellent également dans les applications impliquant des particules abrasives ou des contaminants qui pourraient obstruer ou endommager les joints lubrifiés conventionnels.

Fluides barrières et tampons

Dans certains garniture mécanique Dans les conceptions à double joint, des fluides barrières ou tampons sont utilisés pour lubrifier et refroidir les faces d'étanchéité tout en les isolant du fluide de traitement. Les fluides barrières sont utilisés dans les joints doubles ou tandem, où ils remplissent l'espace entre les joints primaires et secondaires, offrant un environnement propre et compatible pour les faces d'étanchéité. Les fluides tampons sont utilisés dans les joints doubles, où ils sont maintenus à une pression plus élevée que le fluide de traitement pour éviter les fuites.

Les fluides barrières et tampons sont sélectionnés en fonction de leur compatibilité avec le fluide de traitement, les matériaux des faces d'étanchéité et les élastomères. Il peut s'agir d'eau, d'huiles synthétiques ou de fluides spécialement formulés avec des additifs pour améliorer la lubrification, prévenir la corrosion ou résister à la dégradation. Dans les industries pharmaceutiques ou alimentaires, des lubrifiants de qualité alimentaire ou des fluides approuvés par la FDA sont utilisés pour garantir la pureté et la sécurité des produits.

Facteurs influençant le choix du lubrifiant

Température

La plage de températures de fonctionnement influence considérablement le choix du lubrifiant pour les joints mécaniques. Les températures élevées peuvent provoquer la dégradation des lubrifiants, qui perdent leur viscosité et leurs propriétés protectrices. Cette dégradation peut entraîner une usure accrue des faces des joints, réduisant ainsi leur durée de vie et pouvant entraîner des fuites. À l'inverse, les basses températures peuvent provoquer un épaississement des lubrifiants, ce qui altère leur capacité à s'écouler et à lubrifier correctement les faces des joints. Le choix d'un lubrifiant avec une large plage de températures et une bonne stabilité thermique garantit des performances optimales dans des conditions variables.

Les huiles synthétiques, telles que les polyalphaoléfines (PAO) et les perfluoropolyéthers (PFPE), offrent une excellente stabilité à haute température par rapport aux huiles minérales. Ces lubrifiants synthétiques conservent leur viscosité et leurs propriétés lubrifiantes même à des températures élevées.

Pression

La pression de fonctionnement du système joue également un rôle essentiel dans le choix du lubrifiant. Les pressions élevées peuvent provoquer une dilution des lubrifiants, ce qui réduit leur capacité de charge et entraîne une usure accrue des surfaces d'étanchéité. Dans les cas extrêmes, les pressions élevées peuvent même provoquer la vaporisation des lubrifiants, entraînant une perte totale de lubrification. Le choix d'un lubrifiant avec un indice de viscosité élevé et un bon coefficient de viscosité/pression garantit qu'il conserve ses propriétés lubrifiantes dans des conditions de haute pression.

Pour les applications à haute pression, des lubrifiants avec des additifs tels que des agents extrême pression (EP) et des additifs anti-usure peuvent offrir une protection supplémentaire. Ces additifs forment des films protecteurs sur les faces des joints, réduisant l'usure et empêchant les dommages de surface sous des charges extrêmes.

Vitesse

La vitesse de rotation de l'arbre influence également le choix du lubrifiant. Les applications à grande vitesse génèrent davantage de chaleur en raison d'une friction accrue, ce qui peut entraîner une dégradation du lubrifiant et une réduction de la viscosité. Cela peut entraîner une lubrification inadéquate, une usure accrue et une défaillance prématurée des joints.

Les lubrifiants à faible viscosité, tels que les huiles légères ou les graisses à faible consistance, sont souvent préférés pour les applications à grande vitesse. Ces lubrifiants ont un frottement interne plus faible et peuvent s'écouler plus facilement, réduisant ainsi la génération de chaleur et fournissant une lubrification adéquate aux faces des joints. Les huiles synthétiques, telles que les polyglycols et les esters, offrent une excellente stabilité au cisaillement et sont bien adaptées aux applications à grande vitesse.

Compatibilité des fluides

La compatibilité entre le lubrifiant et le fluide de traitement est un autre facteur critique dans le choix du lubrifiant. Le lubrifiant doit pouvoir résister à l'exposition au fluide de traitement sans se décomposer ni perdre ses propriétés lubrifiantes. Les lubrifiants incompatibles peuvent se dégrader, former des dépôts sur les faces des joints ou provoquer le gonflement des composants élastomères, ce qui entraîne des fuites et une défaillance prématurée des joints.

Lors de la sélection d'un lubrifiant, tenez compte de la composition chimique du fluide de traitement et de sa réactivité avec différents types de lubrifiants. Par exemple, dans les applications impliquant des produits chimiques ou des solvants agressifs, des huiles fluorées ou des graisses au perfluoropolyéther (PFPE) peuvent être nécessaires en raison de leur excellente résistance chimique. Dans les industries agroalimentaires et pharmaceutiques, les lubrifiants doivent être de qualité alimentaire et conformes aux réglementations en vigueur, telles que les directives NSF H1 ou FDA.

Viscosité

La viscosité est une propriété essentielle qui détermine la capacité d'un lubrifiant à former un film stable entre les faces du joint et à le protéger contre l'usure. La viscosité optimale dépend de facteurs tels que la température de fonctionnement, la pression, la vitesse et la conception du joint. Un lubrifiant avec une viscosité trop faible peut ne pas fournir une épaisseur de film adéquate, ce qui entraîne une augmentation des frottements et de l'usure. À l'inverse, un lubrifiant avec une viscosité trop élevée peut créer une traînée et une génération de chaleur excessives, ce qui nuit aux performances du joint.

La viscosité doit être suffisamment élevée pour maintenir un film lubrifiant stable dans les conditions de fonctionnement, mais suffisamment faible pour permettre une dissipation efficace de la chaleur et minimiser les pertes par frottement. Des agents améliorant l'indice de viscosité peuvent être ajoutés aux lubrifiants pour maintenir leur viscosité sur une large plage de températures, garantissant ainsi des performances optimales dans des conditions variables.