Vous êtes-vous déjà demandé à quel point les joints mécaniques sont essentiels pour prévenir les fuites et assurer le bon fonctionnement des machines ? Dans cet article de blog, nous allons plonger dans le monde des joints mécaniques, en explorant leurs composants, leurs principes de fonctionnement et leurs conseils d'entretien. En tant qu'ingénieur mécanique expérimenté, je partagerai avec vous des informations précieuses qui vous aideront à comprendre et à apprécier ces héros méconnus du monde industriel. Préparez-vous à découvrir les secrets de ces dispositifs essentiels !
Les fuites restent un problème courant dans les systèmes mécaniques et sont principalement dues à deux causes fondamentales. Premièrement, les processus de fabrication introduisent de manière inhérente des imperfections de surface et des écarts dimensionnels dans les composants mécaniques, ce qui entraîne des jeux inévitables aux interfaces des pièces. Deuxièmement, les différences de pression entre les zones étanches entraînent le fluide de travail à travers ces espaces libres.
L'atténuation ou l'élimination de ces espaces est cruciale pour une prévention efficace des fuites. Les mécanismes d'étanchéité servent à combler les espaces entre les surfaces d'accouplement, isolant ou obstruant ainsi les voies de fuite potentielles. Ces mécanismes fonctionnent en augmentant la résistance à l'intérieur des canaux de fuite ou en incorporant des micro-dispositifs de conversion d'énergie. Ces dispositifs génèrent une pression localisée qui contrebalance ou neutralise totalement le différentiel de pression à l'origine de la fuite, garantissant ainsi l'intégrité du système.
Les solutions d'étanchéité avancées utilisent diverses stratégies pour améliorer l'efficacité :
Les composants de base d'une garniture mécanique sont les suivants
1) anneau fixe
2) anneau rotatif
3) la glande
4) collier
5) le printemps
6) anneau de positionnement
7) chemise d'arbre
8) Joint torique pour la bague rotative
9) Joint torique pour la bague fixe
L'étanchéité mécanique est une technologie essentielle dans les systèmes de confinement des fluides, conçue pour empêcher les fuites dans les équipements rotatifs. Elle consiste en au moins une paire de faces d'extrémité conçues avec précision et positionnées perpendiculairement à l'axe de rotation. Ces faces sont maintenues en contact intime et subissent un mouvement de glissement relatif sous l'influence combinée de la pression du fluide et de l'élasticité (ou de la force magnétique) d'un mécanisme de compensation.
Le cœur d'une garniture mécanique est l'interface d'étanchéité, où deux faces hautement polies - l'une fixe et l'autre rotative - créent un espace microscopique qui permet la formation d'un film de fluide contrôlé tout en minimisant les fuites. Cette action d'étanchéité dynamique est obtenue grâce à un équilibre délicat entre la charge hydraulique, la force du ressort et les propriétés du matériau.
Les composants d'étanchéité auxiliaires, tels que les joints toriques ou les joints d'étanchéité, complètent la fonction d'étanchéité primaire en empêchant les fuites le long des joints statiques. Une variante spécialisée, connue sous le nom de garniture mécanique à soufflet, incorpore un soufflet flexible en métal ou en élastomère comme élément d'étanchéité secondaire et mécanisme à ressort. Cette conception offre des avantages en termes de gain d'espace axial, de réduction du frottement et d'amélioration de la compatibilité chimique dans certaines applications.
L'efficacité des garnitures mécaniques dépend de plusieurs facteurs, dont les suivants :
Les garnitures mécaniques avancées peuvent incorporer des caractéristiques supplémentaires telles que la capacité bidirectionnelle, des mécanismes d'auto-alignement ou des systèmes de refroidissement intégrés afin d'améliorer les performances et la fiabilité dans une large gamme d'applications industrielles.
Les garnitures mécaniques sont des composants essentiels des équipements rotatifs, conçus pour empêcher les fuites et maintenir l'intégrité du système. Elles se composent de quatre éléments principaux :
a. Veillez à éviter les écarts d'installation au cours du processus d'installation.
(1) Le couvercle de serrage doit être installé après avoir été aligné avec l'accouplement, et les boulons doivent être serrés uniformément pour éviter que la face frontale du couvercle ne dévie. Vérifiez chaque point à l'aide d'une jauge à bouchon, et l'erreur ne doit pas dépasser 0,05 mm.
(2) Vérifier le jeu d'ajustement (c'est-à-dire la concentricité) entre le couvercle de serrage et le diamètre extérieur de l'arbre ou de la chemise d'arbre, qui doit être uniforme de tous les côtés. Vérifiez chaque point à l'aide d'une jauge à bouchon, et l'écart admissible ne doit pas dépasser 0,01 mm.
b. La compression du ressort doit être effectuée conformément aux exigences spécifiées, et les phénomènes de surdimensionnement ou de sous-dimensionnement ne sont pas autorisés. L'erreur ne doit pas dépasser 2,00 mm. Un surdimensionnement augmente le rapport de pression de la face d'appui et accélère l'usure de la face d'appui. Un sous-dimensionnement entraînera un rapport de pression insuffisant et ne permettra pas d'obtenir un effet d'étanchéité.
c. Après l'installation de la bague mobile, assurez-vous qu'elle peut se déplacer avec souplesse sur l'arbre. La bague mobile doit être pressée contre le ressort et doit rebondir automatiquement.
a. Lors du démontage de la garniture mécanique, il convient de la manipuler avec précaution ; les marteaux et les burins plats sont strictement interdits pour éviter d'endommager les composants de la garniture. Deux crochets en fil d'acier peuvent être utilisés pour s'insérer dans la fente du siège de la transmission dans le sens positif-négatif afin d'extraire le dispositif d'étanchéité. En cas de difficultés de démontage dues à l'encrassement, il convient de le nettoyer avant le démontage.
b. Si la garniture mécanique est utilisée aux deux extrémités de la pompe, prenez soin des deux extrémités pendant le processus d'assemblage et de démontage pour éviter de négliger l'une ou l'autre extrémité.
c. Pour les garnitures mécaniques qui ont fonctionné, si le couvercle de serrage est desserré, entraînant le déplacement de la garniture, les parties mobiles et fixes de la bague doivent être remplacées au lieu d'être resserrées et de continuer à être utilisées.
(1) Procéder à une inspection complète de l'étanchéité mécanique, des dispositifs accessoires et de l'installation du pipeline afin de s'assurer qu'ils sont complets et conformes aux exigences techniques.
(2) Avant de mettre en service la garniture mécanique, effectuer un test de pression statique pour vérifier s'il y a un phénomène de fuite. Si la fuite est importante, il convient d'en rechercher la cause et de l'éliminer. Si elle reste inefficace, démontez-la, inspectez-la et réinstallez-la. En général, la pression statique d'essai est de 2~3 kg/cm².
(3) Tournez l'accouplement dans le sens de la pompe et vérifiez s'il est libre et régulier. Si l'accouplement est bloqué ou ne bouge pas, vérifiez si la taille de l'assemblage est incorrecte ou si l'installation est raisonnable.
(1) Avant la mise en service, la chambre de scellement doit être remplie de liquide. Pour le transport de fluides solidifiés, il convient d'utiliser de la vapeur pour chauffer la chambre de scellement afin de faire fondre le fluide. Avant la mise en service, les raccords doivent être tournés afin d'éviter une mise en service soudaine et une rupture de la bague souple.
(2) Pour l'étanchéité mécanique utilisant le système d'étanchéité à l'huile externe de la pompe, le système d'étanchéité à l'huile doit être démarré en premier. Après avoir arrêté la pompe, il faut arrêter le système d'étanchéité à l'huile.
(3) Après l'arrêt de la pompe à huile chaude, l'eau de refroidissement de la chambre d'étanchéité de l'huile et de l'étanchéité de la face frontale ne doit pas être arrêtée immédiatement. Lorsque la température de l'huile à l'endroit de l'étanchéité de la face frontale tombe en dessous de 80 degrés, l'eau de refroidissement peut être arrêtée pour éviter d'endommager les pièces d'étanchéité.
(1) S'il y a une légère fuite après le démarrage de la pompe, observez-la pendant un certain temps. Si la fuite ne diminue pas après 4 heures de fonctionnement continu, arrêtez la pompe pour l'inspecter.
(2) La pression de fonctionnement de la pompe doit être stable et la fluctuation de la pression ne doit pas dépasser 1 kg/cm².
(3) Pendant le fonctionnement, il est nécessaire d'éviter la cavitation afin de prévenir le frottement sec de la surface d'extrémité et les dommages causés à l'étanchéité.
(4) L'état de l'étanchéité doit être vérifié régulièrement. Pendant le fonctionnement, si la fuite dépasse la norme, l'huile lourde ne doit pas dépasser cinq gouttes par minute, et l'huile légère ne doit pas dépasser 10 gouttes par minute. S'il n'y a pas d'amélioration dans les 2 à 3 jours, arrêtez la pompe et inspectez le dispositif d'étanchéité.
La structure type se compose généralement d'une bague rotative, d'une bague fixe, d'un joint rotatif, d'un joint fixe, d'un ressort, d'un siège de ressort, de boulons de fixation, d'une goupille anti-rotation, etc.
Lorsque la garniture mécanique fonctionne, la force axiale causée par la pression du fluide scellé et la force de l'élément élastique font que les anneaux rotatifs et fixes s'emboîtent et se déplacent relativement.
En raison de l'ajustement serré des deux faces d'étanchéité, un petit espace se forme entre les faces d'étanchéité (l'interface d'étanchéité). Lorsque le fluide sous pression traverse cet espace, un film liquide très fin se forme, générant une résistance, empêchant le fluide de fuir et lubrifiant la face d'extrémité, ce qui permet d'obtenir un effet d'étanchéité à long terme.
(1) Selon l'hôte scellé : garnitures mécaniques pour pompes, réacteurs, compresseurs, etc ;
(2) En fonction des différents paramètres de fonctionnement, ils sont divisés en haute température, moyenne température, basse température, haute pression, moyenne pression, basse pression, haute vitesse, usage intensif, etc ;
(3) En fonction de la forme structurelle, on distingue les garnitures mécaniques équilibrées et non équilibrées, à simple extrémité et à double extrémité.
(1) Préparation
① Vérifier si le faux-rond radial, rugosité de la surfaceLa tolérance du diamètre extérieur et le déplacement axial de l'arbre et du manchon répondent aux exigences de précision ;
② Vérifier si le modèle et les spécifications de la garniture mécanique sont conformes aux exigences. Si les pièces sont intactes, si la taille de la bague d'étanchéité est appropriée et si les surfaces des bagues rotatives et fixes sont lisses et planes. En cas de défaut, elles doivent être remplacées ou réparées.
③ Nettoyer les pièces de la garniture mécanique avec de l'essence propre puis les essuyer en veillant à protéger la surface d'étanchéité ;
④ Lors de l'installation de la garniture mécanique, il faut d'abord déterminer la longueur utile du ressort à partir des instructions, puis utiliser le pied à coulisse pour mesurer la longueur libre du ressort afin d'obtenir la valeur de compression. Pendant l'installation, l'écart de compression du ressort ne doit pas dépasser 1 mm.
(2) Inspection et mesure
① La mobilité de l'anneau rotatif exige qu'il y ait un certain espace entre l'anneau rotatif et l'arbre, en veillant à ce que l'espace soit compris entre 0,3 et 0,7 mm.
② La bague fixe est-elle excentrique ? Dans les garnitures mécaniques pour pompes, la bague fixe (siège du ressort) et l'arbre adoptent un ajustement par glissement, et l'écart est très faible. Si l'écart est important, la bague fixe sera excentrée et la force inégale du ressort agissant sur la surface d'étanchéité provoquera des fuites ou une défaillance de la garniture.
③ Vérifier l'ajustement entre les surfaces d'étanchéité de la bague rotative et de la bague fixe. Lors du contrôle, utilisez une équerre à 90° pour mesurer l'écart de la surface d'étanchéité par rapport à l'axe de l'arbre.
(3) Installation
Il faut d'abord assembler les composants de la bague rotative et de la bague fixe, et précontraindre le ressort. Ensuite, installez la bague rotative sur l'arbre et la bague fixe dans le couvercle de pression. Mesurez d'abord la distance entre la face d'étanchéité de la bague rotative et la face d'étanchéité de la cavité d'étanchéité, ainsi que la distance entre la face d'étanchéité de la bague fixe et la face d'extrémité du couvercle. La différence entre les deux correspond à la précharge du ressort de la garniture mécanique, et le roulement est assemblé. La quantité de compression est ajustée en fonction des exigences techniques et de la quantité de compression mesurée, et le couvercle de pression est serré.
Pendant le processus d'installation, maintenez la propreté et l'intégrité de la garniture et n'utilisez pas d'outils pour taper sur les composants d'étanchéité afin d'éviter d'endommager la garniture. Une fois la garniture mécanique installée sur l'arbre, poussez la bague rotative à la main pour la rendre élastique et lisse, puis ajoutez un peu d'huile moteur sur la surface d'étanchéité et serrez uniformément le couvercle d'extrémité sans l'enfoncer.
(4) Inspection et essais sous pression
Après l'installation, le rotatif doit fonctionner avec souplesse et présenter un certain degré de flexibilité. Les garnitures mécaniques des équipements importants doivent subir des tests de pression statique et dynamique. Après avoir passé le test, elles peuvent être utilisées officiellement.
(1) Précautions à prendre avant le démarrage : Vérifier si l'équipement auxiliaire et le système de refroidissement sont correctement installés ; nettoyer la tuyauterie pour empêcher la rouille et les impuretés de pénétrer dans la cavité d'étanchéité ; faire tourner l'accouplement à la main pour vérifier si l'arbre fonctionne sans à-coups. S'il est très lourd, vérifiez si les dimensions d'accouplement sont correctes, recherchez la cause et éliminez le défaut.
(2) Opération d'essai et opération normale : Tout d'abord, démarrez le système d'étanchéité liquide et le système d'eau de refroidissement pour remplir la cavité d'étanchéité avec le fluide, puis démarrez le joint principal pour une opération d'essai. Si une légère fuite est constatée au début, mais qu'elle diminue progressivement après 1 à 3 heures, il s'agit d'un processus de rodage normal. Si la fuite ne diminue pas, arrêtez pour inspection ; si la garniture mécanique surchauffe ou fume, cela est généralement dû à une pression de ressort excessive, et la pression de ressort doit être réduite de manière appropriée. Une fois que la marche d'essai est qualifiée, elle peut être mise en service normal dans des conditions de travail. Le processus d'augmentation de la température et de la pression doit être lent, et il convient d'observer attentivement si des phénomènes anormaux se produisent.
Arrêtez d'abord le moteur principal, puis les systèmes auxiliaires et les circuits d'eau de refroidissement. Si le temps d'arrêt est long, vider le fluide dans le moteur principal.
(1) Vérifier si les composants de la garniture mécanique sont desserrés et présentent des fuites, ou s'il y a production de chaleur et de sons anormaux dus à la pénétration d'impuretés dans la surface d'étanchéité ; éviter le frottement à sec ; pour les machines fonctionnant par intermittence, faire attention à la cristallisation formée par le fluide sec ou à la réduction de la température pendant la phase d'arrêt. Lors du démarrage, prendre des mesures telles que le chauffage ou le rinçage pour éviter les rayures sur la face frontale.
(2) Observer si les dispositifs et instruments auxiliaires, tels que la chasse d'eau et le refroidissement, fonctionnent correctement ;
(3) Il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas de phénomènes anormaux au cours de la grossesse. fonctionnement de la machineL'utilisation de la garniture mécanique peut être affectée par des facteurs tels que des vibrations ou des dommages aux roulements.
(1) Exigences relatives aux travaux de démontage :
① Se familiariser avec les données, les dessins, les types et les structures des garnitures mécaniques avant de les démonter ;
② Bien se préparer et préparer les installations et les outils nécessaires, et bien assurer la protection de la sécurité ;
③ Démonter dans l'ordre et marquer pour faciliter le remontage ; observer pendant le démontage, analyser et trouver la cause de la fuite ;
④ Après avoir été démontées, les vieilles pièces doivent être stockées pendant un certain temps avant d'être traitées. En cas d'absence de données ou de données incomplètes, de nouvelles pièces peuvent être obtenues en fonction du matériau et des spécifications de l'ancienne pièce.
(2) Méthode de révision :
① En cas d'usure importante ou de fissures sur les surfaces des bagues tournantes et fixes, les remplacer par des neuves. De légères rayures peuvent être rectifiées ; vérifiez l'écart des faces d'extrémité des bagues tournantes et fixes par rapport à l'axe de l'arbre. S'il dépasse 0,05 mm, il doit être ajusté ou réparé ;
② Lorsque les bagues d'étanchéité auxiliaires et les ressorts sont endommagés, les remplacer par des neufs ; lors du choix des ressorts, sélectionner ceux qui sont parallèles à la face d'extrémité et perpendiculaires à l'axe central, avec une hauteur libre et une déformation constantes ;
③ Régler le déplacement axial dans la plage spécifiée ;
④ Vérifier si l'arbre ou le manchon est usé. En cas d'usure, il convient de procéder à une réparation rapide par soudage, traitement thermique et usinage.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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