guide d'utilisation des joints d'étanchéité

Guide d’utilisation des joints d’étanchéitéPrinciPes de base des joints d’étanchéité · entretien et maintenance caractéristiques · matériaux · accessoires

Guide d’utilisation des joints d’étanchéité

1. Principes de base1.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 composantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4 autres garnitures d’étanchéité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. Système de joints d’étanchéité Flygt2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2 types de joints d’étanchéité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 La garniture enfichable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.4 étanchéité active . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3. Matériaux3.1 matériaux des anneaux des garnitures mécaniques . . . . 173.2 élastomères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3 autres matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.4 sélection de joints d’étanchéité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4. Entretien et maintenance4.1 entretien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2 diagnostic d’anomalies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.3 montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.4 Liquides tampons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5. Accessoires5.1 balayage des joints d’étanchéité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385.2 détecteurs de fuite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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1.1 PrincipeLe principe de la garniture mécanique est assez simple :

deux surfaces plates en forme d’anneaux, l’une stationnaire et l’autre rotative, sont collées ensemble de façon à n’avoir qu’un espace aussi étroit que possible entre elles.

Plus l’espace est petit entre les deux surfaces, moins il y a de fuite.

1.2 ComposantesLes principales composantes d’une garniture mécanique sont les suivantes :

• deux bagues d’étanchéité

• un ressort

• deux joints d’étanchéité secondaires

• un mécanisme de verrouillage de couple

1 Principes de base des garnitures mécaniques

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1 Bagues d’étanchéitéIl est d’une importance cruciale pour la performance du joint d’étanchéité mécanique que les faces des bagues d’étanchéité soient plates. Le joint n’assurera l’étanchéité que si les faces sont plates, lisses et perpendiculaires à l’arbre et le restent pendant le fonctionnement.

Pour cela, il faut un modèle solide et symétrique.

Si les faces du joint ne sont pas plates et perpendiculaires à l’arbre, il y aura une fuite, quels que soient les autres paramètres.

Un joint d’étanchéité bien conçu remplit sa fonction première qui consiste à empêcher toute fuite, mais a également une longue durée de vie.

2 RessortLe ressort charge les faces du joint d’étanchéité de façon à ce qu’elles soient en contact constant. Pendant le fonctionnement, toutefois, la force dominante pressant les faces l’une contre l’autre et fermant le joint est la pression exercée par le liquide.

3 Joints d’étanchéité secondairesLes joints d’étanchéité secondaires forment un joint stationnaire entre les bagues d’étanchéité et la structure de retenue. Ils sont nécessaires pour éliminer les fuites autres que celles qui passent par l’interface du joint.

Le joint secondaire pour un joint à ressort doit tenir compte d’une certaine flexion de l’arbre, d’un certain désalignement, de la dilatation thermique, etc. Étant donné qu’il doit pouvoir permettre de petits mouvements axiaux, on dit qu’il est « semi-dynamique ».

4 Mécanisme de verrouillage de coupleDans les garnitures mécaniques, la friction entre les faces de joint produit un couple entre les bagues d’étanchéité et la structure de retenue. Cela peut faire en sorte que la bague d’étanchéité stationnaire se mette à tourner ou que la bague d’étanchéité rotative devienne stationnaire. Cela peut être un problème, surtout au démarrage, après une longue période d’arrêt. Pour empêcher que cela se produise, les joints d’étanchéité Flygt ont des verrous pour couple mécanique tels que des goupilles et des rainures qui permettent d’ancrer fermement les bagues d’étanchéité à leur structure de retenue. Seuls les petits joints d’étanchéité se servent de la friction des joints toriques pour le verrouillage de couple.

4

2

1

4

Interface de scellement

Côté de la roue à aubes

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1.3 Fonction

1.3.1 La pellicule de lubrificationL’épaisseur de la pellicule de lubrification entre les faces de joint d’étanchéité est un facteur important qui détermine la performance d’une garniture mécanique. Un joint d’étanchéité ayant une épaisse pellicule de lubrification ne subit pratiquement aucune usure étant donné que la pellicule absorbe presque toute la charge de la force de fermeture et qu’il n’y a pratiquement aucun contact entre les faces mêmes du joint. Dans cette situation de « pleine pellicule de lubrification », la durée de vie du joint serait longue, mais la fuite serait importante.

Si la pellicule de lubrification est trop mince, les faces du joint d’étanchéité absorbent presque toute la charge en étant en contact direct l’une avec l’autre et sans avoir beaucoup d’aide de la pellicule de lubrification. Dans cette situation de « pellicule de lubrification limite », la fuite serait minime, mais la durée de vie du joint serait courte en raison d’une usure excessive.

Une garniture mécanique qui fonctionne bien a ce qu’on appelle une « pellicule de lubrification mixte ». Cela veut dire que la force de fermeture provenant du ressort et de la pression hydraulique est portée par la pellicule de lubrification hydrodynamique et le contact direct entre les faces du joint.

Pleine pellicule de lubrification

Pellicule de lubrification mixte

Pellicule de lubrification limite

Des faces de joint d’étanchéité parfaitement plates ne peuvent créer une pellicule de lubrification hydrodynamique adéquate entre elles. Mais les inévitables écarts microscopiques par rapport à la planéité parfaite des faces de joint sont suffisants pour créer une telle pellicule.

À mesure que la charge augmente sur les faces de joint, la « lubrification mixte » devient une « lubrification limite ». À un moment donné, la charge atteint un point critique où la pression de contact accrue du matériau provoque un blocage du joint d’étanchéité. Le point de charge critique dépend du matériau des faces du joint, du ratio d’équilibre et de la capacité du modèle de joint à dissiper la chaleur.

1.3.2 Facteurs de chargeLa charge des faces est déterminée par deux paramètres: la charge du ressort et le ratio d’équilibre.

La charge du ressortPour empêcher une fuite du joint d’étanchéité, la charge du ressort doit être assez élevée de façon à pouvoir surmonter les forces dynamiques et la force de friction des joints d’étanchéité secondaires semi-dynamiques. Par ailleurs, il ne faut pas que la charge du ressort soit tellement élevée qu’elle entraîne des niveaux inacceptables d’usure et de production de chaleur. Il y a donc peu de place pour la variation dans la charge du ressort.

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Le ratio d’équilibrePar conséquent, le ratio d’équilibre est le principal facteur déterminant une limite de pression pour les joints d’étanchéité. Ce ratio est le rapport entre la zone extérieure « Ah » de la bague d’étanchéité sur laquelle s’exerce la pression du liquide extérieur et la zone de la face du joint « A ». À la figure 1.2, on peut voir comment la limite de service augmente lorsque le ratio d’équilibre diminue. Ce ratio est déterminé par le modèle de joint d’étanchéité.

1.3.3 FuiteDans une garniture mécanique, il y a toujours un infime transport de liquide entre les faces. Ce liquide est nécessaire pour la lubrification. L’objectif n’est donc pas d’empêcher complètement le liquide de passer entre les deux faces de joint.

L’objectif consiste plutôt à garder la fuite de liquide à un niveau peu élevé et acceptable. Le critère le plus important pour obtenir la faible fuite nécessaire réside dans les faces de joint plates. Quels que soient les autres paramètres de conception d’un joint, si les faces ne sont pas plates, une fuite excessive est inévitable. Pour obtenir la planéité requise, les faces de joint doivent être usinées avec de très étroites tolérances et conçues de façon à rester plates sous une charge mécanique et thermique lorsqu’elles sont en opération.

Si ces conditions de base sont respectées, de très faibles taux de fuite peuvent être obtenus. La figure 1.3 montre un graphique indiquant la fuite maximale à laquelle on peut s’attendre pour les joints d’étanchéité Flygt. Il n’est pas possible de donner une valeur précise pour la fuite étant donné qu’elle varie d’un joint à l’autre et dépend fortement des conditions d’opération. La plupart des joints d’étanchéité auront une fuite se situant bien au-dessous de la valeur indiquée sur le graphique, tandis que certains atteindront ou dépasseront la limite de fuite si les conditions d’opération ne sont pas bonnes.

Les conditions d’opération qui ont une forte influence sur les fuites sont la vibration, les cavitations et les propriétés de scellement.

fig 1.3

fig 1.2

FUITE Pression 6 bars Température 40°C Vitesse décroissante 5m/s

DIAMÈTRE D’ARBRE

AhA

Charge de face Charge de face Charge de face

Limitede charge

Limite de service

Pressionde la pompe

Pressionde la pompe

Pressionde la pompe

Chargedu ressort

ÉquilibréNon équilibré

Ah

1 AhA 1 Ah

A 1

A Ah A Ah A

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1.4 Autres garnitures d’étanchéitéGarnitures souples Se trouvent couramment dans les pompes installées à sec.

Les principaux avantages sont la simplicité, la solidité et le faible coût. Toutefois, dans les pompes submersibles, ces garnitures ne conviennent pas car le taux de fuite est trop élevé et des réglages fréquents sont nécessaires. De plus, la présence d’abrasifs provoque une forte usure de l’arbre et raccourcit la durée de vie.

Joints à lèvreParfois appelé joint d’huile car empêcher les fuites d’huile est son premier domaine d’application, le joint à lèvre est simple, pas cher et compact. D’autres caractéristiques telles que la capacité de basse pression et la sensibilité à la contamination du liquide par particules rendent toutefois les joints à lèvre inadéquats pour leur utilisation comme joints d’étanchéité externes dans les pompes submersibles.

Parmi les produits Flygt, les joints à lèvre ne sont donc utilisés que pour retenir l’huile comme dans les boîtes d’engrenage dans les agitateurs.

Figure 1.6 Pression et limites de vitesse décroissante pour divers types de garnitures d’étanchéité.


fig 1.6

PRESSION

JOINT PRESSE

GARNITURE MÉCANIQUE

JOINT À LÈVRES

POINTS DE FONCTION POUR LES JOINTS FLYGT

VITESSE DÉCROISSANTE

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2 système de joints d’étanchéité Flygt

2.1 GénéralitésLa fiabilité d’un produit submersible ne sera jamais meilleure que la fiabilité de son système de joints d’étanchéité. Contrairement à ce qui se passe dans un équipement installé à sec, tout liquide qui fuit à travers les joints d’étanchéité s’accumulera dans la pompe ou dans l’agitateur et ne pourra pas être drainé pendant le fonctionnement. Pour que l’on puisse obtenir une longue durée de vie et une grande fiabilité, des exigences exceptionnelles sont imposées au système de joints d’étanchéité pour les produits submersibles.

Pour s’assurer que les joints d’étanchéité qu’elle utilise répondent à ces exigences, Flygt a décidé de concevoir et de fabriquer ces propres joints d’étanchéité. Étant donné que ces joints sont conçus seulement pour des produits submersibles, aucun compromis n’est nécessaire et les joints peuvent être entièrement optimisés pour cette seule utilisation.

Mis à part le faible taux de fuite, la conception des joints d’étanchéité prévoit une courte saillie pour l’arbre. Les verrous de couple et les commandes sont indépendants de la rotation de l’arbre et la pression de la pompe agit

comme une force de fermeture sur le joint.

Une autre caractéristique des joints Flygt est qu’ils sont polyvalents. L’objectif ultime est qu’un seul et même joint puisse supporter toutes les applications. Par conséquent, le joint extérieur a toujours des faces dures et des parties en caoutchouc qui tolèrent des fortes températures, même si la pompe est utilisée pour pomper de l’eau à boire. Avec un seul joint d’étanchéité standard, compatible avec la plupart des pompes ou agitateurs, le choix du joint d’étanchéité est simple.

De plus, le fait que la conception et la fabrication des joints se fassent à l’intérieur de l’entreprise permet de répondre rapidement et avec exactitude aux questions et aux problèmes d’application que les clients peuvent avoir.

Le fait qu’Flygt soit le plus gros producteur mondial de pompes submersibles et d’agitateurs en fait également le plus gros fabricant de garnitures mécaniques. Chaque année, des centaines de milliers de joints d’étanchéité sont produits, ce qui fournit une base plus qu’adéquate pour un processus continu de recherche et développement.

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Chambre d’inspection – Toute fuite de joint interne est recueillie dans la chambre d’inspection, un compartiment séparé du reste de l’unité d’entraînement.

Ensemble de garnitures Plug-in™

Deux garnitures mécaniques dans une seule unité facile à manipuler.

Détecteur de fuite

Le détecteur de fuite à flotteur FLS10 décèle toute fuite de joint interne possible et produit une alarme avant que la fuite n’atteigne un niveau dommageable.

Liquide tampon – Le liquide tampon lubrifie et refroidit les joints d’étanchéité. Dans les pompes qui ont un système de refroidissement interne, il sert également de liquide de refroidissement pour l’unité d’entraînement.

Spin-out™ – Cavité de joint à rainure à spirale qui entraîne les particules abrasives loin des faces du joint et à l’extérieur de la pompe.

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2.1.1 Schéma de base

Le schéma de base du système de joints d’étanchéité est le même pour tous les produits Flygt : un joint extérieur, un boîtier de joints avec liquide tampon, et un joint intérieur. Les deux principales composantes du système de joints d’étanchéité sont les garnitures mécaniques extérieures et intérieures. Elles ne doivent pas être considérées comme un joint primaire et un joint secondaire, mais plutôt comme deux joints d’étanchéité indépendants ayant des fonctions quelque peu différentes. Le joint extérieur est exposé à un environnement rude et doit pouvoir résister au colmatage par matières fibreuses, aux particules abrasives dures, aux milieux chimiquement agressifs, à la haute pression, aux impacts, etc. Par conséquent, les joints extérieurs sont généralement conçus de façon à être solides et à pouvoir supporter des situations extrêmes. Des faces dures sont la seule solution pour le joint extérieur.

Le joint intérieur fonctionne dans un environnement contrôlé qui est moins dur. Étant donné qu’il n’y a pas de particules abrasives dans le liquide tampon, des faces de carbone peuvent être utilisées comme solution moins chère que les faces dures. Le carbone présente l’avantage d’avoir d’excellentes propriétés coulissantes, mais il n’est pas aussi durable que les autres matériaux de face de joint d’étanchéité.

2.1.2 Schéma avec système de refroidissement

Joint intérieur

Liquide tampon

Joint extérieur

Roue à aubes

Les unités d’entraînement de nouvelle génération peuvent être dotées d’un système de refroidissement interne facultatif. Le système de refroidissement est isolé de la pompe et activé par une hélice située entre le joint intérieur et le joint extérieur dans l’unité de joint. Même avec cette fonction additionnelle, le schéma de base du système de joints d’étanchéité est le même que celui des unités d’entraînement sans système de refroidissement interne.

Le liquide tampon est utilisé comme liquide de refroidisse-ment et le boîtier des joints est élargi pour inclure des canaux de refroidissement. Les joints disposant d’une hélice de système de refroidissement sont également utilisés dans les produits qui n’ont pas de système de refroidissement interne. Pour ces produits, la seule fonction de l’hélice est de fournir une lubrification et un refroidissement au joint intérieur.

Les unités d’entraînement de nouvelle génération sont équipées d’une chambre d’inspection située entre le boîtier des joints et le boîtier de stator. Le liquide de fuite passant à travers le joint intérieur est recueilli dans cette chambre où il ne peut endommager le moteur. La chambre peut être inspectée pour la détection de fuite au moyen d’un bouchon d’inspection.

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2.1.3 Cavité traditionnelle du joint d’étanchéité

L’usure dans la cavité du joint d’étanchéité est un problème courant dans les applications ayant des particules abrasives. Même une petite concentration de particules peut causer une usure sérieuse dans une situation de fonctionnement en continu en endommageant la cavité du joint et le joint lui-même. L’usure est causée par les particules qui sont prises dans la partie intérieure de la cavité, bloquées par l’interaction entre le courant limite et la force centrifuge.

Le flux d’une mince couche du média près d’une surface est affecté par cette surface.

• Les surfaces rotatives amènent un courant limite radialement vers l’extérieur.

• Les surfaces non rotatives amènent le courant limite radialement vers l’intérieur.

Les particules sont centrifugées radialement vers l’extérieur dans le courant limite allant vers l’intérieur, qui les transporte dans la partie intérieure de la cavité du joint. Le courant sortant qui circule le long de l’arbre ne transporte pas les particules jusqu’à l’extérieur étant donné qu’elles sont de nouveau centrifugées radialement vers l’extérieur dans le courant limite se dirigeant vers l’intérieur.

Les particules sont bloquées dans la partie intérieure de la cavité du joint, ce qui cause de l’usure sur les parois de la cavité et les faces du joint.

2.1.4 Cavité de joint d’étanchéité de type Spin-out Les particules allant vers l’intérieur sont attrapées par les rainures spirales. La force centrifuge bloque les particules dans les rainures et la rotation générale du liquide dans la cavité du joint les transporte le long de la spirale vers l’extérieur en direction de la roue à aubes.

Le système Spin-out est efficace pour les particules abrasives de 0,05 mm et plus. Puisque l’usure érosive sur les surfaces exposées est causée par des particules de ce spectre de dimensions, l’usure n’est pas simplement réduite, mais pratiquement éliminée.

L’usure sur les faces de joint est causée par des plus petites particules, qui ne sont pas efficacement éliminées par le système Spin-out. Donc l’usure n’est pas éliminée, mais elle est considérablement réduite.

Particules expulsées par la cavité de joint d’étanchéité de type Spin-out

Usure dans une cavité traditionnelle de joint d’étanchéité

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2.1.6 Arbre courtContrairement aux joints d’étanchéité standard, les joints Flygt ne doivent pas pouvoir s’insérer dans des cavités étroites conçues pour des joints presse-étoupe. Libérés de cette contrainte, les modèles Flygt peuvent utiliser un espace radial pour leurs composantes. Cela veut dire que les bagues d’étanchéité, les ressorts et les joints toriques peuvent être adéquatement dimensionnés et que les joints d’étanchéité peuvent être courts.

Si le joint est court, l’arbre peut également être court. Un arbre court présente un avantage particulier lorsque des charges radiales sont présentes comme dans des volutes de pompe. Les déflexions de la roue et les charges sont réduites, ce qui améliore la performance et allonge la durée de vie du produit.

2.1.7 Verrouillage mécanique de couple

Les joints Flygt ne dépendent pas de la friction du caoutchouc pour la transmission du couple entre l’arbre et la bague d’étanchéité. En effet, il y a toujours un dispositif mécanique qui assure un entraînement positif. Ce système est un peu plus coûteux, mais beaucoup plus fiable.

Étant donné que les joints de caoutchouc statiques Flygt ne doivent pas servir de couples de serrage, ils ne doivent pas être attachés fermement. Cela facilite autant l’assemblage que le démontage.

2.1.5 Force de fermeture positiveDans les produits Flygt, les joints sont conçus de telle façon que la pompe et la pression de submergence agissent comme une force de fermeture sur les faces du joint et non pas comme une force d’ouverture.

Une force de fermeture positive est essentielle pour que le joint puisse supporter des pressions élevées. Si la force était négative, le joint s’ouvrirait comme une soupape de décharge à partir d’une certaine pression et perdrait tout son effet d’étanchéité.

En pratique, l’utilisation de joints avec une force de fermeture positive signifie que les produits Flygt peuvent être soumis à des plus grandes profondeurs et être reliés en série sans risque de défaillance soudaine de joints d’étanchéité.

2.1.8 Le boîtier de jointLe liquide se trouvant dans le compartiment entre les joints a trois fonctions principales : lubrification, refroidissement et émulsification en cas de fuite.

Les fonctions de lubrification et de refroidissement sont assez évidentes. Sans ces fonctions, les faces de joint deviendraient rapidement trop chaudes et se bloqueraient. Le tampon est également là pour diluer et suspendre les liquides et les particules qui pourraient couler à travers le joint d’étanchéité. Sans cela, ces contaminants pourraient former des dépôts qui bloqueraient ou endommageraient le joint. Le volume d’air agit comme un tampon de pression pour réduire la différence de pression résultant de la dilatation thermique et d’une fuite.

FORCE DE FERMETURE POSITIVE

FORCE DE FERMETURE NÉGATIVE

Force de fermeture

Pression pompe

Le joint s’ouvre

Force de fermeture

Pression pompe

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FS Type BLe joint d’étanchéité à soufflet est un joint secondaire situé entre l’arbre et la bague d’étanchéité rotative. Le joint à soufflet est une construction fiable et solide qui est utilisé dans les pompes B d’Flygt de depuis de nombreuses années. Le seul ressort hélicoïdal ainsi que le joint secondaire en forme de soufflet réduisent grandement le risque d’entrave au mouvement du ressort et puisqu’il y a toujours un contact de métal contre métal avec le bac à huile, la dissipation de la chaleur se fait toujours bien.

Type GG comme « Griplock », en référence au système de blocage d’arbre. La garniture peut être montée sur un arbre non rainuré, mais elle ne s’appuie pas sur le frottement du caoutchouc pour la transmission du couple. Son boîtier à ressort ouvert lui permet de résister aux obstructions, et les transmetteurs de couple protégés par du caoutchouc la rendent adaptée aux liquides abrasifs. Cette robuste garniture est une garniture d’arbre destinée à un usage général, convenant à la plupart des applications Flygt normales. Ce nouveau produit de la famille des joints Flygt remplace les anciennes garnitures pour les arbres de 20 à 35 mm.

FS Type ILe joint d’étanchéité à ressort interne occupe une position protégée entre l’arbre et les anneaux d’étanchéité. Ce modèle a d’abord été conçu pour la pompe 2201, mais il a gagné en popularité et est maintenant aussi utilisé dans la pompe C à cause de sa forte résistance au colmatage.

FS Type MLe joint d’étanchéité à ressorts multiples se retrouve dans les grandes pompes et turbines et sert également de ressort interne dans les produits de taille moyenne. Pour les grands diamètres d’arbres, la configuration à ressorts multiples est un modèle très efficace qui donne des joints courts et non compliqués causant rarement des problèmes.


2.2 Types de joints d’étanchéité

Type B

Type G

Type I

Type M

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FS Type OLe joint à ressort hélicoïdal ouvert est utilisé dans les petites pompes B. Il s’agit d’un modèle simple et durable qui peut supporter d’être malmené. Le ressort unique, le joint torique à montage flexible et les anneaux d’étanchéité bien dimensionnés assurent une longue durée de vie dans toutes les applications courantes.

FS Type PLe joint Plug-in a un certain nombre de caractéristiques qui le rendent plus facile à manipuler que les joints traditionnels. La garniture comprend un joint intérieur et un joint extérieur en une seule unité qu’il suffit d’insérer dans le produit sans l’aide d’aucun outil spécial. Le joint est conçu de façon à pouvoir résister à l’usure et au colmatage et convient à toutes les applications ainsi qu’aux environnements les plus durs. Le joint Plug-in est standard dans tous les nouveaux produits.

FS Type SLe joint de manchon est un modèle qui a fait ses preuves et qui est utilisé dans les agitateurs et les pompes C de taille moyenne. Étant donné que le ressort est placé dans le bac à huile et que l’extérieur est lavé, le joint de manchon a une excellente résistance au colmatage et à l’usure.

Il existe également une forme inversée de ce joint, dans laquelle la bague rotative a une forme de manchon et qui est utilisée dans les pompes 2151 et 2084.

FS Type TLes caractéristiques du joint « tube seal », telles que des bagues d’étanchéité solides, un extérieur lavé, un ressort protégé et un contact métal contre métal avec le bac à huile, lui fournissent une durabilité remarquable, même dans les environnements les plus durs.

Type O

Type P

Type S

Type T

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Joint intérieur

Roue

Ressorts

Joint extérieur

Manchon de protection de l’arbre

2 système d’étanchéité Flygt

Le joint d’étanchéité Plug-inLe dernier membre de la famille des joints Flygt est la garniture « Plug-in ».

La garniture Plug-in est une unité qui incorpore un joint intérieur et un joint extérieur dans une seule unité facile à manier. Tout comme les joints simples traditionnels, le joint intérieur et le joint extérieur fonctionnent indépendamment l’un de l’autre et forment un véritable système à double joint. Un avantage évident de la garniture Plug-in est la simplicité de la manipulation d’une seule unité au lieu de plusieurs bagues d’étanchéité et d’autres composantes. Mais ce qui est plus important peut-être est le fait que les faces de joint sont en contact constant l’une avec l’autre, depuis la chaîne de production, ce qui ne permet aucune contamination pendant l’utilisation.

La garniture Plug-in est conçue pour être un joint universel pour tous les produits Flygt et pour pouvoir supporter tous

les types de milieux pompés. Elle est résistante au colmatage et à l’usure et a une excellente capacité de refroidissement pour le joint intérieur et le joint extérieur.

La garniture Plug-in est la seule qui soit disponible pour tous les nouveaux produits, à partir de la série des agitateurs 4600. La gamme des garnitures Plug-in comprend des joints ayant de 20 à 80 mm de diamètre d’arbre. La paire des bagues d’étanchéité extérieures est disponible en WCCR et SiC; la paire intérieure est disponible en WCCR et en WCCR/céramique pour les petits modèles. L’unité de joints a une puissante pompe de refroidissement intégrée pour les produits ayant un système de refroidissement interne.

Les garnitures Plug-in ne peuvent pas être démontées et réassemblées.

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Joint intérieur

Roue

Ressorts

Joint extérieur

Manchon de protection de l’arbre

Garnitures classiques

Même les meilleures garnitures mécaniques peuvent présenter des performances individuelles très différentes. Pour la majorité des garnitures, le taux de fuite par minute est à peine perceptible sur une longue durée, tandis que d’autres peuvent présenter des fuites susceptibles d’entraîner une défaillance prématurée du produit. Le pire scénario en matière de performances de la garniture est souvent celui qui sert à déterminer la fréquence d’entretien. L’amélioration des performances de la garniture renforce directement la fiabilité du produit.

Étanchéité active

L’étanchéité active règle le problème des écarts de performances en éliminant totalement les fuites pour l’ensemble des garnitures. Les garnitures pompent activement le fluide en continu du côté basse pression vers le côté haute pression, préservant efficacement le boîtier du stator de la fuite. Les surfaces d’étanchéité ont été modifiées pour ne pas agir seulement comme une barrière antifuite classique dans une garniture classique, mais pour faire également faire office de micro pompe, si nécessaire. Les fuites passant par la barrière classique sont immédiatement pompées vers le côté haute pression de la garniture par des rainures génératrices de pression. La garniture active ne peut être utilisée que dans la position intérieure, entre le compartiment tampon du fluide et l’unité motrice. Si elle était employée en position extérieure, le fluide du tampon serait envoyé dans le liquide pompé.

Les rainuresLes éventuels liquides présents dans le diamètre interne de la garniture sont transportés, le long des rainures en spirale, vers la partie externe de la surface d’étanchéité par un mouvement relatif entre la partie fixe et la partie en rotation. La pression du fluide augmente le long de la rainure du fait de la viscosité, ce qui provoque un retour du liquide vers le côté haute pression de la garniture et bloque efficacement les fuites du compartiment tampon vers le boîtier du stator.

2.4 Étanchéité active

Étanchéité active appliquée dans une garniture enfichable. Le fluide s’écoulant du tampon vers le boîtier du stator est immédiatement pompé vers le compartiment tampon. Répartition de la pression sur une surface de garniture rainurée.

2 système d’étanchéité Flygt

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3 matériaux

3.1 Matériaux des anneaux des garnitures mécaniquesLe choix du matériau a une importance vitale pour la performance des garnitures. Pour une forte résistance à l’usure, il faut suivre la règle de base selon laquelle le matériau doit être plus dur que les particules présentes dans le milieu pompé. Il faut donc que le matériau des anneaux des

garnitures extérieures soit très dur, mais cela ne suffit pas. Un bon matériau doit également avoir de bonnes propriétés coulissantes, une forte rigidité, une conductivité thermique élevée et une faible dilatation thermique. De plus, il faut qu’il soit chimiquement compatible avec le milieu.

Seuls le carbure métallique, le carbure de silicium et l’oxyde d’aluminium répondent aux exigences d’utilisation dans les joints extérieurs des produits Flygt.

• Dureté élevée

• Rigidité élevée

• Bonne propriété coulissante

• Conductivité thermique élevée

• Dilatation thermique faible

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3 matériauxDensité [g/cm3] 14Dureté [HV3] 1300Rigidité [GPa] 600Résistance à la flexion [MPa] 2600Conductivité thermique [W/mK] 100Limites de pH [pH] 3–14

Densité [g/cm3] 3,1Dureté [HV3] 2700Rigidité [GPa] 420Résistance à la flexion [MPa] 390Conductivité thermique [W/mK] 100Limites de pH [pH] 0–10

Carbure métallique résistant à la corrosion(WCCR)

Carbure de tungstène résistant à la corrosion (WCCR)

La teneur moderne du WCCR a été élaborée de façon à combiner les propriétés coulissantes remarquables du carbure de tungstène cémenté cobalt (WCCo) et la résistance à la corrosion de l’ancienne teneur du WCCR. Le nouveau WCCR combine les meilleures propriétés des anciennes teneurs du carbure de tungstène. Le résultat est un matériau résistant à la corrosion ayant d’excellentes propriétés coulissantes, qui permet une charge de face élevée et donne une bonne performance à l’essai. Sa force, sa rigidité et sa dureté élevées constituent un grand avantage, qui donne aux bagues d’étanchéité une grande stabilité de forme et permet aux faces de joint de rester plates.

La bonne conductivité thermique dissipe la chaleur produite et l’éloigne des faces de joint et empêche la pellicule de lubrification dans l’interface du joint étanchéité de s’évaporer.

Le WCCR est un matériau à usages multiples, qui convient le mieux pour les anneaux de garnitures, dans tous les milieux, à l’exception des milieux fortement acides et de ceux ayant un contenu élevé en chlorure.

Carbure de silicium (RSiC)

Le carbure de silicium est commercialement disponible en trois teneurs différentes : fritté, transformé et lié par réaction. Flygt a choisi de n’utiliser que le carbure de silicium lié par réaction car ses propriétés de coulissement, d’usure et de stabilité dimensionnelle sont supérieures.

Le carbure de silicium a plusieurs bonnes qualités qui le rendent très adéquat pour des anneaux de garniture. Sa haute conductivité thermique et sa capacité d’autolubrification donnent une grande capacité de charge à la surface. Étant donné que c’est le matériau le plus dur pour anneaux de garnitures, sa résistance à l’usure abrasive est excellente. De plus, le carbure de silicium a une bonne résistance aux liquides acides et aux liquides de chlorure. Par contre, il peut avoir une faible force mécanique et une faible résistance aux liquides alcalins.

Principalement à cause de sa fragilité et du fait que ses propriétés coulissantes ne sont pas assez bonnes, le carbure de silicium est toujours le deuxième choix après le carbure métallique pour les produits Flygt et il est surtout utilisé lorsque les propriétés corrosives du liquide l’exigent.

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Oxyde d’aluminium (Al203)

L’oxyde d’aluminium est dur, chimiquement inerte et relativement peu cher. Ces qualités en ont fait un matériau populaire pour anneaux de garnitures. Du point de vue économique, il est faisable de concevoir des bagues d’étanchéité en oxyde d’aluminium en un seul morceau, ce qui présente des avantages sur le plan du rendement en matière de fuite et d’usure.

Le désavantage de l’oxyde d’aluminium réside dans ses propriétés coulissantes inférieures, par comparaison avec le carbure métallique et le carbure de silicium. Cela limite son utilisation aux applications à faibles vitesse et pression.

Pour autant que les limites ne soient pas dépassées, c’est un bon matériau pour anneaux de garnitures.

Carbone(CSb)

Bien que le carbone ne soit pas suffisamment dur pour être utilisé dans des joints extérieurs, ses excellentes propriétés coulissantes et sa capacité à se conformer à sa contre-face plus dure rendent son utilisation adéquate dans des joints intérieurs.

Un inconvénient important est sa faible capacité à supporter un fonctionnement continu pendant de longues périodes. Les bagues d’étanchéité spécialement grandes ont tendance à faire des boursouflures en surface après quelque deux mille heures de fonctionnement. Par conséquent, le carbone n’est utilisé que dans les petits joints d’étanchéité.

Contrairement aux autres matériaux, le carbone peut supporter des essais à des faibles vitesses en raison des propriétés d’autolubrification du graphite. Flygt n’utilise que du carbone à haute température puisque, à part la durabilité à haute température, ses caractéristiques d’usure et sa stabilité dimensionnelle sont supérieures.

Densité [g/cm3] 3,8Dureté [HV3] 1500Rigidité [GPa] 360Résistance à la flexion [MPa] 300Conductivité thermique [W/mK] 25Limites de pH [pH] 0–14

Densité [g/cm3] 2,5Dureté [HV3] 100Rigidité [GPa] 20Résistance à la flexion [MPa] 80Conductivité thermique [W/mK] 20Limites de pH [pH] –

21

3 matériaux

3.2 ÉlastomèresPour les joints statiques, deux variétés de caoutchouc prédominent :

Le nitrile (NBR) et le caoutchouc fluorocarbone (FPM), fréquemment distribué sous la marque Viton®.

Le caoutchouc nitrile(NBR)

Le NBR a de très bonnes propriétés mécaniques telles que la résistance au déchirement et l’élasticité; il présente également une bonne résistance à l’huile et à l’eau.

Les inconvénients du NBR sont ses limites de résistance à la température (110°C) d’une part, et aux acides puissants, d’autre part.

Le NBR est noir et ne comporte aucun marquage.

Le caoutchouc fluorocarbone(FPM)

Le FPM est généralement le choix standard en matière de pièces en caoutchouc pour les joints d’étanchéité. Le FPM peut être utilisé jusqu’à 250°C et ne craint généralement pas la plupart des acides et autres alkalis, à l’exception notable des alkalis très puissants.

Les propriétés du FPM n’atteignent pas néanmoins celles du NBR : le FPM est plus sensible aux dommages mécaniques.

Afin de faciliter son identification, le FPM est de couleur verte; il peut également être noir avec un point violet.

Le caoutchouc perfluoré (FFKM)

Dans les milieux extrêmement agressifs, le nitrile ou le Viton® ne présentent pas une résistance chimique suffisante. Pour ces milieux, certains joints d’étanchéité sont disponibles avec des pièces en caoutchouc FKM. Le FKM est un matériau couteux, qui résiste à la plupart des agents chimiques et à des températures pouvant atteindre 240°C.

22

3.3 Autres matériaux D’autres composantes de joints d’étanchéité, tels que les ressorts et les dispositifs de retenue, sont faits de matériaux qui conviennent à tous les types de pompes ou d’agitateurs. Les matériaux en acier inoxydable et en polymère sont les plus répandus en raison de leur résistance à la corrosion.

Les composantes qui ne sont pas exposées au milieu peuvent être composées d’autres matériaux moins résistants à la corrosion, comme le bronze et l’aluminium.

L’acierLa majorité des pièces en acier que l’on trouve dans les joints d’étanchéité sont en acier inoxydable. Les deux types principaux étant :

A) AISI 302/304 : un alliage chrome/nickel qui peut résister à la plupart des liquides en contact avec les produits Flygt. Le contenu plus élevé en carbone de l’AISI 302 en fait un matériau plus particulièrement indiqué pour les ressorts et les serre-clips, alors que le 304 sera plus indiqué pour les pièces en tôle.

B) AISI 329 : Outre le chrome et le nickel, cet alliage contient également du molybdène et peut par conséquent mieux résister aux chlorures et aux acides.

Les polymèresSeul un type de plastique est utilisé dans les joints d’étanchéité Flygt :

Le polysulfure de phénylène (PPS)

D’une grande résistance, il présente une excellente stabilité dimensionnelle, des propriétés élevées d’usure et une excellente résistance aux produits chimiques.

Il résiste à des températures plus élevées que le nitrile, sa limite de température se rapprochant de celle du Viton®.

23

3 matériaux

0 = Aucun effet

1 = Effet mineur à modéré

2 = Effet extrême. Non recommandé!

Vous trouverez les détails complets de résistance aux liquides spécifiques sur CREST (la base de données informatique d’Flygt qui répertorie les résistances aux différents produits chimiques)

*Les joints en carbure de tungstène anticorrosion (WCCR) peuvent être affectés par la corrosion galvanique dans l’eau de mer, en fonction du matériau entourant les pièces.

Garnitures mécaniques Élastomères Autres matériaux

Table de compatibilité

Eaux usées 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Eau douce 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Eau de mer 1* 0 0 0 0 0 0 0 0

Abrasif 0 0 1 2 - - - - -

pH<3 1 0 0 2 2 0 1 0 0

3<pH<6 0 0 0 2 0 0 0 0 0

6<pH< 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0

pH>10 0 2 0 2 0 1 0 0 0

Solvants 0 0 0 0 1 0 0 0 0

Huile moteur 0 0 0 0 0 0 0 0 0

R WCC

R

S RSiC

A AI 2O

3

C CSb

N NBR

F FP

M

S AISI

302/3

04

H AISI

316/3

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P PPS

3.4 Sélection de joints d’étanchéitéPlusieurs joints peuvent convenir à la plupart des produits en position extérieure, ainsi que dans certains cas, en position intérieure. Le matériau standard de garniture mécanique utilisé dans les produits Flygt est le carbure de tungstène anticorrosion.

D’autres matériaux de garniture mécanique sont fréquemment proposés, qui peuvent résister à des milieux particulièrement agressifs ou convenir à un budget plus limité. Pour certains produits, des joints très robustes seront proposés à la place de la version standard du joint

d’étanchéité. Tous les joints d’étanchéité disponibles pour un certain produit figurent dans la table de sélection des joints d’étanchéité d’Flygt. Celle-ci peut être consultée sur l’Intranet d’Flygt.

Le code de classification présenté dans la table pour chaque joint d’étanchéité fournit l’information concernant la performance et la compatibilité des matériaux et des différents types de joints, en fonction des milieux.

La description des différents types de joints, proposée dans les pages 14 et 15, fournit des indications complémentaires relatives à la sélection des modèles.

24

4 entretien et maintenance

4.1 EntretienFlygt recommande un programme de maintenance préventive comportant des opérations d’entretien principal et intermédiaire, à intervalles réguliers. Les intervalles d’inspection et d’entretien sur le système de joints d’étanchéité peuvent varier en fonction du produit et des conditions d’utilisation. Les intervalles appropriés sont spécifiés dans le manuel de maintenance et d’entretien du produit.

Produits utilisant de l’huile comme liquide tamponLors de l’inspection de l’huile, il est important de réaliser que l’eau qu’elle contient n’est pas nuisible au fonctionnement du joint, quel que soit son niveau. La teneur en eau est simplement indicatrice du taux de fuite du joint extérieure. La présence d’un peu d’eau dans l’huile est normale du fait que les garnitures mécaniques, tout comme les joints d’étanchéité dynamiques, n’éliminent pas complètement les fuites, mais les limitent à un niveau infime. Si la teneur en eau de l’huile indique une fuite à travers le joint extérieur, laquelle dépasserait le taux de fuite indiqué en figure 1.3, alors il importe de changer l’huile et le joint extérieur. L’eau se sépare naturellement de l’huile si elle n’est pas agitée/mélangée, de sorte que sa quantité peut être aisément mesurée.

Si de l’huile a pénétré dans le joint intérieur et fuit dans la chambre du stator à un taux dépassant celui indiqué en figure 1.3, il importe de purger la fuite et de remplacer le joint intérieur.

Produits utilisant de l’éthylèneglycol ou de l’eau comme liquide tampon Le contenu liquide dans le regard d’inspection doit être vérifié à intervalles réguliers, tels que spécifiés dans le manuel d’entretien.

À moins que le détecteur de fuite situé dans le regard d’inspection ait déclenché l’alarme dans l’intervalle d’entretien spécifié, la seule mesure requise est de retirer le liquide accumulé. Si la fuite a déclenché l’alarme avant la fin de l’intervalle d’entretien, le liquide doit être retiré et le joint remplacé.

Vérifier le niveau du liquide tampon. S’il est bas, remplir à nouveau le contenant jusqu’au niveau recommandé pour le produit.

Ne jamais démonter un joint si cela ne s’avère pas nécessaire. Pendant le fonctionnement du produit, les surfaces scellées s’usent mutuellement par frottement, créant ainsi des cannelures symétriques. Une fois le joint démonté, ces cavités

ne sont plus symétriques. Les fuites ne peuvent alors plus être évitées. Concrètement, cela signifie qu’un joint qui a fonctionné plus d’une semaine avant d’être démonté doit être remplacé par un nouveau joint.

Fonctionnement à secSi la pompe doit être testée à sec après sa mise en service, les joints ne doivent, en aucun cas, fonctionner sans liquide tampon. La chaleur générée par les surfaces scellées peut rapidement détruire les joints s’il n’y a pas de liquide tampon pour refroidir et lubrifier l’ensemble. Si la chambre d’étanchéité contient la bonne quantité de liquide, les joints peuvent fonctionner sans refroidissement de la part du milieu de pompage. Les joints pour des diamètres d’arbre supérieurs à 90 mm doivent être limités à un maximum de 15 minutes de fonctionnement sans refroidissement extérieur.

FuitesLe taux de fuite le plus élevé, estimé pour un joint est indiqué à la figure 1.3 de la page 7 et peut être exprimé à hauteur de 0,05 ml/h pour chaque 25 mm de diamètre; p.ex. : la fuite la plus importante pour un joint de 150 mm sera estimée à 0,3 ml/h. Les fuites ainsi calculées doivent être interprétées comme très approximatives. On peut s’attendre, en effet, à un taux de fuite plus élevé que prévu si la pompe tourne à haute vitesse et/ou pression, mais les approximations figurant dans le tableau permettront néanmoins de déterminer si la fuite est raisonnable ou excessive. Le taux de fuite des joints d’étanchéité varie selon les modèles utilisés. Le taux moyen de fuite pour une population de joints est bien en-deçà de celui indiqué dans le graphique.

Les diagnostics d’anomalies de la page 24 permettent d’identifier la cause de la défaillance d’un joint d’étanchéité et la manière d’éviter le problème. Une fuite importante n’est pas nécessairement due au joint lui-même ou à quoi que ce soit dans son voisinage. Par ailleurs, les conditions d’utilisation de l’unité de pompe doivent être prises en considération. Les dysfonctionnements opérationnels qui ont un impact négatif sur la performance du joint sont :

• les vibrations

• les cavitations

• les arrêts et redémarrages fréquents

• les autres événements opérationnels fréquents tels que les hausses brutales de température et de pression. Il importe par conséquent de limiter ces variations à un minimum.

25


4.2 Diagnostic d’anomaliesLes fuites sont souvent attribuées à la cause fourre-tout du « mauvais joint ». La défaillance d’un joint peut néanmoins avoir de nombreuses causes différentes.

La fuite peut même être due à tout à fait autre chose que la garniture mécanique. Les vis d’inspection et les joints statiques peuvent également être des sources possibles d’infiltration. Si la cause est dûment identifiée, la probabilité d’une réparation concluante en sera grandement améliorée.

Est suggérée ci-après, une liste des problèmes de joint potentiels, ainsi que des conseils sur les mesures appropriées à prendre.

Anomalies des garnitures mécaniques

CorrosionSe retrouve exclusivement sur les surfaces scellées en carbure métallique. On l’identifie en grattant la surface de scellement avec une lame. Si des particules se détachent, la surface du joint est corrodée.

Mesures :• Vérifier la « Table de sélection des joints d’étanchéité » et la

« Table de compatibilité » de la page 22, afin de sélectionner un joint plus résistant à la corrosion.

Fissures thermiquesCausées par des surcharges thermiques, elles-mêmes résultant d’un fonctionnement à sec prolongé ou d’un excès de pression sur la surface scellée. L’excès de charge sur les surfaces peut, à son tour, être causé par un ressort compressé entièrement en raison d’un mauvais montage (ou de mauvaises dimensions de montage), ou d’une pression du milieu dépassant le seuil de pression que le joint peut endurer.

Mesures :• Vérifier le montage du joint.

• Vérifier ses conditions d’utilisation.

• Si les surfaces des garnitures sont faites d’oxyde d’aluminium, remplacez-les par du carbure métallique ou du carbure de silicium.

• Utiliser des capteurs de niveau afin d’éviter le fonctionnement à sec.

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DésalignementCausé le plus souvent par un anneau de scellement mal positionné.

La photo montre un anneau de scellement stationnaire qui a été soit monté incorrectement soit sorti de sa position initiale en raison d’une pression trop élevée dans la chambre d’huile.

Mesures :• Vérifier le montage et les pièces de retenue.

• Vérifier que l’arbre tourne librement (voir « Gauchissements de l’arbre », page 29).

Piqûres de corrosion ou cloquageSe rencontrent sur les surfaces en carbone et se produisent généralement sur des pompes qui fonctionnent en continu.

Mesures :• Remplacer les surfaces des garnitures par du carbure

métallique.

Marques de glissementApparaissent sur la face arrière de l’anneau de scellement et indiquent que celui-ci a opéré un mouvement de rotation par rapport à sa structure de retenue (alors qu’il aurait dû demeurer stationnaire).

Mesures :• Vérifier le montage et les verrous du couple.

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Anomalies des joints toriques

Attaque chimiquekApparaît sous la forme de fissures, de décoloration ou d’augmentation de volume. Une augmentation de volume peut se manifester sous la forme d’extrusions et de déformations.

Mesures:• Vérifier le milieu et sélectionner un matériau compatible.

Déformation irréversibleLe joint torique ne retrouve plus sa forme originale après avoir été désassemblé. La cause en est souvent une température trop élevée.

Mesures:• Vérifier que le volume d’huile n’est pas trop bas et si la

garniture intérieure est affectée.

DéchirementS’explique généralement par un montage sans lubrifiant et/ou une extrémité acérée des composants entourant le joint torique. Toujours utiliser de la graisse en quantité suffisante pour monter les joints d’étanchéité et lisser les surfaces alentour avec de la toile d’émeri avant l’assemblage.

Mesures:• Remplacer les joints toriques.

• Vérifier qu’il n’y a pas d’extrémités acérées dans la chambre du joint torique.

Usure mécaniqueOu un aspect « brûlé » est généralement dû à une mauvaise rotation entre l’anneau de scellement et sa structure de retenue.

Mesures:• Vérifier le montage et les verrous du couple.

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Anomalies des autres pièces

Ressort briséGénéralement suite à un désalignement angulaire de l’anneau de scellement stationnaire par rapport à l’arbre. Ce qui contraint l’anneau à ressort à constamment altérer sa position, entraînant à la longue la fatigue et la rupture de l’anneau. Une attaque chimique peut également entraîner le bris.

Mesures:• Vérifier le montage.

• Vérifier les propriétés corrosives du milieu et sélectionner les matériaux correspondant.

• Vérifier que l’arbre tourne librement en vertu des « gauchissements de l’arbre », page 29.

ColmatageSe produit lorsque la surface à ressort n’exerce plus de pression contre la surface opposée, parce que son ressort et/ou son joint statique semi-dynamique est bouché par des débris.

Mesures:• Remplacer par un concept plus résistant au colmatage.

• Envisager le rinçage des joints.

Ressort bloquéCausé par l’usure entre les pièces en mouvement et statiques autour du ressort. Il est particulièrement important de vérifier cette partie lors du remplacement des joints de type S, parce que la partie du ressort n’est pas comprise dans l’unité de remplacement.

Mesures:• Remplacer ou polir les pièces usées.

• Vérifier que l’arbre tourne librement en vertu des « gauchissements de l’arbre », page 29.

29


Vis d’inspectionPeuvent être aisément oubliés comme source de fuite.

Mesures:

• Vérifier l’état des joints toriques et des vis.

• Les remplacer si nécessaire.

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Gauchissement de l’arbreNuisibles à la performance des joints d’étanchéité et doivent être maintenus à un strict minimum.

Mesures:

• Vérifier l’arbre et le support du joint en vertu de la figure 4.2.

Diamètre de l’arbre*

mm

Gauchissement max.mm

A B C

≤ 35 0,03 0,1 0,1

45-80 0,05 0,03 0,1

≥ 90 0,05 0,1 0,1

*à la position de la garniture

fig 4.2

31


4.3 Montage des joints d’étanchéitéBien que les anneaux de scellement soient constitués de matériaux extrêmement durs comme le carbure de tungstène ou de silicium, ils doivent néanmoins être manipulés avec soin. L’extrême tolérance de planéité des surfaces scellées interdit toute distorsion résultant d’un choc physique ou d’une contamination par des particules, aussi infimes soient-elles.

L’écart entre les surfaces scellées est en moyenne inférieur à 0,5 micromètres, signifiant par là que même les petites particules d’une empreinte de pouce suffisent à séparer les surfaces de scellement et à créer une infiltration. En principe, les particules sur les surfaces scellées sont évacuées après le démarrage, mais les particules métalliques peuvent causer une fuite bien avant d’être éliminées.

Les joints d’étanchéité sont les pièces les plus délicates d’une pompe. Des joints montés avec soin et attention auront un fonctionnement plus fiable.

• Veillez à ce que les surfaces scellées demeurent propres

• Veillez à ne pas exercer une trop grande force sur les anneaux de scellement, afin de ne pas les déformer

• Utilisez les outils d’entretien recommandés

• Suivez les instructions de montage fournies avec le système d’étanchéité

• Vérifiez que l’arbre, les rainures des joints toriques et le support du joint d’étanchéité sont exempts de rayures et autres dommages.

Prenez note des endroits où appliquer l’huile ou la graisse.

L’huile, représentée par une canette d’huile dans les instructions de montage, doit être appliquée, sans exception, sur toutes les surfaces scellées.

Le joint torique dynamique doit toujours être lubrifié avec de la graisse, représentée par un graisseur dans les instructions de montage.

Le joint torique de l’anneau de scellement statique peut être lubrifié soit avec de la graisse ou de l’huile, pour en faciliter le montage.

Ne pas utiliser de graisse si l’anneau de scellement n’est pas équipé d’un verrou de serrage mécanique.

Remontage des joints d’étanchéité

Une joint qui a été utilisé ne peut pas être remonté une fois retiré de la pompe.

Après un certain temps d’utilisation, des cannelures microscopiques se créent à la surface des garnitures, dans une symétrie par-faite. Si un joint qui a été utilisé avant l’opération d’entretien sur la pompe est enlevé, ces cannelure ne seront plus symétriques après remontage, ce qui risque d’entraîner une fuite. Ce phénomène s’applique à toutes les garnitures mécaniques, quel que soit leur modèle.

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Instructions générales de montage

Préparation du support de jointNettoyez le support de joint et l’arbre moteur avec soin; utilisez de la toile d’émeri pour lisser la surface si nécessaire.

Lubrifiez le joint torique dynamique avec de la graisse. Appliquez la graisse sur l’arbre moteur ou le manchon de l’anneau de scellement afin qu’elle puisse être recueillie par le joint torique une fois l’anneau de scellement glissé en place.

Nettoyez les surfaces des joints à fond avec du solvant et du papier sans poussière. Même les particules les plus infimes peuvent entraîner une fuite. Appliquez une ou deux gouttes d’huile sur les surfaces du joint avant de le fermer.

33


Montage des garnitures Griploc

1. Lavez vos mains. Nettoyez tous les éléments qui doivent entrer en contact avec la garniture. Même les plus petites particules restant sur la surface des garnitures peuvent provoquer un écoulement.

2. Nettoyez l’arbre ainsi que la surface du joint. Recherchez les éventuelles éraflures susceptibles de provoquer une fuite par le joint torique.

3. Lubrifiez le joint torique. Utilisez de l’huile si la bague d’étanchéité n’est pas équipée d’un système de blocage mécanique du couple. Sinon, utilisez de la graisse.

4. Poussez sur la bague d’étanchéité pour la positionner dans son logement. Nettoyez soigneusement la surface d’étanchéité avec un solvant si elle a été salie par les doigts ou par les outils.

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5. Appliquez quelques gouttes d’huile sur la surface de la garniture.

6. Nettoyer l’arbre moteur avec un solvant. Montez l’unité rotative sur l’arbre en la poussant dans sa position avec l’outil de montage jetable.

7. Maintenez la compression de la garniture avec l’outil de montage pendant le serrage de la vis de blocage, qui doit se faire d’abord en tournant simplement le tournevis, puis en lui appliquant une force axiale. Si le tournevis reçoit une force axiale avant que le ressort de blocage agrippe l’arbre, vous risquez de pousser la garniture hors de sa position correcte. Retirez l’outil de montage en plastique noir.

8. Vérifiez si la garniture est bien ajustée. Si ce n’est pas le cas, repositionnez l’outil de montage sur la garniture, desserrez la vis de blocage, poussez fermement la garniture en position avec l’outil, puis serrez la vis de blocage en faisant attention à ne pas faire sortir la garniture de sa position avec le tournevis.

Cet intervalle de 1 mm doit être visible sur les garnitures correctement montées.

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Montage des joints de type cartouches

1. Lavez-vous les mains.

Vérifiez la propreté de tout élément susceptible d’entrer en contact avec le joint. Même les particules les plus infimes sur la surface du joint peuvent occasionner une fuite.

2. Nettoyez, vérifiez la présence de rayures et graissez l’arbre moteur.

3. Poussez le système d’étanchéité en place en exerçant une pression tant sur les pièces stationnaires que rotatives. Vérifiez la correspondance des cannelures du joint et de l’arbre moteur.

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4. Installez l’anneau de retenue en le faisant glisser le long de l’arbre jusqu’à ce qu’il se bloque dans sa cannelure. N’utilisez pas de pinces à anneaux de retenue.

Donnez une ou deux poussées à l’anneau de retenue pour bien le fixer au fond de sa cannelure et ainsi empêcher qu’il ne bouge pendant l’utilisation.

5. Vérifiez que le joint torique est bien en place dans le couvercle de la chambre d’étanchéité (sauf pour l’agitateur 4630-4670).

Verrouillez le système d’étanchéité en place avec le couvercle.

6. Appliquez un peu de graisse à l’intérieur du revers en caoutchouc pour protéger l’arbre moteur et l’anneau de retenue de la corrosion et de la saleté.

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Contrôle de l’étanchéitéAprès avoir installé un nouveau joint mécanique, il est important de tester son étanchéité. Les fuites peuvent être détectées en appliquant une pression négative dans la chambre d’étanchéité et surveiller le changement de pression pendant un période de temps déterminée. Pour des raisons de sécurité, une pression positive ne devrait jamais être utilisée pour contrôler l’étanchéité puisqu’une pression aussi minime soit-elle pourrait causée des blessures dans l’éventualité d’une défaillance structurelle.

Vérification du changement de pression pendant le teste d’étanchéitéAppliquer une pression différentielle négative d’environ 0.5 – 0.7 bar (pression absolue de 0.5 – 0.3 bar) à l’intérieur de la chambre d’étanchéité vide. Une fois la pression prescrite appliquée, fermer la conduite d’évacuation à l’aide de la valve d’isolation et surveiller le changement de pression à l’aide d’un manomètre de pression.

Le changement de pression maximale accepté sur une certaine période de temps est calculé comme suit :

∆P max = 0.017 · Pd · t/V

Où

∆P max est le changement de pression maximum accepté dans l’équipement vérifié [bar]

Pd est la pression différentielle [bar]

t est la durée du test [minutes]

V est le volume de l’unité à vérifier [litre]

Exemple:

Pd=0.5 bar

t=60min

V=5l

Chute de pression maximale

∆P=0.017 · 0.5 · 60/5=0.1 bar

Le volume total dans la chambre d’étanchéité correspond approximativement au volume d’huile spécifié, multiplié par 1.2

Valve d’isolation


38

4.4 Liquides tamponLe liquide tampon standard dans la chambre d’étanchéité est l’huile de paraffine, bien que dans certains produits et pompes dotés d’un système de refroidissement interne, l’huile est remplacée par une solution de glycol de propylène à 30 %.

Ces deux types de liquide tampon sont faciles à se procurer, non toxiques et approuvés dans l’industrie alimentaire.

D’autres huiles peuvent être utilisées dans les pompes non équipées de systèmes de refroidissement interne, dans la mesure où elles sont compatibles avec les pièces en caoutchouc, telles que les joints toriques et les joints à lèvre et que la viscosité ne dépasse pas ISO VG 32.

L’ajout d’additifs dans l’huile n’est pas nécessaire, mais ceux-ci ne sont pas nuisibles dans la mesure où ils sont compatibles avec tous les matériaux du système d’étanchéité.

La quantité de liquide tampon doit correspondre aux spécifications de chaque produit. Un niveau trop élevé de liquide tampon peut créer une surexposition dans la chambre d’étanchéité et potentiellement endommager les joints d’étanchéité.

Si le niveau de liquide tampon est trop bas, le joint intérieur ne sera pas suffisamment refroidi et risque la surchauffe.

Dans certains produits, le volume d’air contenu dans la chambre d’étanchéité est remplacé par des pièces de mousse exerçant une pression équivalente. Il est absolument fondamental que les nouvelles pièces de mousse soient replacées dans la chambre d’étanchéité après chaque opération d’entretien.

39

5 accessoires

5.1 Rinçage des joints d’étanchéité

Dans les conditions d’utilisation particulièrement rigoureuses, la durée de vie des joints d’étanchéité peut être considérablement accrue grâce à l’installation d’un système de rinçage des joints. Le rinçage des joints d’étanchéité fait en sorte que le milieu dans lequel ils baignent reste propre et exempt de contaminants. En outre, le milieu de rinçage diminue la température, ce qui améliore la performance des joints. Pour ces raisons, le rinçage des joints d’étanchéité est une mesure généralisée qui vise à prolonger la vie des pompes utilisées dans les processus industriels.

Concernant les agitateurs, Flygt peut vous fournir des kits « prêts à installer » pour un rinçage à l’eau ou à l’air. Le système à l’air est utilisé lorsqu’il est impossible de diluer le liquide dans lequel l’agitateur est submergé.

Le dossier « Équipement de contrôle pour le rinçage des joints d’étanchéité » décrit le système dans le détail.

À ce stade, il n’existe pas de kit de rinçage pour les pompes C, disponible en usine. Certains aspects importants seront signalés ici, mais il est recommandé de contacter le siège social pour des renseignements plus spécifiques.

Lors de l’application d’un rinçage des joints sur une pompe, il est fortement recommandé de contrôler le débit au moyen d’un régulateur de débit et non un régulateur de pression. En matière de rinçage des joints d’étanchéité, le paramètre qu’il importe de contrôler est le débit. Concernant les agitateurs, ce contrôle intervient à travers un régulateur de pression, car ce qui importe est que la pression à l’extérieur de la chambre d’étanchéité, à savoir la profondeur de submersion, soit constante. Pour les pompes, en revanche, la pression à l’extérieur de la chambre d’étanchéité consiste tant en profondeur de submersion qu’en pression de la pompe. Si un régulateur de pression est utilisé, la chambre d’étanchéité risque une surpression lorsque la pompe sera éteinte, de sorte que le limitateur de débit peut être endommagé.

Le rinçage à l’air ne s’applique pas aux pompes.

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5.2 Détecteurs de fuites

Afin de protéger le moteur électrique des dégâts occasionnés par les fuites, deux types de détecteurs de fuite sont disponibles : le CLS et le FLS

Contacteur de présence d’eau (Capacity leakage sensor)(CLS)

Ce dispositif est placé dans la chambre d’huile et branché au relai de contrôle CAS/MAS. En captant les variations dans les propriétés capacitives de l’huile lorsque mélangée à de l’eau, le CLS déclenche une alarme dès que la teneur en eau dépasse 30 %. L’eau mélangée à l’huile ne nuit pas au produit, mais le CLS peut être utilisé pour évaluer les performances du joint d’étanchéité extérieur.

Interrupteur à flotteur (Float switch leakage sensor)(FLS)

Le FLS est placé dans la chambre du stator ou dans le regard d’inspection et explore le liquide accumulé au moyen d’un flotteur.

Le FLS est branché au relai de contrôle. Le déclenchement d’une alarme FLS exige une intervention plus rapide que dans le cas d’une alarme CLS, du fait que le FLS signale que l’infiltration a pénétré dans le moteur, alors que l’alarme CLS ne fait qu’indiquer que cet événement pourrait se produire.

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QUÉBEC300 avenue Labrosse Pointe-Claire, QC H9R 4V5Tél.: (514) 695-0133Téléc.: (514) 695-7990

609 rue AdanacQuébec, QC G1C 7G6Tél.: (418) 667-1694Téléc.: (418) 666-9593

1070 rue de l’Écho Val d’Or, QC J9P 6X8Tél.: (819) 825-0792Téléc.: (819) 825-5677

COLOMBIE-BRITANNIQUE74, Glacier St.Coquitlam, BC V3K 5Y9Tél.: (604) 941-6664Téléc.: (604) 941-3659

ALBERTA6704, 30th Street, S.E.Calgary, AB T2C 1N9Tél.: (403) 279-8371Téléc.: (403) 279-0948

10554, 169th StreetEdmonton, AB T5P 3X6Tél.: (780) 489-1961Téléc.: (780) 486-5530

SASKATCHEWANBay 10, 3111 Millar Ave.Saskatoon, SK S7K 6N3Tél.: (306) 933-4849Téléc.: (306) 931-0051

MANITOBA55, Terracon PlaceWinnipeg, MB R2J 4B3Tél.: (204) 235-0050Téléc.: (204) 235-0066

ONTARIO111, Romina Drive Concord, ON L4K 4Z9Tél.: (905) 760-7530Téléc.: (905) 760-7527

21, Bentley Avenue Ottawa, ON K2E 6T7Tél.: (613) 225-9600Téléc.: (613) 225-5496

1086 Elisabella StreetSudbury, ON P3A 4R7Tél.: (705) 560-2141Téléc.: (705) 560-8260

105 North May Street, Suite 214 Thunder Bay, ON P7C 3N9Tél.: (807) 625-9960Téléc.: (807) 625-9970

NOUVEAU-BRUNSWICK189, Collishaw Street Moncton, NB E1C 9P8Tél.: (506) 857-2244Téléc.: (506) 859-8612

NOUVELLE-ÉCOSSE15, McQuade Lake CrescentBayers Lake Industrial ParkHalifax, NS B3S 1C4Tél.: (902) 450-1177Téléc.: (902) 450-1170

TERRE-NEUVE ET LABRADORVanguard Court, P.O.Box 7St John’s NFLD AC1 5H5Tél.: (709) 722-6717Téléc.: (709) 722-9832

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