Les pompes centrifuges sont essentiellement étanchées par des garnitures mécaniques, tandis que les pompes magnétiques sont étanchées par des manchons d'isolation à joint statique. Il existe de nombreux types de garnitures mécaniques pour les pompes centrifuges, et les modèles varient, mais il y a cinq points de fuite principaux : le joint entre la chemise et l'arbre ; le joint entre la bague dynamique et la chemise ; le joint entre les bagues dynamique et statique ; le joint entre la bague statique et le siège de la bague statique ; le joint entre le couvercle d'étanchéité et le corps de la pompe. La défaillance et la fuite du joint de la pompe sont très gênantes. Qu'il s'agisse d'une pompe centrifuge ou d'une pompe magnétique, les fuites de liquide sont un facteur important d'accidents de production. Ce qui suit est une analyse et une solution au problème de la fuite causée par la défaillance du joint.
1. Fuite pendant l'essai
Une fois que la garniture mécanique de la pompe a été testée statiquement, la force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse pendant le fonctionnement supprime la fuite du fluide. Par conséquent, si l'on exclut la défaillance des joints de l'arbre et du couvercle d'extrémité, la fuite de la garniture mécanique pendant l'essai est essentiellement due à l'endommagement des paires de frottement dynamique et statique de l'anneau.
Les principaux facteurs à l'origine de la défaillance du joint de la paire de frottement sont les suivants :
(1) Pendant le fonctionnement, des phénomènes anormaux tels que le vide et la cavitation provoquent une force axiale importante qui entraîne la séparation de la surface de contact des anneaux dynamique et statique ;
(2) Lors de l'installation de la garniture mécanique, la compression est trop importante, ce qui entraîne une usure importante et des rayures sur la surface finale de la paire de frottement ;
(3) Le joint de l'anneau dynamique est trop serré et le ressort ne peut pas régler le flottement axial de l'anneau dynamique ;
(4) Le joint de l'anneau statique est trop lâche. Lorsque l'anneau dynamique flotte axialement, l'anneau statique est séparé du siège de l'anneau statique ;
(5) Le fluide de travail contient des substances granuleuses qui pénètrent dans la paire de frottement pendant le fonctionnement. Détecter les faces d'extrémité des bagues d'étanchéité dynamiques et statiques ;
(6) Le choix de la conception est erroné, la pression de la face d'étanchéité est trop faible ou le matériau d'étanchéité présente un retrait à froid important. Le phénomène ci-dessus se produit souvent au cours de l'opération d'essai. Il peut parfois être éliminé en ajustant correctement le siège de l'anneau statique, mais la plupart d'entre eux doivent être démontés et remplacés.
2. Fuite pendant l'essai statique de l'installation
Après l'installation et la mise au point de la garniture mécanique, il est généralement nécessaire d'effectuer un test statique pour observer les fuites. Si la fuite est faible, il s'agit principalement d'un problème au niveau de la bague dynamique ou du joint statique ; si la fuite est importante, cela indique qu'il y a un problème entre les paires de frottement de la bague dynamique et de la bague statique. Sur la base de l'observation préliminaire de la fuite et de l'évaluation de l'emplacement de la fuite, tournez manuellement la roue pour l'observer. S'il n'y a pas de changement évident dans la fuite, il y a un problème avec les joints annulaires statiques et dynamiques ; s'il y a un changement significatif dans la fuite pendant la rotation, on peut déterminer qu'il y a un problème avec les paires de frottement annulaires dynamiques et statiques ; si le fluide de fuite est pulvérisé le long de la direction axiale, il y a principalement des problèmes avec le joint annulaire dynamique, et si le fluide de fuite pulvérise tout autour ou fuit par le trou de refroidissement de l'eau, c'est principalement le joint annulaire statique qui est défectueux. En outre, des canaux de fuite peuvent également exister en même temps, mais il existe généralement une distinction primaire et secondaire. Pour autant que vous observiez attentivement et que vous connaissiez bien la structure, vous serez en mesure de porter un jugement correct.
3. Défaillance causée par la perte du film lubrifiant sur les deux faces d'étanchéité
(1) En raison de l'existence de la charge du joint d'étanchéité de la face frontale, la pompe est mise en marche lorsqu'il n'y a pas de liquide dans la chambre d'étanchéité, ce qui provoque un frottement sec ;
(2) La pression du fluide est inférieure à la pression de vapeur saturante, ce qui provoque l'éclatement du film liquide de la face frontale et la perte de lubrification ;
(3) Si le fluide est un produit volatil, lorsque le système de refroidissement de la garniture mécanique s'entartre ou se bloque, la pression de vapeur saturante du fluide augmente en raison du frottement de la face frontale et de la chaleur générée par l'élément rotatif qui agite le liquide, ce qui fait que la pression du fluide est inférieure à sa pression de vapeur saturante.
4. Défaillance de la garniture mécanique causée par la corrosion
(1) Piqûres et pénétration régulière de la surface d'étanchéité.
(2) En raison du soudage de la bague en carbure de tungstène et du siège en acier inoxydable, le siège en acier inoxydable est sujet à la corrosion intergranulaire en cours d'utilisation ;
(3) Les soufflets métalliques soudés, les ressorts, etc. sont susceptibles de se rompre sous l'action combinée de la contrainte et de la corrosion moyenne.
5. Défaillance du joint due à l'usure de la surface d'étanchéité
(1) Le degré d'équilibre β de la garniture mécanique affecte également l'usure de la garniture. En général, le degré d'équilibre β=75% est approprié. Lorsque β<75%, bien que l'usure soit réduite, la fuite augmente et le risque d'ouverture de la surface de la garniture augmente. Pour les garnitures mécaniques à forte charge (valeur PV élevée), en raison de l'importante chaleur de frottement de la face d'extrémité, β est généralement compris entre 65% et 70%. Pour les fluides hydrocarbonés à faible point d'ébullition, la température étant plus sensible à la gazéification du fluide, afin de réduire l'influence de la chaleur de frottement, β est de préférence compris entre 80% et 85%.
(2) La faible résistance à l'usure, le coefficient de frottement élevé et la pression excessive sur la surface d'extrémité (y compris la pression du ressort) de la paire de frottement réduisent la durée de vie de la garniture mécanique. Pour les matériaux couramment utilisés, l'ordre de résistance à l'usure est le suivant : carbure de silicium-graphite de carbone, carbure cémenté-graphite de carbone, céramique-graphite de carbone, céramique-graphite de carbone pulvérisée, céramique-graphite de carbone au nitrure de silicium, acier rapide-graphite de carbone et carbure cémenté-graphite de carbone revêtu.
(3) Pour les fluides contenant des particules solides, l'entrée de particules solides dans la surface d'étanchéité est la principale cause de défaillance du joint. Les particules solides qui pénètrent dans la face frontale de la paire de frottement agissent comme des abrasifs, provoquant une usure importante et la défaillance de la garniture. Un espace raisonnable entre la surface d'étanchéité, l'équilibre de la garniture mécanique et le clignotement du film liquide sur la surface d'étanchéité sont les principales raisons de l'ouverture de la surface d'étanchéité et de l'entrée de particules solides.
6. Fuite de la garniture mécanique causée par des erreurs d'installation, de fonctionnement ou de l'équipement lui-même
(1) Fuite de la garniture mécanique causée par une mauvaise installation. Elle se manifeste principalement dans les aspects suivants :
1) La surface de contact des anneaux dynamiques et statiques est inégale, et ils sont meurtris ou endommagés lors de l'installation ;
2) Les joints d'étanchéité dynamiques et statiques sont de taille incorrecte, endommagés ou mal serrés ;
3) Des corps étrangers se trouvent sur la surface des anneaux dynamiques et statiques ;
4) Les joints en V des anneaux dynamiques et statiques sont installés dans la direction opposée, ou les bords sont inversés pendant l'installation ;
5) Il y a une fuite au niveau du manchon, le joint n'est pas installé ou la force de pression est insuffisante ;
6) La force du ressort est inégale, le ressort unique n'est pas vertical et les longueurs des ressorts multiples sont différentes ;
7) La face frontale de la cavité du joint n'est pas suffisamment verticale par rapport à l'arbre ;
8) Il y a des points de corrosion au niveau de la partie active du joint sur le manchon.
(2) Les principales causes de fuite des garnitures mécaniques pendant le fonctionnement de l'équipement sont les suivantes :
1) Le mouvement axial de la roue de la pompe dépasse la norme, l'arbre vibre périodiquement, le fonctionnement du processus est instable et la pression dans la chambre d'étanchéité change fréquemment, ce qui entraîne des fuites périodiques du joint ;
2) La paire de frottement est endommagée ou déformée et ne peut pas s'enfoncer, ce qui provoque des fuites ;
3) Mauvaise sélection des matériaux des bagues d'étanchéité, gonflement et perte d'élasticité ;
4) Le grand ressort n'est pas orienté dans la bonne direction ;
5) Les vibrations de l'équipement sont trop importantes pendant le fonctionnement ;
6) De l'écaille se forme entre les bagues dynamique et statique et la chemise d'arbre, ce qui entraîne une perte d'élasticité du ressort et ne permet pas de compenser l'usure de la surface d'étanchéité ;
7) La bague d'étanchéité est fissurée, etc.
(3) La pompe fuit lorsqu'elle est remise en marche après un certain temps d'arrêt. Ce phénomène est principalement dû à la solidification et à la cristallisation du fluide à proximité de la paire de friction, à la présence de tartre sur la paire de friction et à la corrosion et au blocage du ressort, ce qui entraîne une perte d'élasticité.
7. Défaillance de la garniture mécanique due à l'effet des hautes températures
1. La fissuration thermique est un phénomène courant de défaillance des pompes à huile à haute température, telles que les pompes à résidus d'huile, les pompes à huile de recyclage, les pompes atmosphériques et les pompes de fond de tour à vide. Des fissures radiales apparaissent sur la surface de la bague en raison du frottement à sec, de l'interruption soudaine de l'eau de refroidissement, de la pénétration d'impuretés dans la surface d'étanchéité et de la mise sous vide.
2. La carbonisation du graphite est l'une des principales raisons de la défaillance des joints lors de l'utilisation d'anneaux carbone-graphite. En cours d'utilisation, si l'anneau en graphite dépasse la température admissible (généralement -105 ~ 250 °C), la résine précipite à sa surface et la résine proche de la surface de frottement est carbonisée. S'il y a un liant, il va mousser et se ramollir, augmentant la fuite de la surface d'étanchéité et provoquant une défaillance du joint ;
3. Les joints auxiliaires (tels que le caoutchouc fluoré, l'EPDM et le caoutchouc intégral) vieillissent, se fissurent, durcissent et perdent leur élasticité rapidement après avoir dépassé la température admissible. Le graphite flexible actuellement utilisé présente une bonne résistance aux températures élevées et à la corrosion, mais sa résilience est médiocre. Il est également facile à fissurer et à endommager lors de l'installation.