GARNITURES MÉCANIQUES

Kuldyshev Alexander Konstantinovich

Directeur général adjoint, concepteur en chef

Centre scientifique et de production ANOD Nizhny Novgorod «ANOD» (SPC «ANOD») a été créée en 1992 par un groupe de spécialistes hautement qualifiés qui avaient auparavant travaillé au développement d'équipements pour les centrales nucléaires. L'expérience acquise dans la conception et la fabrication de produits destinés à l'industrie nucléaire a permis de créer en peu de temps des garnitures mécaniques efficaces pour les pompes, les compresseurs et les dispositifs de mélange dans les industries du gaz, du papier, de la métallurgie, de la chimie, de la production et du raffinage du pétrole, ainsi que dans l'industrie thermique.

Actuellement, SPC «ANOD» est l'un des leaders en Russie dans la conception et la production de garnitures mécaniques. À ce jour, plus de 300 projets ont été mis en œuvre et environ 6 000 joints ont été fabriqués pour 45 entreprises. Depuis 2015, SPC «ANOD» a commencé à produire des joints dynamiques à gaz sec.

Les garnitures mécaniques créées dans le cadre du projet SPC «ANOD» sont beaucoup plus fiables, étanches et durables que les garnitures nationales existantes et, dans de nombreux cas, que les garnitures étrangères.

La qualification et l'expérience des spécialistes, l'équipement technique de SPC «ANOD» permettent de concevoir et de fabriquer des garnitures mécaniques avec les paramètres suivants:

La stabilisation thermique et de la force des plans de frottement des anneaux de contact, combinée à un équilibrage hydraulique minutieux, permet de faire fonctionner les garnitures mécaniques dans une large gamme de valeurs de pression et de température, afin d'exclure l'influence de la modification des paramètres de travail : température, fréquence de rotation, pression dans les limites fixées des caractéristiques des garnitures mécaniques.

Les avantages des garnitures mécaniques, développées par SPC «ANOD», sont les suivants :

1. La possibilité d'installer à la place des presse-étoupes, des colliers, des garnitures mécaniques d'autres conceptions sans modification des unités unités unités unités.
2. Conception de type cartouchequi permet d'effectuer tous les tests nécessaires pendant la fabrication et de réaliser ensuite la livraison au consommateur et l'installation sans démontage, en réduisant au minimum les opérations de montage.
3. Une plus grande fiabilité, le nombre de défaillances des garnitures mécaniques en cours de fonctionnement est minime. Par exemple, les spécialistes de CJSC  «Tatneft-NK» notent que l'utilisation de garnitures mécaniques SPC «ANOD» sur 20 pompes a entraîné une défaillance de la garniture mécanique tous les 2 ans de fonctionnement alors qu'auparavant, il y avait 12 défaillances par an en moyenne. Les spécialistes de PAO «NORSI»  affirment qu'après l'installation de plus de 100 garnitures mécaniques, le nombre de défaillances a diminué d'un facteur 5 à 6.
4. Une durabilité accrueen règle générale, les garnitures mécaniques fabriquées au SPC «ANOD» ont une durée de vie de 15 000 heures et plus.  Il suffit de dire que les garnitures mécaniques des sur-compresseurs de gaz naturel sur les gazoducs principaux ont plus de 20 000 heures de fonctionnement avant de tomber en panne.
5. Etanchéité élevée Selon les spécifications approuvées, la fuite de liquide d'étanchéité ou de joint est de 2 g/h maximum pour les pompes ; pour les compresseurs à grande vitesse, à des vitesses moyennes de glissement circonférentiel dans la paire de friction > 50 m/s, la fuite est de 50 g/h maximum.
6. Bonne maintenabilité Les garnitures mécaniques sont conçues pour une installation facile des anneaux coulissants dans la cage métallique, de sorte que les anneaux et les joints en caoutchouc usés peuvent être facilement remplacés.

Quels sont les facteurs qui font que les garnitures mécaniques SPC «ANOD» ont une ressource importante et une grande fiabilité ?Permettez-moi d'en mentionner quelques-unes.

1. Le facteur qui a une influence décisive sur l'aptitude au service d'une garniture mécanique est la présence d'un film de fluide lubrifiant stable dans le contact mobile. Pour assurer un fonctionnement prolongé et sans problème d'une garniture mécanique, il est nécessaire de minimiser la déformation angulaire des éléments d'étanchéité par frottement et la perturbation du plan des surfaces en contact mobile avec la garniture.

Ceci est réalisé par le biais de :

• Équilibre des forces et des moments hydrauliques axiaux agissant sur les éléments d'étanchéité. Le calcul des forces et des moments hydrauliques agissant sur les éléments d'étanchéité est grandement simplifié si ces derniers sont constitués de matériaux homogènes et de pièces de forme géométrique simple ;
• L'étanchéité et la capacité de charge des éléments d'étanchéité peuvent être augmentées en séparant les parties de l'élément les unes des autres ;
• Détente des éléments d'étanchéité en desserrant les interfaces ;
• sélection correcte des ajustements de la bague d'étanchéité ;
• application des éléments d'hydrodynamique dans les joints avec possibilité de fonctionnement en frottement sec ;
• Sélection minutieuse des matériaux pour les éléments d'étanchéité.

1. Assurer un fonctionnement thermique optimal des éléments d'étanchéité. Il est nécessaire de réduire autant que possible la génération de chaleur dans le contact mobile de scellage et de dissiper la chaleur de la paire de friction, ainsi que de réduire l'effet de la chaleur provenant du milieu chaud de scellage.
2. Sélection appropriée des matériaux et de la conception du joint secondaire.
3. Sélection de la conception et des matériaux des unités d'entraînement pour permettre la liberté de mouvement angulaire et axial des éléments élastiques.
4. Sélection de la conception du ressort pour créer la compression initiale et assurer la mobilité des éléments d'étanchéité pendant le fonctionnement.
5. Fabrication et contrôle de qualité des éléments de conception des joints.

La grande variété de conceptions de garnitures mécaniques est principalement due aux différentes conceptions de presse-étoupe des pompes, aux différents fluides et aux paramètres de fonctionnement des garnitures mécaniques.

Cependant, après avoir analysé les modèles disponibles et effectué un énorme travail de normalisation et d'unification des unités et des pièces, SPC «ANOD» a créé cinq types de garnitures mécaniques pour la principale gamme de pompes :

• • type UT - garnitures mécaniques simples pour pompes et groupes avec dispositifs d'agitation, dont les milieux de travail sont des liquides chimiquement neutres et non toxiques avec une température jusqu'à 200gr.С ;
  • Le type UTD et UTDKh - garnitures mécaniques doubles pour le travail dans les unités dont les milieux de travail sont des produits pétroliers, des gaz liquéfiés, des liquides les contenant, des substances dangereuses de la 2ème, 3ème, 4ème classe de GOST 12.1.007-76 avec la température à 200gr. C (type UTD) et jusqu'à 4000C (type UTDH) ;
  • Type UTT et UTTX - joints à lèvre de type "Tandem" pour le fonctionnement dans des unités, dont les milieux de travail sont des produits pétroliers, des gaz d'hydrocarbures liquéfiés, des liquides les contenant, des substances dangereuses des classes de danger 2, 3, 4 de GOST 12.1.007-76 avec une température du milieu jusqu'à 200gr.С (type UTT), avec une température jusqu'à 4000С (type UTTX).

Tous les types de garnitures mécaniques pour un même diamètre d'arbre ont des composants interchangeables - paires de friction, colliers, joints toriques en caoutchouc, ressorts, dispositifs de guidage, colliers de serrage, raccords de remplissage et de refroidissement - ce qui réduit considérablement le nombre de pièces utilisées. Les matériaux utilisés dans les couples de friction sont le graphite siliconé et le carbure de silicium. Les joints en caoutchouc sont fabriqués en caoutchouc fluorocarboné avec une résistance thermique accrue (jusqu'à 250 ....300°C).

Les garnitures mécaniques simples de type UT existent en deux types : avec des ressorts situés à l'intérieur du produit pompé et avec des ressorts situés à l'extérieur du produit pompé. Les garnitures mécaniques avec des ressorts extérieurs au produit pompé sont utilisées lorsqu'il y a un risque de particules abrasives, de dépôts de produits, etc. qui obstruent les trous d'alésage et les ressorts. Les joints d'extrémité peuvent être placés soit à l'intérieur du presse-étoupe, soit à l'extérieur lorsque les dimensions du presse-étoupe sont trop petites.

Les garnitures mécaniques doubles et les garnitures mécaniques tandem ont le même objectif et la même application, la seule différence étant que dans une garniture mécanique double, la paire de friction interne est chargée par la pression du fluide de blocage, alors que dans une garniture mécanique tandem, elle est chargée par le fluide d'étanchéité. Un système de service de garniture mécanique tandem a une conception plus simple, car aucune pression élevée du fluide de verrouillage n'est requise. Dans les applications où il n'est pas acceptable que le liquide de blocage pénètre dans le produit pompé, on utilise des garnitures mécaniques tandem.

Cependant, dans les milieux abrasifs, les produits très visqueux et les frottements semi-sèches (le blocage des gaz est plus probable), une garniture mécanique double est mieux adaptée.

La longévité des garnitures mécaniques dépend des conditions de température dans la chambre d'étanchéité. Selon les spécialistes compétents, la diminution de la température du liquide de 10 degrés C augmente deux fois la durée de vie de la garniture mécanique. SPC «ANOD» a développé et mis en œuvre des garnitures mécaniques doubles et des garnitures mécaniques de type "tndem" pour des liquides dont la température du fluide de travail peut atteindre 400°C. À cette fin, le réfrigérateur est fixé au corps de la garniture mécanique. Le refroidisseur est installé dans le presse-étoupe avec un petit jeu entre l'arbre et le boîtier. Un refroidisseur efficace réduit la température dans la zone des anneaux en caoutchouc à 70gr. C et fournir un régime de température favorable et augmenter la durée de vie de la garniture mécanique. Les garnitures mécaniques de type UTTX et UTDX sont dotées de refroidisseurs interchangeables, ce qui facilite le travail des mécaniciens de maintenance des usines.

Il convient de noter qu'une performance bonne et fiable des garnitures mécaniques dépend du choix correct du type de garniture mécanique, du choix correct des matériaux de la garniture mécanique, du schéma de tuyauterie des pompes et d'un personnel d'exploitation qualifié, ce qui a été prouvé par de nombreuses années de travail conjoint du personnel de SPC «ANOD» et de NORSI PAO..

Lorsque les problèmes sont résolus non pas de manière momentanée mais de manière planifiée et ciblée, nous obtenons de bons résultats et il n'est alors pas nécessaire de recourir à des mesures d'urgence ou à des importations coûteuses.