Solutions d'accouplement en élastomère pour les applications de pompage
Alors que l'accent est mis sur la sélection des moteurs et des pompes, l'importance de la sélection de l'accouplement idéal qui relie ces deux composants coûteux est souvent sous-estimée.
De plus, la procédure appropriée pour l'installation et l'alignement de l'accouplement sélectionné est souvent négligée. Une installation défectueuse et/ou un désalignement incontrôlé peuvent entraîner une usure prématurée et une défaillance potentielle de l'accouplement, ainsi que des dommages éventuels à la pompe et/ou au moteur.
La fonction de base d'un accouplement est de transmettre la puissance, de s'adapter au désalignement et de compenser le mouvement axial (mouvement d'extrémité des arbres). Parfois, on s'attend à ce qu'un accouplement absorbe les chocs ou les vibrations. Le choix du bon accouplement dépend de quatre conditions de base du désalignement ou du mouvement de l'arbre :
Un désalignement parallèle se produit lorsque les deux arbres ne partagent pas le même axe de rotation. Leurs faces d'extrémité peuvent être parallèles, mais leurs axes centraux sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre.
Le désalignement angulaire s'applique lorsque les arbres ne sont ni coaxiaux ni parallèles. L'angle auquel les arbres sont désalignés peut être symétrique ou asymétrique.
Le flottement axial se produit lorsque l'un ou les deux arbres présentent un mouvement axial, entrant et sortant. Un moteur à palier lisse, par exemple, "flotte" lorsque le rotor recherche le centre magnétique de l'enroulement. La variation de température peut également provoquer une dilatation thermique et une variation de position des arbres.
La flexibilité en torsion est le mouvement de torsion dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'arbre. Les chocs ou les vibrations en sont généralement la cause. Un accouplement flexible en torsion absorbe et amortit ces mouvements.1
Pour être considéré comme flexible, un accouplement doit gérer les désalignements parallèles et angulaires. Les accouplements à flexibilité quadridirectionnelle s'adaptent à la fois au flottement d'extrémité et au mouvement de torsion.1 L'aperçu suivant des différents types d'accouplement disponibles révèle les avantages et les inconvénients de chacun.
Accouplements pour applications à grande vitesse et à couple élevé
Alors que les accouplements élastomères sont couramment utilisés pour de nombreuses applications de pompes industrielles générales fonctionnant jusqu'à 115 chevaux (hp)/100 tours par minute (tr/min), les limites des matériaux élastomères sont dépassées dans les applications nécessitant la transmission de couples et de vitesses plus élevés.
Les accouplements à engrenages sont très performants dans les applications à couple élevé. Cependant, ces accouplements plus rigides n'offrent pas beaucoup d'amortissement en torsion, ce qui entraîne une transmission accrue des vibrations du moteur à la pompe (image 2). Les couplages de grille sont flexibles en torsion et fournissent un certain amortissement en torsion.
Les accouplements à disque peuvent tourner à des vitesses élevées, ce qui en fait un bon choix pour les pompes fonctionnant à un régime élevé. Cependant, ces accouplements ne supportent que de petites quantités de désalignement axial. La flexion d'un disque ou d'un composant métallique au-delà de sa limite d'élasticité peut provoquer de la fatigue et un mouvement axial important peut entraîner une défaillance .
Choix d'accouplements en élastomère
Il existe trois types de base d'accouplements élastomères : à pneu, à manchon et à mâchoires. Les accouplements à pneu et à manchon fonctionnent en cisaillement (par rapport à la compression) pour absorber les chocs et protéger l'équipement. L'élément flexible en élastomère de ces raccords peut se déformer en cas de cisaillement et se déplacer sous une charge. La quantité de déplacement de torsion ou d'enroulement d'élastomère est une mesure du choc qui peut être absorbé. L'élément se comprime également facilement et peut accueillir un flotteur d'extrémité.
La flexibilité en torsion permet à ces deux accouplements de cisaillement en élastomère d'amortir l'amplitude des vibrations, isolant un arbre des effets de l'autre.
L'un des plus grands avantages des accouplements à cisaillement en élastomère de type pneu et manchon est qu'ils sont conçus pour tomber en panne sous des charges de choc excessives et déconnecter la pompe du moteur pour protéger la pompe en cas de blocage ou de toute autre condition créant une surcharge excessive. choc.
Les économies de coûts et la capacité à mieux analyser les défaillances peuvent être inestimables. Selon la marque et l'environnement, les élastomères utilisés dans les accouplements à manchon peuvent se dégrader en raison de changements excessifs de température et d'exposition aux produits chimiques.
Les accouplements à pneu sont populaires pour une utilisation sur les pompes à service continu de l'American National Standards Institute (ANSI) dans diverses applications qui nécessitent un minimum de vibrations. Par exemple, ceux-ci fonctionnent bien avec les applications qui nécessitent des débits variables. À mesure que le débit change, les risques de vibration augmentent dans toute la pompe et sont plus durs pour les roulements. Le couplage de type pneu agit comme un amortisseur et gère les vibrations de manière plus cohérente. Le grand avantage des accouplements à pneus est qu'ils peuvent être facilement remplacés sans avoir à déplacer la pompe et le moteur.
Les accouplements de type manchon sont un bon choix pour une utilisation avec de nombreuses pompes à usage général, y compris les pompes centrifuges utilisées avec des entraînements à fréquence variable. Ces accouplements souples en torsion sont idéaux pour les applications à désalignement modéré. Les applications typiques d'accouplement à manchon comprennent les pompes de fosse, les pompes centrifuges à aspiration verticale, les pompes à turbine verticales et certaines pompes horizontales à carter divisé.
Les accouplements à manchon en élastomère économiques ont généralement une capacité de désalignement de 1/4 à 1 degré, tandis que les accouplements à pneu en élastomère à prix modéré ont généralement une capacité de désalignement de 2 à 4 degrés.
Les accouplements à mâchoires utilisent un matériau élastomère en compression et n'ont pas la même capacité de désalignement ou d'amortissement axial et de torsion que les accouplements à cisaillement. En compression, l'élément en caoutchouc est comprimé pour transmettre le couple, plutôt que tordu. Ces couplages sont généralement utilisés sur des applications à faible puissance où le coût est un critère de sélection primordial. Les accouplements à mâchoires peuvent être trouvés sur une large gamme d'applications de pompage, y compris les pompes à engrenages pour matériaux visqueux, à vis, à cavité progressive et à déplacement positif à lobes .
Un grand avantage des accouplements à mâchoires est leur conception à sécurité intégrée. L'équipement continuera à conduire si l'élastomère tombe en panne.
Avec la sélection d'accouplement, les utilisateurs de pompes doivent se méfier du piège "plus c'est mieux". Le surdimensionnement d'un accouplement peut entraîner une flexibilité réduite ou une compensation de désalignement, et un accouplement trop grand peut exercer des contraintes supplémentaires sur la pompe et le moteur couplés.
À l'inverse, un accouplement avec une trop grande capacité de désalignement peut être trop mou ou souple, ce qui peut provoquer des vibrations ou un déséquilibre en rotation.
Après l'installation d'une pompe/d'un moteur, il est toujours bon de revérifier l'alignement dans environ six mois. La base pompe/moteur peut se tasser et désaligner la pompe. Lors du choix du bon accouplement élastomère, il est important de vérifier d'abord l'environnement dans lequel la pompe/le moteur fonctionnera. Se demander s'il sera exposé à des variations extrêmes de température.
En outre, comprenez quel type de couple (facteur de service) est requis pour pomper le matériau du point A au point B. Enfin, il est important de déterminer si la pompe sera soumise à une contrainte de tuyau qui pourrait la faire tomber de l'alignement sur temps.