Avantages de la conception sans joint et joints centrifuges dans les pompes rotodynamiques
Q. Quels sont les avantages et les limites d'une conception de pompe sans joint ?
UN. Une pompe sans joint est utilisée lorsqu'il est nécessaire de contenir des fluides toxiques, dangereux et/ou précieux. L'application peut être dictée par l'espace, le bruit, l'environnement ou les réglementations de sécurité. Cette section décrit les types, les nomenclatures et les composants des pompes de type rotodynamique sans joint. La conception de la pompe sans joint est fondée sur l'élimination du joint d'arbre dynamique entre l'extrémité mouillée d'une pompe centrifuge et l'atmosphère. Ceci est réalisé en enfermant la pompe et son ensemble rotor à l'intérieur d'un récipient sous pression avec le fluide pompé. Le récipient sous pression ou"confinement primaire"est scellé par des joints statiques, tels que des joints ou des joints toriques. L'ensemble rotor interne est entraîné par un champ magnétique tournant qui est transmis à travers une barrière de confinement. Les pompes sans joint se divisent en deux catégories : les pompes à entraînement magnétique (MDP) et les pompes à moteur à rotor noyé (CMP), comme le montrent les figures 5.1.3.1 et 5.1.2.1.
Illustration 5.1.3.1. Pompe à entraînement magnétique : couplée séparément (roue fermée ou semi-ouverte) (graphiques avec l'aimable autorisation de l'Institut hydraulique)
Illustration 5.1.2.1. Motopompe fixe : monobloc, aspiration axiale, roue en porte-à-fauxLa conception des roulements lubrifiés par liquide et les considérations d'application sont essentiellement les mêmes pour les CMP et les MDP. Les facteurs internes à la conception de l'unité tels que les pressions, les températures, les débits et les caractéristiques de transfert de chaleur dans la section d'entraînement et les performances hydrauliques de l'extrémité de la pompe doivent être compris pour sélectionner correctement les plans de circulation et évaluer les questions d'application.
Des pompes sans joint correctement conçues, appliquées et utilisées peuvent offrir les avantages suivants :
Amélioration de la sécurité lors de la manipulation de liquides dangereux
Élimination des fuites à travers le confinement primaire vers l'environnement pendant le fonctionnement normal
Confinement secondaire de sauvegarde en option
Élimination de la perte de liquides précieux
Niveau de bruit inférieur (conceptions CMP)
La pression d'aspiration n'affecte généralement pas la poussée axiale
Coût de remplacement périodique du joint d'arbre réduit ou éliminé
Certaines limitations doivent être comprises pour appliquer correctement une pompe sans joint :
Température des enroulements du moteur (CMP) ou des composants magnétiques (MDP)
Le contrôle de l'environnement des roulements est nécessaire pour fournir un liquide propre et non clignotant.
L'enveloppe de confinement primaire est relativement mince et le potentiel de corrosion doit être soigneusement pris en compte.
Un recyclage du personnel de maintenance peut être nécessaire.
La chaleur générée par le variateur peut affecter le NPSH requis avec certains plans de circulation pour les liquides volatils.
Une surchauffe de la section d'entraînement peut se produire avec une perte de débit ou une perte d'aspiration.
Potentiel de coût de réparation plus élevé si les roulements échouent avant la détection
Pour plus d'informations sur les pompes sans joint, voir ANSI/HI 5.1-5.6 Pompes rotodynamiques sans joint pour la nomenclature, les définitions, l'application, le fonctionnement et les tests.
Q. Qu'est-ce qu'un joint centrifuge dans les pompes centrifuges rotodynamiques ?
UN. Un joint centrifuge est un joint dynamique qui ne fonctionne que lorsque l'arbre de la pompe tourne et n'a aucun effet d'étanchéité lorsque l'arbre est à l'arrêt. Il se compose d'un expulseur ou d'un ensemble d'expulseurs situés dans une chambre séparée derrière l'impulseur, qui est généralement équipé d'aubes d'expulsion sur le carénage arrière.
Lorsque la pompe est en marche, le joint centrifuge génère une pression Sur égaliser la pression Pb, comme illustré à la figure 12.3.8.3.6, de sorte que la pompe fonctionne sans fuite.
Illustration 12.3.8.3.6. Joint centrifuge (dynamique) avec"de type sec"emballageUn joint centrifuge (dynamique) doit être combiné avec un joint de secours ou statique pour éviter les fuites lorsque la pompe ne fonctionne pas. Les exigences générales pour le dispositif d'étanchéité de secours sont qu'il doit assurer une étanchéité statique lorsque la pompe est arrêtée et qu'il doit fonctionner à sec pendant le fonctionnement de la pompe. Cela peut être accompli par une garniture de type sec, des joints à lèvres multiples, d'autres dispositifs propriétaires ou des joints mécaniques avec des capacités de fonctionnement à sec ou équipés d'un rinçage séparé.
Il y a une pression d'aspiration maximale admissible PS au-delà de laquelle, selon la vitesse de rotation, un joint centrifuge ne fonctionnera pas correctement. Pour cette raison, les joints centrifuges ne sont pas efficaces sur les deuxièmes étages ou les étages supérieurs des installations à pompes multiples, où les pompes sont agencées pour avoir le plein refoulement de l'étage précédent appliqué à l'aspiration de l'étage suivant.
Si les pompes sont installées à des intervalles et des élévations spécifiés répartis le long d'une ligne de transport de lisier, il est alors possible d'utiliser des joints centrifuges sur tous les étages. L'agencement doit être tel que les pressions d'aspiration sur chaque étage soient approximativement égales et ne dépassent pas 10 à 20 % de la pression de refoulement. Une analyse doit être effectuée sur les performances du joint centrifuge, en fonction de la hauteur, du débit et de la pression d'aspiration réels, afin de garantir un fonctionnement correct.