Types courants de joints mécaniques

Un joint mécanique, également appelé joint d'extrémité, est un dispositif d'étanchéité largement utilisé pour les équipements à arbre rotatif tels que les pompes, les compresseurs et les réacteurs. Classé selon sa structure, ses conditions de fonctionnement et les matériaux utilisés, il se divise principalement en plusieurs catégories afin de répondre aux exigences des différents contextes industriels.

I. Classification selon la forme structurale

Joint mécanique à une seule extrémité

Il s'agit du type le plus simple et le plus répandu, composé de deux surfaces d'étanchéité (bague tournante et bague fixe). De conception simple, peu coûteux et facile d'entretien, il convient aux applications avec une pression moyenne ≤ 1,6 MPa, une température comprise entre -20 °C et 150 °C, et des fluides non corrosifs et exempts de particules, comme les pompes à eau claire et les pompes à huile de lubrification. Son principal inconvénient réside dans une fiabilité d'étanchéité relativement faible, le rendant inadapté aux fluides inflammables, explosifs, hautement toxiques et volatils.

Joint mécanique à double extrémité

Composé de deux paires de faces d'étanchéité, il forme une cavité étanche entre les deux extrémités, permettant l'injection d'un fluide barrière tel que de l'eau propre ou de l'huile lubrifiante pour le refroidissement, la lubrification et l'amortissement. Disponible en versions équilibrée et non équilibrée, il convient aux fluides haute pression (≤ 4,0 MPa), à large plage de températures (-40 °C à 250 °C), toxiques, inflammables, hautement corrosifs ou légèrement particulaires, tels que les pompes chimiques, les pompes haute température et les pompes de refoulement de fluides corrosifs. Il garantit une étanchéité stable et une sécurité élevée, prévenant efficacement les fuites de fluide.

Joint mécanique équilibré

Sa conception structurelle équilibre la pression du fluide agissant sur les faces d'étanchéité, réduisant ainsi leur usure et prolongeant leur durée de vie. Elle est idéale pour les applications à haute pression (≥ 1,6 MPa), notamment celles impliquant des fluides à faible viscosité et de fortes variations de pression, comme les pompes centrifuges et les compresseurs haute pression. Comparées aux joints non équilibrés, les garnitures mécaniques équilibrées offrent une pression spécifique uniforme sur les faces d'étanchéité, une meilleure résistance à l'usure et des risques moindres de frittage et de fuite.

Joint mécanique déséquilibré

La pression moyenne exercée sur les faces d'étanchéité reste déséquilibrée, ce qui engendre une pression spécifique élevée. De conception plus simple et à moindre coût, ce type de joint convient aux applications basse pression (≤ 1,6 MPa) avec des fluides à haute viscosité et exempts de particules, comme les pompes à engrenages classiques et les petites pompes centrifuges. Il présente cependant une usure rapide des faces d'étanchéité et une durée de vie limitée ; il est inadapté aux environnements haute pression et haute température.

Joint mécanique de cartouche

Tous les composants, y compris la bague rotative, la bague fixe, le ressort et la bague d'étanchéité, sont intégrés. Pré-assemblé et réglé avant livraison, il s'installe directement sur site sans aucun réglage supplémentaire. Il convient aux équipements standardisés, aux installations par lots et aux sites à accès difficile, tels que les grandes unités chimiques et les pompes produites en série. Il se caractérise par une installation facile, une grande précision, une réduction des erreurs d'assemblage et une maintenance simplifiée.

II. Classification selon l'adaptabilité aux conditions de travail

Joint mécanique haute température

Fabriqué à partir de matériaux résistants aux hautes températures, notamment le carbure de silicium, le nitrure de silicium et un alliage dur, ainsi que de joints d'étanchéité résistants à la chaleur tels que des soufflets en graphite flexible et en métal, ce joint supporte des températures de 250 °C à 500 °C. Il est utilisé dans les équipements de transport de fluides à haute température, tels que les pompes à vapeur et les arbres d'agitation des réacteurs à haute température. Un système de refroidissement adapté est nécessaire pour éviter le frittage et l'abrasion des surfaces d'étanchéité dus à une chaleur excessive.

Joint mécanique basse température

Fabriqué à partir de matériaux cryogéniques et de joints d'étanchéité en PTFE et en caoutchouc basse température, ce dispositif est adapté aux températures extrêmement basses, de -40 °C à -196 °C. Il convient aux équipements de distribution de fluides cryogéniques tels que l'azote liquide, l'oxygène liquide et l'éthylène glycol basse température. Il est essentiel de prévenir la formation de givre et de glace sur les surfaces d'étanchéité afin d'éviter toute altération de l'étanchéité.

Joint mécanique résistant à la corrosion

Ses bagues rotatives et fixes sont fabriquées dans des matériaux résistants à la corrosion tels que le carbure de silicium, la céramique et l'Hastelloy, tandis que ses joints d'étanchéité sont en PTFE et en caoutchouc fluoré. Ce système est adapté aux milieux fortement acides, alcalins et oxydants, notamment pour les pompes acido-basiques et les pompes de traitement des eaux usées de galvanoplastie dans l'industrie chimique. Le choix des matériaux doit être adapté aux propriétés du fluide afin d'éviter toute défaillance d'étanchéité due à la corrosion.

Garniture mécanique pour milieux particulaires

Fabriqué avec des matériaux résistants à l'usure tels qu'un alliage dur et du carbure de silicium, et équipé de dispositifs d'évacuation des particules, il empêche les particules solides de pénétrer dans les surfaces d'étanchéité et de provoquer des rayures et une abrasion. Il convient aux fluides contenant du sable et des impuretés, notamment les pompes à eaux usées, les pompes de drainage minier et les pompes à boues.