Flow Solutions Division

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1 Flow Solutions Division BW Seals Durametallic Seals Pacific Wietz Seals Pac-Seal Flow Solutions Division Produits & Services

2 I n t r o d u c t i o n Contenu Page Introduction Profil de l entreprise Historique de l entreprise Flowserve Partenariat, service et stages de formation Raffineries et Industrie Pétrochimique Industrie chimique Centrales thermiques Industrie pétrolière Industrie de la cellulose et du papier Production et transformation Eau / eaux usées Industrie pharmaceutique Caractéristiques des garnitures mécaniques Vue d ensemble des produits Garnitures à ressort Soufflets métalliques Cartouches standard Garnitures produits chargés Garnitures d'agitation Garnitures gaz Garnitures à montage inverse Garnitures pour compresseurs Garnitures turbines à vapeur Garnitures pour applications spéciales Systèmes auxiliaires pour garnitures, Accessoires Technique des garnitures mécaniques Bienvenue Bienvenue chez Flow Solutions Division (FSD), la Division Garnitures Mécaniques de Flowserve. Ce catalogue Produits et Service 2 est destiné à vous familiariser avec nos produits et nos prestations. Dans cette seconde édition, vous trouverez aux pages 6 à 15 les critères vous permettant de choisir des garnitures à l appui d exemples d application. Aux pages 16 et 17, vous trouverez la vue d ensemble habituelle des produits. Par rapport à la première édition de ce catalogue, nous avons épuré notre gamme de produits, ceci dans le souci de vous aider à optimiser votre choix de garniture. L utilisation d icônes pour décrire les garnitures est un élément nouveau. Ceux-ci vous donnent une idée directe des possibilités d application des garnitures sans que vous n ayez besoin de consulter les exemples d application. D autre part, nous y avons ajouté des explications pour l exploitation des garnitures mécaniques et donné davantage d informations techniques. Nous espérons que cette deuxième édition de Produits & Service vous aidera à choisir plus facilement la garniture optimale à vos applications. Veuillez vous adresser à l une de nos agences si vous avez des questions! Nous sommes toujours à votre disposition! Vous pouvez également nous visiter sur notre site Internet: 2

3 P r o f i l d e l e n t r e p r i s e PUMPS Flowserve Pump Division (FPD) SEALS & SERVICE Flow Solutions Division (FSD) VALVES Flow Control Division (FCD) seal group Groupe Garnitures service group Groupe Service Flowserve est présent dans trois secteurs d activités : pompes, garnitures & service et vannes. Flowserve FSD La mission de Flowserve Flow Solutions Division est d'être le premier fournisseur mondial en matière d'étanchéité à garnitures mécaniques et de mettre à votre disposition un programme harmonisé de garnitures mécaniques de haute technologie. Gérées indépendamment depuis plus de 8 décennies, BW seals, Durametallic, Pacific Wietz et Pac-Seal ont une longue tradition de fournisseur de produits d'étanchéité de fluides pour les industries. Flowserve propose un programme varié de produits éprouvés et, en tant que partenaire représenté dans le monde entier, vous aide à réduire vos coûts d exploitation. Synergie Flowserve peut vous aider à réduire vos coûts d'exploitation par l'amélioration de la fiabilité des garnitures mécaniques et la réduction des frais de maintenance ainsi que par des prestations techniques de grande ampleur et une réduction des coûts de maintenance. Flowserve est pionnier au niveau des accords de partenariat permettant de réduire les coûts globaux et propose différents types d accords. Technologie Les longues années d expérience et la mise en commun du savoir-faire technique de ses différentes entreprises permettent à Flowserve de développer des technologies de pointe et de les mettre rapidement en pratique en proposant des produits d étanchéité fiables. Qualité Nous prouvons ce que nous disons lorsque nous parlons de qualité. Concevoir et fabriquer des garnitures et des accessoires qui dépassent l'attente de nos clients est une partie importante de notre contribution à la «qualité totale». Notre engagement pour une qualité constante est documenté par le fait que Flowserve FSD est certifié ISO Service 24 heures sur 24 et à travers le monde, le personnel Flowserve FSD est à la disposition des clients pour résoudre leurs problèmes. Nos ingénieurs possèdent une grande expérience et des connaissances techniques fondées en matière de garnitures mécaniques, d auxiliaires et de pompes, ce qui leur permet de détecter rapidement les causes des pannes et d y remédier immédiatement. 3

4 Historique de l entreprise Flowserve 1872 Fondation par Byron Jackson ère pompe centrifuge pour pipelines Fondation de Pacific Wietz ère garniture mécanique pour pompes 1901 Neu Era Manufacturing Co ère garniture mécanique pour pompes Garnitures d étanchéité 1970 Réorganisation de 1987 BW/IP International, Inc. BW Seals 1994 Acquisition acquisition de of 1986 Développement de la 1ère Gaspac Sept. Acquisition de Pac-Seal 1995 Oct. Reprise par Durco Historique Flowserve est née en juillet 1997 de la fusion de deux entreprises du management de la fluiditique, BW/IP et Durco International. L héritage des marques est le suivant : BW Seals BW/IP a ses origines dans la Byron Jackson Company fondée en BJ construisit la première pompe centrifuge pour pipelines en En 1955, Byron Jackson Co. devint un secteur d activités de Borg-Warner Industrial Corporation avec un secteur de garnitures. Suite à une reprise par le management, ce secteur d activités est devenu BW/IP en BW/IP est devenue une société anonyme en 1991 et elle était cotée en bourse à New York depuis En 1994, Pacific Wietz a été repris par BW/IP. Pacific Wietz L entreprise fut fondée en 1919 par Julius Huhn et Karl Wietz à Hattingen. A l origine, elle fabriquait des garnitures d étanchéité pour tiges de piston. Les premières garnitures mécaniques furent vendues en Dans les années 60, de nouvelles matières contribuèrent à une amélioration des constructions et à la croissance ce qui entraîna des changements importants de l organisation au début des années 70. Les premières garnitures Gaspac furent vendues en Durametallic Après sa fondation en 1901 par Henry P. White, la New Era Manufacturing Company fabriquait des presses-étoupes métalliques tressés autolubrifiants qui furent commercialisés depuis 1917 sous le nom de garnitures Durametallic. En 1923, l entreprise devint Durametallic Corporation. La première garniture métallique Dura fut développée en A partir de 1950, l entreprise élargit sa gamme de produits et s établit sur les marchés internationaux. Durametallic acquit Pac- Seal en septembre 1995 et fut reprise en octobre 1995 par Durco. 4

5 Partenariats, service et stages de formation défaillances/ MTBF [= durée moyenne sans panne] Défaillances MTBF Moyenne Objectif /98 2/98 3/98 4/98 5/98 6/98 7/98 8/98 9/98 10/98 11/98 12/98 Objectif/Moyenne (mois) QRC (Centre de réparation rapide) La durée de vie plus élevée des garnitures combinée à des temps d immobilisation minimum contribuent à réduire les coûts d installations des exploitants. Pour répondre sur place aux besoins de ses clients, la Division Garnitures Mécaniques (FSD) entretient des centres de réparation (QRC - centre de réparation rapide) permettant de trouver une solution rapide aux problèmes. Chaque centre possède des équipements spécialisés pour le nettoyage des garnitures, le rodage, l'assemblage et les épreuves d étanchéité. De plus, le centre de réparation rapide (QRC) est l interlocuteur privilégié pour la conclusion d accords de partenariat entre les clients et FSD, l assistance en matière d application, l aide immédiate en cas de problèmes et la gestion d un stock local. Partenariat Flowserve FSD est leader mondial en ce qui concerne les accords de partenariat avec les exploitants et équipementiers. Les divers accords commerciaux en matière de produits ou de services - permettent à nos clients de sélectionner le niveau d'engagement et de participation qu'ils pensent être le mieux adapté à leurs besoins. En fonction du type de contrat, Flowserve FSD met du personnel sur site en permanence afin d'optimiser les performances de garnitures, améliorer leur durée de vie et contribuer finalement à la réduction des coûts. L'utilisation du SIS (Système d informations des garnitures), développé spécialement par Flowserve FSD, recueille un ensemble d'informations sur les garnitures et les composants en documentant leurs données de perfor- mance, les caractéristiques des machines et les recommandations pour l application. La gestion des stocks et la simplification de la procédure d'achat sont des bénéfices supplémentaires. Stages de formation La formation du personnel d exploitation et d entretien a une influence considérable sur la durée de vie de la garniture mécanique. Flowserve FSD possède des centres de stages modernes pour la formation théorique et pratique. Par ailleurs, nous organisons également des stages de formation chez vous. 5

6 Raffineries et Industrie Pétrochimique Raffineries et Industrie Pétrochimique Les processus de traitement modernes des hydrocarbures exigent des moyens d'étanchéité d'arbre exceptionnels. Sécurité, environnement et fiabilité sont les éléments stratégiques. Flowserve FSD propose toute une série de produits spécifiques et éprouvés pour: Faibles émissions dans le cas des produits volatils Toute la gamme de produits résiduels visqueux de raffinerie jusqu'aux gaz inflammables en passant par les fluides à bas point d ébullition Large choix de matériaux et des conceptions assurant une longue durée de vie des garnitures Insensibilité aux paramètres de service divergeant à court terme De larges plages de température allant de valeurs inférieures à zéro jusqu à C Hautes vitesses et pressions élevées API 682 Les produits Flowserve FSD pour raffineries satisfont aux exigences selon API Application Catégorie Garniture API 682 Appl. générale, eau (acide), non inflammable Hydrocarbures, lessives, amines à ressort QB A 1, 2, 3 à ressort, à pression interne QBB A 3 côté produit soufflets pour usage général BX* B 1, 2, 3 soufflets pour appl. génér à pression int. BXB* B 3, côté produit Hydrocarbures légers (LHC) à ressort LHC QBQ A 1, 2 Haute pression, pétrole brut, acides garniture mono-ressort UC A 1 Haute pression plan 23, eau chaude D A 1 Hydrocarbures haute temp. non inflammables soufflets haute température BXRH** C 1 BXHH** C 1, 2, 3 soufflets haute temp. à pression int. BXHHB** C 3 côté produit GM de sécurité, à contact sec, garnitures gaz GSD GM de sécurité, à face ondulée GSL Garniture gaz double GF 200 Equipements Sundyne garniture spéciale GLS/GSS * En standard soufflets en Inox 316 selon API 682, en option soufflets en alliage C-276 ** En standard soufflets en alliage 718 Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré ou en graphite haute température. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée)

7 Industrie chimique Industrie chimique Les usines chimiques modernes produisent une multitude quasi infinie de produits dans des conditions d exploitation tout aussi variées. Une manipulation sécurisée des substances toxiques, une bonne résistance à la corrosion, tout autant qu un taux de fiabilité et la maîtrise des coûts sont les exigences prioritaires. Les points critiques sont: Résistance aux liquides fortement corrosifs Gamme étendue de matériaux Résistance aux substances abrasives Résistance aux substances extrêmement toxiques, volatiles et facilement inflammables Taux de fuite réduits Conception à la fois robuste et bon marché pour encombrements réduits Interchangeabilité maximale des pièces permettant de réduire les stocks. Application Catégorie ANSI DIN La plupart des prod. chimiques légèrement visqueux,moyennement à ressort RO Europac corrosifs; eau, eaux de procès, lessives, acides faibles soufflet BX BXLS Hydrocarbures basse température non inflammables CBR cartouche standard ISC Allpac N soufflet élastomère Pac-Seal Pac-Seal Haute température / dissipation de chaleur soufflets haute temp. BXHH, BXRH Très visqueux, boues à ressort SL-5000 Allpac La plupart des produits chimiques légèrement visqueux garniture gaz double GX-200 GX-200 GF-200 Acides, produits corrosifs montage externe RA/RA-C TBR Chemiepac Pompes Sundyne garniture spéciale GLS/GSS Agitateur agitateur Série M, VRA, Série M DIN, MSS Série 256x Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré ou en graphite haute température. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée) ANSI/DIN * Flowserve FSD dispose d une large palette de produits couvrant les deux types de pompes ANSI ainsi que DIN qui sont les normes correspondant aux pompes les plus couramment utilisées dans l'industrie chimique. Des garnitures spéciales pour pompes et agitateurs font aussi partie de notre production. *DIN est annulée est remplacée par la DIN EN , Edition Mars

8 Centrales Thermiques Centrales Thermiques Du fait de l'augmentation continue de la taille, de la complexité et de la capacité des Centrales Thermiques, les exigences techniques au niveau des garnitures mécaniques deviennent de plus en plus sévères. Dans l'application sur eau chaude à haute pression, les conditions de lubrification entre les faces de garniture deviennent très difficiles et exigent l'utilisation de matériaux de haut niveau afin d'obtenir des longévités importantes. Flowserve FSD optimise continuellement les performances et la longévité de ses garnitures pour de telles conditions de service: Des performances fiables associées à une longue durée de vie Des vitesses élevées même pour les grands diamètres Application Température Pression Refroidissement Catégorie Garniture Eau, condensats basse basse aucun voir Eau/eaux usées Eau chaude moyenne moyenne pas de supplém. à ressort QB-lub Europac 615 élevée élevée Plan 23 D très élevée DP DHTW Désulfuration des fumées basse basse SLM 6000 Allpac Matériaux typiques : Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée) Pressions et températures élevées avec l eau Réaction minimale aux augmentations de température passagères Bonne tenue pendant les périodes d arrêt à chaud Maintien de l'étanchéité lors de mauvaises conditions d'aspiration 8

9 Industrie Pétrolière Application Pression Catégorie Garniture Hydrocarbures légers (LHC) moyenne à ressorts LHC QBQ hydrocarbures, pétrole brut à ressorts QB soufflet BX élevée garniture mono-ressort UC, UOP très élevée à ressorts UHTW o DHTW HSC/HSH GM de sécurité, à contact sec moyenne garniture gaz de sécurité GSL Eau traitée à ressorts Allpac UC Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré ou en graphite haute température. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée) Industrie Pétrolière Le transfert moderne de produits pétroliers réaisé par pipeline doit être étudié pour permettre l'acheminement des produits les plus variés allant de l essence aux gaz liquéfiés, ces produits étant souvent soumis à des pressions variables. Le pétrole brut venant des champs pétroliers peut contenir du sable, du sel, de l'eau, des dépôts et d autres substances abrasives et il est alors nécessaire d avoir recours à des pompes multicellulaires souvent très chères. Ces conditions de fonctionnement difficiles exigent une maîtrise parfaite de la technologie des garnitures afin d'en obtenir le maximum de performance. Chez Flowserve FSD, les programmes continus de recherche et de développement ont permis de créer des produits éprouvés répondant à ces exigences particulières : Performance fiable dans des stations de surpression à surveillance réduite installées à des endroits souvent éloignés Travail en haute pression et haute vitesse au niveau des faces de garniture Capacité à véhiculer une large gamme de fluides de diverses densités spécifiques allant des hydrocarbures légers aux bruts sulfureux et visqueux Résistance élevée à l'encrassement et aux particules abrasives Etanchéité fiable et taux de fuite réduits malgré des variations thermiques considérables Bon comportement en marche intermittente avec de nombreux arrêts et de fortes pressions lors des redémarrages. 9

10 Industrie de la cellulose et du papier Industrie de la cellulose et du papier Les produits tels que la pâte à papier, les liqueurs, le chlore, ainsi que le matériel comme les mélangeurs, raffineurs, filtres et agitateurs, sont courants dans l'industrie de la cellulose et du papier. Lors de la transformation du bois ou des vieux papiers pour en faire du papier ou du carton, des opérations de coupe, broyage, nettoyage, blanchissement et déshydratation sont nécessaires. Il est important de réduire la consommation en énergie électrique et en eau dans le but de maîtriser les coûts d exploitation. Flowserve FSD à mis au point des systèmes d étanchéité qui peuvent vous aider à réduire les coûts de consommation d'eau et d'énergie ainsi que les frais de maintenance: Résistance aux liquides hautement corrosifs Résistance aux substances abrasives Application Catégorie Garniture Pompes spéciales raffineurs, pompes d alim, soufflet BX pompes volumétriques, à ressort, sécable PSS II désintégrateurs à ressort SL-5200 Pâte à papier pompes soufflet BXLS à ressort Allpac/SL-5000 cartouche standard ISC Pompes pour prod.chimiques voir chimie Pompes à eau / eaux usée voir Eau / eaux usées Eau chaude/centr. thermiques voir Centrales thermiques Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré ou en graphite haute température. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée). Large gamme de matériaux Taux de fuite réduits Conception à la fois robuste et bon marché pour encombrements réduits Interchangeabilité maximale des pièces permettant de réduire les stocks. 10

11 Production et transformation Industrie des mines et carrières Alumine, ciment, argile, charbon, cuivre, or, gypse, sable quartzeux, nickel, phosphate, potasse, argent, soude, taconite, titane, zinc quelles que soient les matières produites ou transformées, les pompes et les garnitures les plus robustes sont nécessaires pour ce genre d activité. L extraction de matières brutes du sol, le lavage et le traitement des minerais exigent des pompes robustes pour es applications abrasives et corrosives souvent liées à des pressions et des températures extrêmes. Les programmes de recherche et de développement continus de Flowserve FSD ont permis de créer des systèmes d étanchéité d avant garde dans le but de réduire les dépenses de maintenance, de limiter la consommation en eau et même de la supprimer entièrement dans de nombreux cas, de respecter es prescriptions en matière de sécurité et fiabilité et de diminuer les coûts d énergie Application Boues Catégorie Garniture Agitateur/autoclaves garniture d agitateur Série M ou 256x Pompes axiale de circulation sécable PSS II Pompes à produits chimiques voir Chimie Pompe à eau /eaux usées voir Eau / eaux usées Eau chaude voir Centrales thermiques Pompes très élevée à ressort SLC garniture double à ressort SLM-6200 moyenne / très élevée à ressort SLM-6000/ SLM-6100 moyenne / légère Allpac Auxiliaires SLD/QCD/EPD Matériaux typiques : SiC / SiC, joints auxiliaires en EPDM ou TFE (AFLAS), Duplex CD4MCuN ou fonte chromée. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée). tout en augmentant la disponibilité des machines grâce à des intervalles de maintenance prolongés et en atteignant ainsi une productivité plus élevée. Ceci implique : Résistance aux liquides très abrasifs Résistance aux substances très corrosives Large gamme de matériaux pour une longue durée de vie Interchangeabilité maximale des pièces permettant de réduire les stocks Aptitude à tenir les liquides hautement toxiques et corrosifs loin de l atmosphère Maintien de l'étanchéité lors de mauvaises conditions d'aspiration Rinçage externe superflu 11

12 Eau / eaux usées 12 Eau / eaux usées L eau est le liquide le plus répandu sur la terre et une des conditions fondamentales de la vie. Elle est utilisée à des fins multiples: en tant qu eau potable, eau de refroidissement, eau de chauffage, eau de process, pour l irrigation et dans le sanitaire. L industrie de l eau et des eaux usées manutentionne essentiellement de l eau propre. Ces applications très variées exigent des systèmes d étanchéité variés pour conserver l eau et permettrent un fonctionnement fiable: Taux de fuite réduits Fiabilité Résistance à la contamination et à l abrasion Conception à la fois robuste et bon marché pour encombrements réduits Interchangeabilité maximale des pièces permettant de réduire les stocks. Application Catégorie Garniture Eau cartouche standard ISC à ressort RO Europac garniture sécable PSS II soufflet caoutchouc Pac-Seal Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée).

13 Industrie pharmaceutique Industrie pharmaceutique Depuis l entrée en vigueur au début des années 90 des directives étatiques en matière de protection de l environnement, les fabricants de produits pharmaceutiques ont redéfini leurs processus afin d améliorer la performance de leurs machines rotatives et de satisfaire ainsi aux exigences étatiques. Des taux d émission plus bas et une amélioration de la pureté du produit final sont les deux exigences principales auxquels doivent satisfaire les systèmes d étanchéité. Par ailleurs, ces applications nécessitent une coopération avec l industrie pharmaceutique au stade de la conception. Flowserve FSD entretien de bonnes relations avec de nombreux utilisateurs et fabricants de machines spéciales et connaît bien les besoins de l industrie : Pas de contamination du produit Taux de fuite à l atmosphère réduits ou nuls Large gamme de matériaux incluant des qualités alimentaires. Taux de fuite réduits Application Catégorie Remarque Garniture Mélangeur, agitateur, sécheur garniture agitateur liquide, double (DIN également) Série MW autoclaves, centrifugeuses liquide double, DIN Série 256x à contact sec, double (DIN également) Série MD à contact sec, simple VRA simple sèche type gaz (DIN également) Série ML CIP/SIP 2568/ 2570 sécable MSS PSS II Matériaux typiques : SiC / carbone antimoine ou carbone résine, joint auxiliaire en caoutchouc perfluoré ou en graphite haute température. Autres matériaux en fonction de l application (ex. abrasif, corrosif ou température élevée). Matériaux homologués FDA sur demande. Surfaces électro-polies aux endroits délicats pour faciliter le nettoyage Déflecteurs sanitaires et enceinte anti-pollution de réception des particules Grande expérience dans l étanchement de cuves inox et émaillés Plus de 40 ans d expérience d étanchéite d agitateur avec entraînements par le haut, le côté ou le bas. Paramètres d application allant de vitesses très basses à des vitesses très élevées avec garnitures gaz. Du vide à des pressions très élevées et des vitesses élevées dans les cas d autoclaves. Garnitures conçues pour nettoyages CIP (Cleaning-In-Place) et SIP (Steam-In-Place) avec solutions acides ou caustiques. 13

14 Conception des garnitures mécaniques et utilisation Pions d entraînement Face tournante Bague de pression Ressorts Joint semi dynamique Vis de fixation Grain fixe Entraîneur Joint du grain fixe Garniture à ressorts Logement de la face tournante Soufflet Face tournante Vis de fixation Joint du grain fixe Support de soufflet Grain fixe Garniture type soufflet métallique Conception Une garniture mécanique d étanchéité à ressorts est constituée d un grain tournant, d un grain fixe, de joints auxiliaires ainsi que d autres composants métalliques tels que le chapeau et la chemise pour un montage cartouche. Le grain fixe est inséré dans une bride qui est vissée sur la boîte à garniture de la pompe. La face tournante de la plupart des garnitures se déplace dans le sens axial. Elle est poussée par une bague de pression complétée d un ou plusieurs ressorts. Les composants rotatifs sont montés sur une chemise d arbre ou directement sur l arbre. Le joint qui se déplace dans le sens axial avec la face tournante est appelé joint torique semi dynamique. Ces joints auxiliaires sont réalisés en élastomères voir en PTFE quand il s agit de modèles spéciaux. Une garniture mécanique d étanchéité à soufflet métallique est montée de manière identique ; au lieu du ressort, elle a un soufflet métallique. Les avantages en sont une plus grande flexibilité et le fait qu il n y ait pas de joint torique semi dynamique sur l arbre en fait une garniture appropriée pour les hautes températures. Fonctionnement La clé d un taux de fuite faible et d un fonctionnement fiable d une garniture mécanique est qu un film liquide minimum mais suffisant entre les faces de glissement se crée dans un jeu entre les faces, de l ordre de 1 µm / 40 µin. L épaisseur de ce film est normalement de l ordre de la rugosité de la surface, il en résulte un coefficient de friction faible et par conséquent une faible chaleur de friction. Pour certaines applications, il se produit un léger contact des pointes de rugosité, appelées friction mixte dans la tribologie. Les faces d étanchement sont rodées à la poudre pour obtenir une rugosité optimale. On peut s imaginer le grain tournant comme étant un piston sur lequel un certain nombre Coefficient de friction ƒ Lubrification limite Lubrification mélangée Lubrification hydrodynamique Zone de lubrification de forces sont en équilibre : forces hydrostatiques (forces de fermeture et d ouverture) contact des surfaces d étanchement l une envers l autre (minimal) pression hydrodynamique (minimale en cas de garniture liquide) force de ressort friction du joint torique Les ingénieurs de Flowserve ont conçu toutes les garnitures de manière que le grain tournant qui se déplace dans le sens axial se trouve en parfait équilibre sur toute la zone audelà des limites d application. C est ainsi que pour les garnitures pour pression plus élevée, le rapport d équilibre est modifié par réduction de la force de fermeture hydrostatique. Séparation h F ressort P fluide Fw garniture auxiliaire A 1 A 2 P Contact matériel + P Film fluide hydrostatique + P Film fluide hydrodynamique (garniture gaz) = P total F ressort + Fw joint auxiliaire + P fluide A 1 = total A 2 Equilibre: Compensée: A 2 >A 1 Non compensée: A 2 A 1 14

15 Conception des garnitures mécaniques et utilisation Limites d application La pression hydraulique sur les faces d étanchéité provoque une déformation concave. Le film liquide dans l interface est ainsi réduit et a répartition hydrostatique de la pression dans l interface se modifie. Ceci est compensé par la chaleur de friction dans l interface qui provoque une déformation thermique convexe opposée suite à la répartition de la température. Déflexion concave due à la pression La conception des garnitures est optimisée minutieusement par des solutions interactives de calculs d éléments finis et des modèles de films liquides spéciaux. La somme totale de la pression et de la déformation thermique est maintenue à une valeur minimale sur une grande plage de pression, vitesse et liquides pour obtenir une épaisseur de film constante et donc Déflexion convexe due à la température une fiabilité optimale, ceci tout en sachant que tous les paramètres doivent se situer dans les imites de la garniture et qu un travail de conception minutieux est donc nécessaire. L environnement de la garniture joue un rôle Environnement de la garniture aussi important que la conception de la garniture. Un film lubrifiant propre et stable et un déplacement axial libre de la face rotative sont d une importance décisive. Le raccordement suivant plan API aide à refroidir la garniture et à maintenir l environnement de la garniture dans un état propre. Les aspects relatifs à la sécurité ou les prescriptions en matière d environnement (émissions) peuvent nécessiter des directives particulières pour le raccordement. Outre la conception de la garniture et le raccordement, la conception de la pompe (forme et disposition du boîtier de Analyse des éléments finis (FEA) garniture pression et le fonctionnement) sont décisifs pour la sécurité et la fiabilité. P hydrostatique P mécanique P hydrostatique P mécanique PLAN API 11 Mesure de température infrarouge Résistance à la traction MPa Modules d élasticité MPa Résistance à la traction MPa Modules d élasticité MPa Coefficient de dilatation thermique 10e-7 m/m/k Conductivité thermique W/m/K Carbone imprégné de résine Carbone imprégné d antimoine Matériaux des faces SiC lié par réaction SiC fritté Carbure de tungstène Acier Coefficient de dilatation thermique 10e-7 m/m/k Conductivité thermique W/m/K Matériaux Les matériaux utilisés pour les faces ont évolués au cours des temps, du simple mélange de carbone et de l acier sont aujourd hui passés en carbone imprégné d antimoine et en carbures de silicium. Ces deux derniers matériaux travaillent de manière fiable même en service avec lubrification faible comme les hydrocarbures légers ou les eaux chaudes. Un facteur très important est la dureté, l épaisseur et la dissipation de chaleur du carbure de silicium. En cas de liquides corrosifs, la résistance à la corrosion est un facteur important ; c est la raison pour laquelle les composants métalliques sont en inox ou encore en alliages spéciaux. Le carbone imprégné de résine synthétique et le carbure de silicium ont la meilleure résistance à la corrosion. Une gamme variée de matériaux de joints est disponible : du caoutchouc fluoré aux PTFE virtuellement chimiquement inertes jusqu au grafoil résistant aux hautes températures. Les matériaux standards pour chaque type de garniture figurent à la page

16 Garnitures à ressort Garnitures à soufflet Cartouche standard Garnitures liquides chargés Garnitures agitation Garnitures gaz et sèches Garnitures montage externe 16 Type Page Disposition Technologie de garniture Normalisation Haute température Haute pression RO 19 S liquide Non compensée Europac DIN Non compensée CRO 19 D Non compensée Europac S DIN Comme 600, compensée, arbre étagé Europac DIN EC Comme 610, eau chaude, avec rainures sur les faces QB 20 API 682 Type A QBQ 20 API 682 Type A Comme QB, émission basse, hautement compensée, hydrocarbures légers QBB 20 API 682 Type A Comme QB, disposition 3 QB-lub 20 EC Comme QB, eau chaude, avec rainures sur les faces UC/UCQ 20 API 682 Type A Mono-ressort, UCQ émission basse, hautement compensée UOP 20 HP Comme UC, haute pression D 21 API 682 Type A EC Mono-ressort, eau chaude DP 21 EC HP Comme D, haute pression, eau chaude Allpac 480/ Pour produits visqueux ou contaminés, exceptionnelle sur produits chargés SL-5000/ S / C Pour produits visqueux ou contaminés, recommandée pour industrie du papier et de la cellulose BX/BXB 22 S liquide API 682 Type B Soufflet en alliage C-276 pour API 682, BXB disposition 3 CBR 23 BXLS/BXLSB 23 DIN Comme BX, exécution DIN BXR 23 HV Soufflet stationnaire BXRH 24 API 682 Type C HT HV Soufflet stationnaire en alliage 718 BXHH/BXHHB 24 API 682 Type C HT Soufflet tournant en alliage 718, BXHHB disposition 3 ISC1PX 25 S / C liquide ANSI/ISO/DIN Cartouche simple à ressorts également pour produits légèrement abrasifs ISC2PP 26 D / C ANSI/ISO/DIN Cartouche double à ressorts, également pour produits légèrement abrasifs ISC1BX 26 S / C ANSI/ISO/DIN Cartouche simple à soufflet, également pour produits légèrement abrasifs ISC2BB 26 D / C ANSI/ISO/DIN Cartouche double à soufflet, également pour produits légèrement abrasifs ISC1EX 27 S / C ANSI/ISO/DIN Cartouche simple à soufflet élastomère, également pour produits légèrement abrasifs Allpac N 27 C DIN C Simple/double/tandem SLC 28 S / C liquide Très haute teneur en matières solides SLM S / C Produits chargés standard SLM T / C Produits chargés standard, disposition tandem SLM D / C Très haute teneur en matières solides, garniture double ML D / C APGS type gaz Plate-forme ML sans contact MW D / C liquide Plate-forme MW à liquide MD D / C à contact sec Plate-forme MD à contact sec ML-200 DIN 31 D / C APGS type gaz DIN Plate-forme ML DIN acier & émaillée (avec/sans palier) MW-200 DIN 31 D / C liquide DIN Plate-forme MW DIN acier & émaillée (avec/sans palier) MD-200 DIN 31 D / C à contact sec DIN Plataforma MD acier DIN & émaillée (avec/sans palier) D / C liquide DIN Plate-forme MD DIN acier & émaillée (avec/sans palier) D / C DIN Standard DIN acier simple/double (avec/sans palier) VRA 32 S à contact sec Simple, sec MSS 33 à contact sec/liquide Garniture sécable Exécution spéciale 33 Pour machines spéciales Haute vitesse Remarques GSD 34 S à contact sec De sécurité (Back-up), à contact sec GSL 35 type vague De sécurité (Back-up), face ondulée GF D / C APGS type gaz ANSI boîtier agrandi GX D / C APGS type gaz ANSI/ISO/DIN Soufflet compact RA/RA-C 36 S liquide Pour liquides corrosifs TBR 37 Soufflet PTFE, pour liquides corrosifs Chemiepac 955/ Soufflet PTFE, pour liquides corrosifs S = garniture simple D = garniture double T = arrangement tandem C = cartouche EC = eau chaude HT = haute température HP = haute pression HV = haute vitesse DIN est annulée est remplacée par la DIN EN , Edition Mars 2001.

17 Garnitures pour compresseurs pour vapeur Garnitures constructeurs (OEM) & garnitures spéciales Type Page Disposition Technologie de garniture Normalisation Haute température Haute pression Gaspac S 38 S / C SMT ou APGS HP HV Simple Gaspac SRD 38 S / C SMT ou APGS HP HV Simple, conception rotor monobloc (SRD) Gaspac D 39 D / C SMT ou APGS HP HV Double Gaspac T 38 T / C SMT ou APGS HP HV Tandem Gaspac L 38 T / C SMT ou APGS HP HV Tandem avec labyrinthe Turbopac S liquide HV Garniture à huile pour compresseurs à vis Turbopac HP HV Garniture à huile Circpac HV Bague flottante à barrière d azote GTS 40 S / C type vague TA HV Garniture simple pour vapeur GW 42 S liquide HV Garniture à ressorts standard pour équipements Sundyne BAW 42 HV Garniture à soufflet standard pour équipements Sundyne GLS 42 HP HV Garniture à ressorts pour équipements Sundyne à sollicitations élevées GSS 42 type vague HP HV Garniture à ressorts avec face ondulée pour pompes Sundyne à sollicitations élevées LS C liquide Joint à lèvres triple pour pompes de Viking, Tuthill, etc. DHTW 43 S EC HP HV Eau chaude UHTW 43 HP HV HSC/HSH 43 HP HV PSS II 43 Garniture sécable Haute vitesse Remarques Diaphragme élastomère 44 Série de garnitures à coût attractif Soufflet élastomère 44 Série de garnitures à coût attractif Mono ressort 44 Série de garnitures à coût attractif Auxiliaires Protection palier Bearing Gard II Page 45 Protection palier Bearing Gard Magnetic (BGM) Page 46 Panneau auxiliaire pour garnitures compresseur Gaspac Page 46 Panneau gaz de barrage Page 46 Pot de pressurisation (ANSI, applications générales) Page 47 Pot de pressurisation ( A P I ) Page 47 Pot de pressurisation ( D I N ) Page 47 Unité de régulation de débit Seal Gard Page 48 Unité de pressurisation (Plan API 53 modifié) Page 48 Transmetteur de pression Page 48 Echangeur de chaleur (standard) Page 49 Echangeur de chaleur (API 682) Page 49 Echangeur de chaleur (à air) Page 49 Groupes de pression de barrage Page 50 Séparateur magnétique Page 50 Séparateur cyclone Page 50 SLD dispositif de lubrification Page 51 QCD dispositif garniture quench côté air Page 51 EPD Dispositif de protection contre l érosion Page 51 S = garniture simple D = garniture double T = arrangement tandem C = cartouche EC = eau chaude HT = haute température HP = haute pression HV = haute vitesse 20,7 bar / 300 psi 260 C / 500 F 23 m/s / 4500 fpm 10 mm mm / 0.375" " LIMITES D APPLICATION: Cette représentation graphique permet une comparaison rapide et simple des limites d application. La graduation est donnée par les petits numéros et indiquée en pouces ou en unités métriques. Les valeurs indiquées sont valables pour la plupart des garnitures, les garnitures spéciales pour haute pression et haute température sont indiquées sur les graduations. Sachez que les limites de température inférieures sont normalement déterminées par les valeurs du matériau du joint auxiliaire. Sauf indication contraire, les produits conviennent pour les liquides non volatils d un poids spécifique > 0,6. 17

18 Garnitures à ressort Les garnitures à ressort possèdent des joints auxiliaires, appelés éléments d étanchéité semi dynamiques, qui sont poussés axialement à l aide de ressorts le long de l'arbre ou de la chemise pour ainsi compenser l'usure du grain ou les vibrations dues aux défauts d'alignement. Les garnitures à ressort, sauf les versions pour sollicitations élevées, sont généralement moins chères que les garnitures mécaniques à soufflet et elles sont disponibles dans la plupart des tailles. Les garnitures à ressort sont souvent choisies pour les applications avec hydrocarbures légers, hautes pressions et grandes vitesses parce qu elle sont de conception particulièrement robuste et que l élément d étanchéité dynamique amortit le jeu axial. 18 Cependant, les garnitures à ressort n'autorisent pas le montage de joints en graphite et les températures maximales sont donc limitées puisque les matériaux disponibles pour les joints auxiliaires sont l élastomère ou le PTFE. La résistance aux produits chimiques des matériaux des joints auxiliaires peut également être un facteur de restriction. La conception la plus commune des versions ressorts comprend plusieurs petit ressorts, hautement résistants à la corrosion. Pour protéger ces petits ressorts contre l encrassement, certaines conceptions positionnent ces derniers à l'extérieur du produit. Une autre conception consiste à utiliser un seul gros ressort convenant mieux pour les applications difficiles et les produits chargés de matières solides. Un autre ressort souvent employé est le ressort à lamelle ondulée qui permet des conceptions très compactes axialement. + Pour applications générales + Coûts réduits en règle générale + Hautes pressions + Vitesses élevées + Les joints auxiliaires amortissent le jeu axial et conviennent pour les hydrocarbures légers - Application limitée du fait des matériaux des joints auxiliaires et des températures

19 Garnitures à ressort RO Garniture mécanique simple multi-ressorts, non compensée. Elle est utilisée principalement dans l'industrie chimique. Les composants individuels sont entièrement interchangeables et faciles à remplacer. Elle peut être utilisée comme garniture interne ou externe pour les applications abrasives et corrosives. 20,7 bar / 300 psi 260 C / 500 F 23 m/s / 4500 fpm 10 mm mm / 0.375" " Europac 600 Garniture mécanique simple à ressort à lamelle ondulée, non compensée, selon la norme DIN *, standard métrique standard L1K. Cette garniture est utilisée dans de nombreuses applications et en particulier dans l'industrie chimique où le standard DIN pour les pompes est de référence. 10,4 bar / 150 psi 220 C / 430 F 23 m/s / 4500 fpm 10 mm mm Europac 610 Europac 615 Comme Europac 600, mais compensée avec arbre décalé. Pression : jusqu à 25 bars Comme Europac 610, mais avec rainures de lubrification pour applications avec eau chaude sans refroidissement. Pression : jusqu à 17,5 bars Température : jusqu à 170ºC *DIN est annulée est remplacée par la DIN EN , Edition Mars CRO 20,7 bar / 300 psi 260 C / 500 F 23 m/s / 4500 fpm 22 mm mm / 0.375" " Garniture double mono-ressort, entraînement par friction. Pour applications avec eau ou produits à viscosité similaire sous pression modérée. L'étanchéité dépend de la friction entre le joint semi-dynamique et l'arbre de la pompe. Les parties métalliques de la garniture sont isolées du produit pompé pour éviter toute attaque abrasive ou chimique. Très facile à installer. 19

20 Garnitures à ressort QB TYPE A 51,7 bar / 750 psi 204 C / 400 F 23 m/s / 4500 fpm 10,4 mm mm / 0.411" " Garniture mécanique multi-ressorts compensée, pour applications générales notamment dans l'industrie pétrochimique et l industrie chimique. La QB satisfait entièrement aux exigences de l'api 682 type A. La QBW figurant plus bas est une variante de ce modèle. QBQ Conception hautement compensée pour basses émissions en hydrocarbures légers, limites d application identiques à QB mais densité descendant jusqu'à 0,45 sous injection multi-points. QB-lub Conception incluant le rainurage du grain pour les applications eau chaude sans refroidissement particulier. Pression 17,5 bars, température : 170 C maxi. QBB/QB TYPE A3 Une version spéciale de la QB en conception garniture double. Satisfait entièrement aux exigences de l API 682 type A, disposition 3, mais pour une gamme de pressions plus étendue. 15 bar / 220 psi 204 C / 400 F 23 m/s / 4500 fpm 45 mm mm / 1.750" " UC TYPE A 69 bar / 1000 psi* C / 400 F 23 m/s / 4500 fpm 14,1 mm mm / 0.566" " Garniture mono-ressort compensée avec ressort simple rotatif. Pour applications générales et sollicitations élevées. La flexibilité et le jeu de la garniture UC lui permettent de compenser les légers désalignements de l arbre et du palier. Elle a une face tournante en carbure de silicium encapsulée dans un support étanché par un joint en graphite. Les faces de la garniture UC assurent une planéité optimale pour le contrôle des basses émissions. UCQ UOP Conception hautement compensée pour basses émissions en hydrocarbures légers, limites d application identiques à UC mais densité descendant jusqu'à 0,45 sous injection multipoint. Comme UC, mais avec cuvette d exécution spéciale et grain haute pression. Pression : jusqu à 103,4 bars. * Pour les pressions supérieures à 34,5 bars, utilisation d une cuvette UO d exécution spéciale.