Comment choisir le jeu de fonctionnement des bagues en carbure de tungstène dans les pompes abrasives

Quand quelqu'un me demande quel dégagement de roulement doit être utilisé pourbagues en carbure de tungstèneJe comprends pourquoi ils espèrent un chiffre simple.

Un nombre fixe simplifierait la finalisation du dessin, la comparaison des devis et la validation de la décision d'achat. Malheureusement, les pompes abrasives se comportent rarement aussi simplement.

Un jeu optimal en eau claire peut s'avérer insuffisant dans une pompe à boues chaudes. Un jeu conçu pour éviter les frottements au démarrage peut devenir inutilement important en fonctionnement normal. Une bague parfaitement conforme au plan peut néanmoins présenter une défaillance si l'arbre se plie, si le logement se déforme, si l'ajustement serré obstrue l'alésage ou si des particules abrasives pénètrent dans l'espace sans rinçage efficace.

À Carbure LongsunNous ne commençons donc pas par la question : « Quelle est la marge de sécurité standard ? » Nous commençons par une autre question :

Quelles conditions consommeront l'espace disponible pendant le fonctionnement de la pompe ?

Cette question permet d'aboutir à une conception plus sûre et plus utile.

Étape 1 : Identifier le rôle exact de la bague

Avant de choisir un jeu, je veux d'abord connaître la fonction de la bague.

Fonction de la bague	Pourquoi le dédouanement est important	Risque principal
douille de guidage ou radiale	Contribue à soutenir et à contrôler le mouvement de l'arbre	Un jeu excessif peut réduire le support du rotor ; un jeu insuffisant peut provoquer des frottements.
bague de restriction ou d'accélérateur	Contrôle les fuites internes ou les pertes de charge	Un jeu excessif peut augmenter les fuites et réduire les performances hydrauliques.
bague d'usure	Fournit une surface remplaçable à proximité d'un manchon ou d'un arbre rotatif	L'augmentation du jeu peut accroître les vibrations, la recirculation ou l'usure secondaire.
bague de zone d'étanchéité	Fonctionne à proximité d'un joint d'étanchéité, d'une chambre de scellage ou d'un système de rinçage.	La chaleur, la contamination et une lubrification insuffisante peuvent provoquer des rayures ou un grippage.
Manchon d'arbre sous garniture	Offre une surface de roulement résistante à l'usure plutôt qu'un jeu de roulement libre.	Le réglage du joint, la qualité de l'affleurement et la finition de surface peuvent être plus importants qu'un jeu spécifique au niveau de la bague.

Cette distinction est importante car un jeu destiné à contrôler les fuites ne doit pas être automatiquement transposé à l'emplacement d'un palier de guidage.

Étape 2 : Élaborer un budget de liquidation

Je trouve utile de considérer le dégagement de fonds de commerce comme un budget. Chaque source de mouvement, de croissance, de distorsion et d'incertitude consomme une partie de ce budget.

Le jeu d'étirage à froid doit toujours laisser un espace de fonctionnement sûr après avoir pris en compte toutes les conditions plausibles.

1. Faux-rond de l'arbre

Un arbre rotatif n'est jamais parfaitement centré. Les erreurs de fabrication, l'excentricité du manchon, l'état de l'accouplement et les erreurs d'assemblage peuvent entraîner un déplacement de la surface par rapport à la bague, d'un tour à l'autre.

Le faux-rond total indiqué doit donc être vérifié sur la surface de roulement réelle, et non déduit de la dimension nominale de l'arbre.

2. Déflexion de l'arbre

Les forces hydrauliques peuvent fléchir l'arbre pendant le fonctionnement de la pompe. L'amplitude de cette flexion varie en fonction du débit, de la charge sur la roue, de la vitesse de rotation, de l'état des paliers et de la distance entre la bague et le palier le plus proche.

Un fonctionnement de la pompe loin de son point de rendement optimal peut accroître les forces radiales et la flèche de l'arbre. Ceci est important car un jeu qui semble suffisant lors d'un essai de rotation en atelier peut disparaître lorsque la pompe est sous charge hydraulique.

3. Désalignement et erreur angulaire

Une longue bague peut avoir un dégagement suffisant en son centre, mais entrer en contact avec l'arbre près d'une extrémité si les axes de l'arbre et de l'alésage ne sont pas parfaitement alignés.

Pour les bagues longues, un défaut d'alignement angulaire peut s'avérer plus dangereux qu'une simple erreur de diamètre. Les chanfreins et les ébavures peuvent contribuer à protéger l'entrée, mais ils ne peuvent corriger un mauvais alignement.

4. Dilatation thermique

C'est l'un des points les plus importants lors de son utilisationbagues de pompe en carbure de tungstène.

Le carbure cémenté WC-Co se dilate généralement moins sous l'effet de la température que les aciers courants. Si un arbre en acier atteint une température supérieure à celle de la bague en carbure, l'arbre peut se dilater plus rapidement et réduire le jeu de fonctionnement.

En termes simples :

Jeu à chaud = Jeu à froid + Dilatation de l'alésage de la bague − Dilatation du diamètre extérieur de l'arbre

Il s'agit d'une relation simplifiée. Une bague en carbure logée dans un logement en acier ne se dilate pas nécessairement comme un anneau totalement libre. L'ajustement serré, la température du logement, l'épaisseur de paroi et la rigidité du matériau peuvent tous influencer l'alésage.

Pour une application à haute température ou à grande vitesse, le calcul thermique doit être revu par le concepteur de la pompe plutôt qu'estimé à partir des seules dimensions à température ambiante.

5. Modification de l'installation

Le frettage d'une bague en carbure dans un logement permet de réduire le diamètre de son alésage. La réduction effective dépend du jeu, de l'épaisseur de la paroi de la bague, de la rigidité du logement, de la géométrie et de la méthode d'assemblage.

Pour cette raison, Langsun Carbide recommande de contrôler lealésage installéLorsque le jeu de fonctionnement est critique, la mesure de l'alésage à l'état libre peut ne pas être représentative de l'assemblage final.

6. Tolérance de fabrication et de mesure

Le dégagement doit être vérifié en utilisant les dimensions les plus défavorables :

● Alésage minimal autorisé pour la bague

● Diamètre maximal autorisé de l'arbre ou du manchon

● Excédent maximal prévu

● Réduction maximale du diamètre d'alésage liée à l'installation

● Réduction thermique maximale du jeu

L'utilisation de dimensions nominales uniquement peut masquer le jeu minimal réel.

Étape 3 : Ne pas utiliser le filtre à particules

C’est là que la conception des pompes abrasives devient moins intuitive.

Il est tentant de croire qu'un espace plus petit que la taille des particules empêchera les solides de pénétrer. En pratique, une suspension contient généralement des particules de tailles variées. Les particules fines peuvent toujours s'y introduire, tandis que les particules plus grosses peuvent former des ponts, se fracturer ou rester piégées à l'entrée.

Un écart très faible peut donc engendrer ses propres problèmes :

● Des particules peuvent se retrouver écrasées entre l'arbre et la bague.

● Les fines particules abrasives peuvent former une pâte à rectifier.

● La chaleur locale peut augmenter lorsque le film liquide devient trop mince.

● Une seule particule surdimensionnée peut provoquer des lésions ou une crise d'épilepsie soudaine.

Un jeu très important n'est pas forcément plus sûr. Il peut permettre à davantage de particules solides de circuler dans l'espace, fragiliser le support de l'arbre, augmenter les fuites internes ou engendrer des vibrations plus importantes.

Chez Langsun Carbide, notre point de vue est simple :

Le jeu doit permettre un mouvement sûr et une lubrification adéquate. La maîtrise des particules solides repose principalement sur la conception de la pompe, le rinçage, le contrôle de la pression et la gestion des particules.

En d'autres termes, ne demandez pas au système de dégagement d'effectuer le travail d'un système de chasse d'eau.

Étape 4 : Déterminer comment l’espace sera lubrifié et rincé

UN Bague en carbure de tungstène Il est très résistant à l'usure, mais il ne faut pas s'attendre à ce qu'il résiste à un frottement à sec illimité ou à un apport constant de particules abrasives piégées.

Le concepteur doit confirmer :

● Si le liquide pompé lubrifie l'interface

● Si une chasse d'eau propre séparée est fournie

● Le sens du flux de chasse d'eau

● La différence de pression disponible

● Si la pompe peut fonctionner à sec au démarrage ou à l'arrêt

● La question de savoir si des matières solides peuvent se déposer dans l'espace entre la pompe et le support lorsque celle-ci est arrêtée reste posée.

● Il est possible que des cristallisations ou des dépôts se forment pendant le refroidissement.

Un rinçage propre et correctement dirigé peut réduire le nombre de particules abrasives pénétrant dans l'interface de la bague. Dans de nombreuses applications, améliorer le rinçage est plus efficace qu'augmenter simplement le jeu.

Cependant, un débit de rinçage excessif peut engendrer de l'érosion ou des problèmes de procédé. Le concepteur de la pompe ou du système d'étanchéité doit spécifier le débit et la pression requis plutôt que de se fier à des estimations.

Que se passe-t-il lorsque le jeu est trop faible ou trop important ?

Condition	Symptômes possibles	Conséquences probables
Dégagement trop serré	Élévation de température, bruit, couple de démarrage élevé, bandes de contact polies, rayures	Frottement, grippage, écaillage du carbure, endommagement du manchon, arrêt inattendu
Jeu trop important	Vibrations accrues, position instable de l'arbre, augmentation des fuites, usure irrégulière	Support réduit, étanchéité altérée, perte d'efficacité, usure secondaire accélérée
Jeu correct à froid, mais trop serré à chaud.	La pompe tourne librement avant le démarrage, mais frotte une fois la température atteinte.	crise thermique ou contact intermittent
Le dégagement est correct avant l'installation, mais trop faible après.	Le diamètre d'alésage installé est inférieur à celui de la bague libre.	Fermeture par pression, déformation du boîtier ou frottement lié à l'assemblage
Dégagement acceptable mais chasse d'eau insuffisante	Rainures, particules incrustées, traces d'usure sombres, rayures répétées	Usure abrasive malgré des dimensions nominales correctes

Cinq erreurs courantes lors du choix des produits en liquidation

1. Copie d'un dégagement à l'eau claire dans un service de boue abrasive.Les particules abrasives, les dépôts et la contamination créent différents risques.

2. Réduire au minimum le jeu autorisé par la fabrication.La précision de rectification ne supprime pas le mouvement de l'arbre ni la dilatation thermique.

3. En ignorant la réduction d'alésage par ajustement serré.Le diamètre d'alésage installé peut être inférieur au diamètre d'alésage mesuré à l'état libre.

4. Utiliser les dimensions nominales au lieu des dimensions dans le pire des cas.Le jeu minimal se situe au niveau du plus petit alésage et du plus grand arbre.

5. Tentative de résolution d'un problème de rinçage en augmentant le jeu.Un dégagement plus important pourrait permettre une circulation encore plus abrasive sans pour autant éliminer la cause profonde du problème.

Je pense que le jeu optimal n'est ni la plus petite valeur que le fournisseur puisse rectifier, ni la plus grande valeur qui évite un frottement immédiat.

C'est le jeu qui reste contrôlé sur toute la plage de fonctionnement réelle de la pompe.

Cela implique d'accepter une vérité importante : le jeu ne se limite pas à la dimension d'une bague. Il résulte de l'ensemble du système, incluant l'arbre, les paliers, le carter, la température, les conditions d'écoulement, les particules solides, l'installation et les pratiques d'entretien.

Le carbure de tungstène présente l'avantage d'offrir une meilleure résistance à l'usure et une géométrie plus stable que de nombreux matériaux conventionnels. Toutefois, cet atout est surtout appréciable lorsque le jeu initial a été correctement dimensionné.

Une bague à haute résistance à l'usure ne peut pas compenser un système qui frotte, est mal aligné, surchauffe ou se bouche. Le matériau et le jeu doivent être compatibles.

FAQ

Existe-t-il un jeu de fonctionnement standard pour toutes les bagues de pompe en carbure de tungstène ?

Non. La valeur correcte dépend de la fonction de la bague, de son diamètre, de sa longueur, du mouvement de l'arbre, de la vitesse, de la température, de la lubrification, des solides, de la méthode d'installation et des exigences du fabricant de la pompe.

Les pompes à boues abrasives doivent-elles utiliser un jeu plus important ?

Parfois, mais pas systématiquement. Un espace supplémentaire peut faciliter la circulation des particules et les mouvements de l'arbre, mais un jeu excessif peut accroître les fuites, les vibrations, la circulation des solides et le risque de perte de support. Il est impératif d'examiner l'ensemble des conditions de fonctionnement.

Le jeu doit-il être mesuré avant ou après l'installation de la bague en carbure ?

Lorsque le jeu est critique, il convient de mesurer l'alésage installé, car un ajustement serré ou par frettage peut réduire le diamètre de l'alésage.

Le carbure de tungstène se dilate-t-il avec la température ?

Oui, mais le carbure cémenté WC-Co se dilate généralement moins que les aciers courants. Un arbre en acier peut donc se dilater plus rapidement qu'un alésage en carbure et réduire le jeu à chaud.

Un jeu réduit peut-il empêcher les particules abrasives de pénétrer ?

Ce n'est pas toujours fiable. La boue contient des particules de tailles différentes et des fines peuvent s'y infiltrer. Les particules plus grosses peuvent former des ponts, se fracturer ou rester piégées. Le rinçage et la gestion des solides sont plus efficaces que de considérer l'espace comme un filtre.

Auteur | Allen

Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Il possède plus de 5 ans d'expérience dans le domaine des pièces d'usure industrielles et Applications du carbure de tungstèneIl travaille avec des clients dans les secteurs du pétrole et du gaz, des vannes et du contrôle des débits, de la métallurgie, du traitement chimique, des pompes, du traitement de surface, des mines et du traitement des minéraux.

Il se concentre sur l'aide aux équipementiers, aux fabricants d'équipements, aux sociétés d'ingénierie et aux équipes d'approvisionnement pour choisir des pièces d'usure en carbure de tungstène fiables en fonction des conditions de travail réelles, des performances des matériaux, de la faisabilité de la fabrication et des exigences de contrôle de la qualité.

Facebook :Allen sur Facebook
LinkedIn :Allen est sur LinkedIn

Références

● Racines,Manuel des pompes à boues : Directives relatives au pompage des bouesLe manuel traite de l'abrasion, de l'érosion, de la taille des particules, de la déflexion de l'arbre, du point de fonctionnement de la pompe et de l'usure de la pompe à boues.

● Hydraulic Institute, « Charges hydrauliques de base dans les pompes rotodynamiques ». L'article explique comment un fonctionnement en dehors du point de rendement optimal peut augmenter les charges radiales, la déflexion de l'arbre, les vibrations et le risque de frottement interne.

● Institut hydraulique, « Considérations importantes dans la conception des pompes à eau ». L'article traite de la relation entre les jeux de fonctionnement et le rendement de la pompe.

● Hyperion Materials & Technologies, « Propriétés thermiques du carbure cémenté ». La source explique que le carbure cémenté WC-Co présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui des aciers ferritiques, martensitiques et austénitiques courants.

● CERATIZIT, « Techniques d'assemblage du carbure cémenté avec d'autres matériaux ». La source indique que les ajustements, les guides, les jeux, le centrage, la rigidité du matériau et les différences de dilatation thermique doivent être pris en compte lors de l'assemblage du carbure avec d'autres matériaux.

● Grundfos, « Pompes à double joint ». La source décrit l'utilisation d'un fluide barrière propre sous pression pour empêcher les matériaux abrasifs d'atteindre les joints d'étanchéité critiques.

● Institut américain du pétrole,Norme API 610 : Pompes centrifuges pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel, comme indiqué dans le catalogue des publications de l'API.