{{{sourceTextContent.title}}}

Les fondements des garnitures de compression

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Applications, facteurs de conception principaux, astuces et tours

{{{sourceTextContent.description}}}

Contenu

Introduction

Olives

Considérations de tuyauterie

Installation

Considérations d'application

Conclusion

Introduction

Les garnitures de compression sont l'une des méthodes les plus communes et les plus souples de relier le métal ou tuyauterie en plastique dure. Particulièrement utile pour leurs capacités extrêmes de la température et de pression, et leur compatibilité avec les fluides agressifs, garnitures de compression peut être vue dans les systèmes la variation des gazoducs dans les raffineries, à la tuyauterie sous votre évier. Des garnitures miniatures de compression sont trouvées dans les applications s'étendant des instruments de chromatographie et de détection de bombe, aux dispositifs médicaux et à l'impression de jet d'encre. Si c'est le chauffe-eau dans votre maison ou un tuyau transportant les produits chimiques dangereux, toutes les applications convenables de compression ont plusieurs traits en commun : elles n'exigent l'assemblée facile, la longue durée, et absolument aucune fuite.

Les ensembles de montage de compression varient dans la conception du fabricant au fabricant, mais sont tous composée des mêmes trois éléments de base : un écrou ou une vis de compression, un ou plusieurs olives, et un corps de montage de compression. Le principe de fonctionnement de chaque composant demeure également davantage ou moins de mêmes entre les conceptions : la tuyauterie est insérée dans la fin du montage, et l'écrou/vis est serré, forçant les olives dans le corps convenable. Pendant que l'olive entre axialement dans le corps convenable, la forme à angles du corps comprime radialement l'extrémité de l'olive sur le diamètre extérieur de la tuyauterie. C'est cette compression radiale qui crée le joint serré de fuite entre le montage, l'olive, et la tuyauterie, et donne la compression adaptant son nom.

Le succès des garnitures de compression dans une application donnée peut dépendre d'un certain nombre de facteurs. Le chef parmi ces derniers sont conception de montage et d'olive, sélection de tuyauterie, et procédure d'installation.

Olives

L'olive est le composant de scellage primaire d'une assemblée convenable de compression, et ils peuvent être trouvés en une grande variété de matériaux s'étendant de l'acier inoxydable au graphite. La majorité d'olives dans le marché cependant, sont fabriquées des métaux. Les olives en métal sont attrayantes parce qu'elles sont stables sur une température ambiante large, et elles peuvent soutenir les charges compressives sans détente. Typiquement, des joints métal sur métal sont considérés fuite-enclins (par exemple, des filetages de tuyauterie en métal sont souvent renforcés avec la bande de tuyau). Des olives cependant, sont spécifiquement machinées pour créer un joint optimal contre la tuyauterie et le corps convenable. Certains des facteurs clé de la conception d'olive incluent :

Olives symétriques et asymétriques d'une seule pièce (en laiton) et avant d'acier inoxydable (cône) et olives arrière (de disque)

Forme d'olive

La forme de l'olive et de l'angle de accouplement du corps convenable sont des facteurs critiques dans la fiabilité d'un joint de compression. Les deux composants doivent être effilés en quelque sorte qui permet à l'olive de se comprimer correctement pendant que l'écrou est serré, tandis qu'alignement axial de maintien avec la tuyauterie. En plus, les angles relatifs de l'olive et le corps convenable détermineront combien mouvement linéaire est converti en compression radiale, et quel niveau en contact (« ligne contact » ou « contact extérieur ") est fait avec la tuyauterie. Un uniforme, compression de « ligne contact » autour de la circonférence entière de l'olive créera le joint le plus fiable. À cet effet, il est également important que l'olive aient une limite avant pointue.

Une seule pièce contre les olives en deux pièces

La plupart des garnitures de base de compression contiennent une olive simple. Les conceptions simples d'olive réduisent au minimum tout le nombre de composants, et le travail sûrement une fois fabriquées des matériaux plus mous (en plastique ou en laiton par exemple). Avec des matériaux plus durs comme l'acier cependant, le couple est souvent transféré à partir de l'écrou de compression à l'olive pendant que l'écrou est serré. La rotation en résultant peut faire pour comprimer asymétriquement, ou pour décaler l'olive au fil du temps en raison du couple résiduel. En aciers inoxydables, la rotation de l'olive peut également produire l'écorchure et causer les fuites permanentes. Ajouter une olive arrière supplémentaire et librement tournante peut découpler l'écrou de l'olive avant, empêchant le transfert du couple.

Compression d'acier inoxydable équipant de la conception en deux pièces d'olive

Asymétrique contre les olives symétriques

Les olives d'une seule pièce sont souvent disponibles comme asymétriques ou symétriques. Les deux versions sont symétriques radialement afin de sceller uniformément autour de la tuyauterie OD. Au lieu de cela, la symétrie/asymétrie se rapporte à l'orientation quant à l'écrou. Une olive asymétrique est en forme de cône, et peut seulement être placée dans le corps convenable dans une direction (habituellement avec l'astuce du cône faisant face dans le corps convenable). Les olives symétriques ressemblent à deux cônes dos à dos, et peuvent être placées dans le corps convenable dans l'un ou l'autre de direction. Ceci augmente la facilité de l'assemblée dans les applications où beaucoup de garnitures sont utilisées, et le délai d'assemblage est critique. Le du côté incliné des olives symétriques, est qu'elles sont pour déplacer en dehors de l'axe en ce qui concerne la tuyauterie, créant de légères fuites. C'est particulièrement vrai une fois utilisé en même temps que la tuyauterie en plastique dure. Pour cette raison, des olives asymétriques sont habituellement préférées pour des applications de pointe. Les olives asymétriques tiennent compte également des conceptions en deux pièces d'olive, comme décrit ci-dessus.

Tuyauterie

Les garnitures de compression sont les plus utilisées généralement avec la tuyauterie dure parce que le mur de tuyauterie doit être assez rigide pour résister aux forces de compression appliquées par l'olive. Les choix communs incluent la tuyauterie métallique (telle qu'inoxydable ou de cuivre) et la tuyauterie en plastique raide (telle que le COUP D'OEIL, le nylon, le Teflon®, le Kynar®, ou le polyéthylène). L'utilisation d'une tuyauterie plus molle (telle que le polyuréthane ou le vinyle) n'est pas normalement recommandée avec des garnitures de style de compression parce que le mur de tuyauterie est susceptible de s'effondrer, ou le mouvement à partir de l'olive. Ceci nie la puissance se tenante de l'olive, et peut également empêcher l'olive de faire un joint étanche autour du plein diamètre de la tuyauterie. S'il y a une question de conception particulière (par exemple, un rayon de cintrage serré) qui rend nécessaire une tuyauterie plus molle, il est important de renforcer le mur de tuyauterie. Quelques fabricants offrent des insertions de tuyauterie à cet effet. L'insertion de tuyauterie, habituellement faite de métal, est pressée dans la tuyauterie molle, et soutient le mur de tuyauterie de sorte qu'elle ne s'effondre pas comme l'olive est comprimée.

Composants de montage de compression sur la tuyauterie en plastique dure pendant l'assemblée

Les caractéristiques physiques et chimiques de divers matériaux de tuyauterie doivent être prises en compte en choisissant la meilleure tuyauterie pour une application donnée. Il est dans bonne pratique de chercher le support technique d'un fournisseur de tuyauterie en travaillant sur une nouvelle conception. Les facteurs clé incluent : extrémités de pression et de la température, compatibilité de conditions environnementales, d'état de vibration, liquide, et rayon de cintrage minimum. En plus de ces généralisations, il y a plusieurs facteurs plus spécifiques à considérer concernant les assemblées convenables de compression, comme :

Tuyauterie du téflon (PTFE)

La tuyauterie de PTFE est un choix matériel populaire pour la tuyauterie parce qu'elle est résistante à la plupart des produits chimiques, manipule relativement à haute pression, est bas dégazage, et est plus flexible que la tuyauterie métallique. Un facteur de conception principal quand l'utilisation de ce genre de tuyauterie est sa tendance « au fluage à froid », ou déforment à partir d'une charge compressive. Ceci peut faire développer des fuites au fil du temps, car le mur de tuyauterie commence à ramper (fluage à froid) à partir de l'olive. La question de fluage à froid est aggravée quand la tuyauterie est exposée aux hautes températures, et peut se produire même lorsque des garnitures sont correctement installées et au commencement fuite libre.

Une solution à ce problème commun est l'incorporation d'un joint superflu, tel qu'un joint circulaire interne, dans le corps convenable. Cet élément de scellage secondaire fait un phoque radial contre le diamètre extérieur de la tuyauterie, indépendant du joint créé par l'olive. C'est une approche de conception de « ceinture et de bretelles », mais s'est montrée fortement à résoudre efficace le problème de fuite de fluage à froid.

Tuyauterie en métal

La manière dont la tuyauterie en métal est produite peut exercer un effet significatif sur sa représentation avec des garnitures de compression. La tuyauterie devrait être lisse et exempte de rugosité ou de lignes d'extrusion qui peuvent créer un chemin de fuite après l'olive. En outre, la tuyauterie qui a été stockée dans les bobines peut souvent avoir un diamètre asymétrique, empêchant même la compression. Tandis qu'un joint élastomère peut déformer pour assortir ces légères variations, le phoque métal sur métal d'un montage de compression pardonne moins. Il est également important que l'extrémité de chaque section soit carrément coupée, de permettre à la tuyauterie de se reposer symétriquement dans le corps convenable.

Installation

Les instructions d'installation pour des garnitures de compression varient selon le fabricant et la conception convenable spécifique. Le soin devrait être pris pour suivre les procédures d'assemblée recommandées par le fabricant. Il y a cependant, plusieurs éléments communs à la procédure d'installation pour presque toutes les garnitures de compression :

Assemblée convenable de compression à l'aide d'un outil de pré-boutissoir dans un vice

Distance contre le couple

Typiquement la procédure pour serrer un montage de compression est spécifiée utilisant la rotation de l'écrou en tant que métrique principal, plutôt que le couple. Des écrous de compression sont filetés, signifiant que le nombre de rotations de l'écrou est directement corrélé avec la compression linéaire de l'olive, basée sur le lancement du fil. Serrez à la clé dynamométrique, d'autre part, peut varier considérablement, selon le matériel de montage et d'olive, la lubrification, degré de facteurs irritants (pour les garnitures inoxydables) et et autres.

Plus serré n'est pas « meilleur » souvent quand les garnitures, les monteurs et les ingénieurs se réunissants supposent que cela « plus serré est meilleur ». Ceci ne juge pas vrai pour des garnitures de compression. Comme décrit dans la section de « olives » ci-dessus, le joint optimal est créé par une ligne contact entre l'olive et la tuyauterie. Le serrage insuffisant de l'écrou de compression ne déformera pas assez l'olive pour créer ce contact, mais le serrage excessif déformera l'olive trop, créant un contact extérieur. Un contact extérieur affaiblit le joint et souvent les résultats en fuites.

olives et vis Pré-étampées de compression. Dans ce cas, les olives ont été trop serrées, comme evidinced par l'olive arrière, qui n'est plus libre pour tourner, et par la légère décoloration couvrant le fond 2/3 de l'olive avant. Dans une assemblée correctement serrée, il y aurait seulement une petite bande de décoloration à l'astuce de l'olive, indiquant la compression de « ligne contact »

Démontage et remontage

La facilité de l'assemblée et du démontage est l'une des raisons pour lesquelles les garnitures de compression sont si très utilisées. Le démontage implique de desserrer simplement l'écrou ou la vis de compression. Le remontage peut être accompli d'une façon semblable à l'assemblée initiale, bien que typiquement moins tours de l'écrou soient exigés, puisque l'olive est déjà étampée à la tuyauterie. Il est important de noter cependant, que des garnitures de compression peuvent seulement être démontées et rassemblé plusieurs fois devant ou les olives et/ou le corps convenable devrait être remplacé, pour assurer un joint étanche.

Composants de mélange et assortis

Même si les composants de deux fabricants différents semblent semblables extérieurement, ils différeront souvent dans les dimensions internes principales, telles que la chandelle d'olive/corps, la longueur d'olive, et la taille et le lancement de fil. Mélangeant et assortissant des composants de différents fabricants, peut donc fournir des résultats variables au mieux, et n'est pas habituellement recommandé.

Considérations d'application

Des garnitures de compression sont souvent choisies pour des raisons au delà juste du cachetage étanche et facile d'utilisation. Dans beaucoup d'applications, les hautes pressions et les températures rendent nécessaire l'utilisation de la tuyauterie dure, qui est incompatible avec beaucoup d'autres types de garnitures. Dans d'autres applications, telles que des instruments de laboratoire, les soucis au-dessus de la contamination font la stérilité et les basses propriétés de dégazage des garnitures de tuyauterie et de compression d'acier inoxydable attrayantes. Les applications plus spécialisées existent aussi bien ; les garnitures modifiées de compression peuvent être la manière parfaite d'ajouter un thermocouple à un système pressurisé afin de gagner des données plus de processus.

Quelques considérations spécifiques à l'application incluent :

Applications à haute pression

Les garnitures de compression sont le choix parfait pour les applications à haute pression. En combination avec un matériel à haute pression de tuyauterie comme les garnitures en acier et grandes de compression peut souvent être employé aux pressions au-dessus de 10 000 psig. Les estimations de pression diminuent dans le royaume miniature dû à des dimensions plus compactes, mais des garnitures de compression de l'acier inoxydable de Beswick, par exemple, sont encore évaluées à 3 000 – 5 000 psig, selon le modèle. C'est plus qu'asse'à employer dans les applications avec du CO2 mis en bouteille à haute pression, en piles à combustible d'hydrogène, dans les applications aérospatiales, et davantage.

La clé à utiliser des garnitures de compression à la haute pression, particulièrement avec des gaz, est l'intégrité du joint d'olive. Tandis que des conceptions plus fondamentales (l'olive d'une seule pièce ou la non-chaleur a traité des olives, par exemple) peuvent être suffisantes à de plus basses pressions, les applications à haute pression exigent les composants robustes qui créent un joint plus fiable.

Applications de grande pureté

Beaucoup d'applications dans les industries comme médical, semi-conducteur, et instrumentation, exigent que tous les composants soient aussi inertes et sans contamination comme possible. Les garnitures de compression facilitent ces applications considérablement. Utilisant la tuyauterie faite de l'acier inoxydable ou d'un en plastique inerte (PTFE par exemple), permet à des ingénieurs d'éviter des contaminants produits par les matériaux élevés de tuyauterie de dégazage. En outre, les écrous de compression et les olives sont souvent tout métal, et peuvent être stérilisés à l'autoclave, nettoyés, ou stérilisés plus facilement que des garnitures contenant des plastiques ou des élastomères internes.

Un facteur à prévoir pour dans ces applications de grande pureté écorche. L'écorchure sur des garnitures de compression peut se produire entre les fils de l'écrou et le corps, ou entre le corps et l'olive. L'écorchure est en général la plus répandue quand les garnitures ont subi le nettoyage extrême, qui enlève toutes les huiles résiduelles. Les cas doux de l'écorchure peuvent apparaître en tant que de petits coups de racloir ou entailles, alors que des cas plus graves peuvent laisser des composants coincés ensemble, ou dépouillent les fils d'un corps convenable.

Il est crucial dans ces applications que des olives conçues pour résister écorcher sont employé. Il peut également être utile d'employer un lubrifiant volatil comme alcool isopropylique, pour lubrifier temporairement les surfaces de contact tandis que l'écrou de compression est serré. L'alcool lubrifiera les surfaces d'acier inoxydable pendant l'assemblée, et puis s'évaporera complètement, ne laissant aucun résidu ou contaminant derrière.

Conclusion

Les garnitures de compression sont très utilisées à travers un certain nombre d'industries, et peuvent être des capitaux dans presque n'importe quelle conception de transmission d'énergie par fluide. Parmi leurs beaucoup d'avantages sont la capacité de se relier à la tuyauterie en plastique métallique et dure, les estimations de haute pression et de température, la résistance à la corrosion, et la facilité de la connexion. Tandis qu'il y a beaucoup de défis liés aux garnitures de compression aussi bien, il y a des « tours du commerce » qui peut aider à assurer une conception réussie. Aucune deux applications ne sont exactement identiques ! Pour apprendre plus au sujet des garnitures de compression, ou déterminer si les garnitures de compression sont le bon choix pour votre conception, contactent un ingénieur technico-commercial de Beswick chez besales@beswick.com, ou en appelant (603) 433-1188.