Amélioration notable de l'étanchéité des compresseurs centrifuges grâce au polymère PEEK™

Greene Tweed, un leader mondial de la technologie d'étanchéité, a mis au point un nouveau type de joint labyrinthe à base d'un composite PEEK™ renforcé fibre de carbone. Ce grade a été spécialement développé à partir du polyaryléthercétone VICTREX® PEEK™ pour les besoins des fabricants de compresseurs qui sont à la recherche de gains de performances, de coûts d'entretien et de productivité.

L'aluminium est le matériau traditionnellement utilisé pour cette application, car il permet d'obtenir des joints d'étanchéité de haute qualité qui n'abrasent pas l'arbre du compresseur. Toutefois, en cas de contact entre un joint en aluminium et un arbre en acier au carbone, notamment à vitesse élevée, le risque existe d'un endomagement permanent du joint qui augmente le jeu entre l'arbre et le joint et nuit au rendement du compresseur.

Greene Tweed a essayé divers thermoplastiques techniques, dont le composite PEEK™. Le comportement hygroscopique de certains, notamment à température élevée, se traduisait par une fragilisation du matériau par suite de gonflement ou de déformation du matériau. D'autres ne résistaient pas aux températures typiquement rencontrées dans les compresseurs centrifuges.

Par rapport à d'autres thermoplastiques, le polymère PEEK™ présente un remarquable comportement à chaud. Avec une température de fusion de 340°C et une température de service continu de 260°C selon UL, le composite peut être utilisé à des températures nettement supérieures à l'aluminium qui commence à se ramollir au-dessus de 200°C. En outre, le polymère PEEK™ se distingue par une excellente résistance à l'hydrolyse, de remarquables propriétés de frottement et de résistance à l'usure, ainsi que par sa résistance à des produits chimiques très divers, même à température élevée, dont notamment l'ammoniaque et les alcalins qui corrodent l'aluminium.

Lors d'essais d'usure radiale comparatifs des deux types de joints conduits par Green Tweed, les joints en PEEK™ ont montré une usure nettement moindre que les joints en aluminium. Le contrôle visuel des arbres a en outre montré que les joints labyrinthes en aluminium causaient un rainurage et un arrachement par grippage important, alors que ceux en polymère PEEK™ n'entraînaient qu'un léger rayurage superficiel.

Une propriété importante du composite de polymère PEEK™ est sa ductilité qui permet aux gorges du joint de fléchir au contact de l'arbre. Cette propriété a permis à Green Tweed de réduire le jeu entre l'arbre et le joint et donc d'améliorer le rendement et la productivité globale du compresseur. Selon le fabricant, les gains de rendement dus aux joints labyrinthes en composite PEEK™ peuvent atteindre 1% par étage de compresseur. Pour l'ensemble du compresseur, il n'est pas rare que ces gains atteignent 5 à 6%, ce qui peut se traduire par de considérables économies de coût de fonctionnement.

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Helen Swarbrick
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