Test rig and experimentation of packing seals used in large diameter deformed rotating drums

Résumé

Les processeurs de grandes dimensions tels que les séchoirs rotatifs et les calcinateurs rotatifs sont difficiles à sceller; ils ont de grands diamètres, leurs méthodes de fabrications sont imprécises et ils subissent de sévères conditions d’opération. Ces facteurs produisent plusieurs types d’imperfection à la surface de scellement. Ce travail porte sur la possibilité de sceller ces processeurs rotatifs de grand diamètre jusqu’à une pression de 1 atmosphère (14.7 psig). Premièrement, une étude théorique combinée a l'évaluation de données acquises en chantier est conduite afin de déterminer 1’amplitude de chacun des défauts présents a la surface de scellement. A partir de ces résultats, les joints d’étanchéité typiquement utilisés dans l’industrie sont évalués et comparés. Les joints en forme de garnitures de compression tressées démontrent de grandes possibilités puisqu’ils sont déjà utilisés avec succès pour sceller des applications de grand diamètre avec une pression positive. Ces garnitures sont généralement utilisées dans un arrangement de type presse-étoupe, cette arrangement est donc étudié afin d’en comprendre ses particularités. Les données collectées et calculées dans les étapes précédentes sont rassemblées et servent de paramètres de conception pour le nouveau joint d’étanchéité. Le nouvel arrangement proposé a comme principales caractéristiques la compression radiale et l’utilisation d’un boîtier flexible adaptatif. Basées sur les relations mathématiques disponibles pour les presse-étoupes, les équations sont réévaluées et reformulées pour satisfaire la nouvelle disposition radiale. Un banc d’essais est aussi conçu et fabriqué afin de mesurer les performances du nouveau système de joint et pour comprendre son comportement. Sur ce banc, les effets de différents facteurs peuvent être évalués tels que la température, la pression du gaz, 1’amplitude des défauts a la surface de scellement, la pression radiale de compression des tresses et la vitesse de rotation du tambour rotatif. Finalement, les tests sont effectues et les résultats sont discutés afin d’émettre une recommandation pour une possible application industrielle. A la lumière des résultats obtenus au cours de cette étude, le nouveau joint d’étanchéité propose rencontre ou surpasse les besoins pour 1’application industrielle. Les spécifications projetées pour un joint pleine grandeur de 1.952 m (76.875 in) se situent dans les proportions suivantes; une fuite de 114 ml/sec (0.24 scfm) a 0.69 MPag (10 psig), 4 kW (5 HP) de puissance perdue en friction, une durée de vie avant maintenance d’une demie année et d’une absorption de défauts radiaux supérieure a 3.15 mm (0.125 in).

Date	22 déc. 2010
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Hakim A. Bouzid (Directeur(-trice))