Quels concepts d'étanchéité conviennent simultanément aux applications hygiéniques et étanches aux poussières ?

Question

Accepted Answer

Comment amixon® résout les joints et les passages d'arbre – hygiéniques et étanches aux poussières à la fois

Dans les mélangeurs amixon®, l'outil de mélange est monté et entraîné exclusivement en partie haute. Cela supprime le passage d'arbre inférieur, qui constitue souvent, dans les mélangeurs conventionnels, le point d'étanchéité le plus critique, parce que le produit y appuie sur le joint sous la pression de la matière en vrac. Les points d'étanchéité disposés au-dessus du niveau du produit sont nettement moins sollicités sur les plans mécanique et hygiénique et se maîtrisent bien mieux.

Les grandes portes d'inspection sont fabriquées selon le procédé Clever-Cut® et assurent durablement l'étanchéité sans espace mort avec le joint OmgaSeal®. Le joint est logé dans une gorge à profil rentrant, sans interstice vers l'espace produit. Sur demande, les portes sont exécutées étanches au vide ou résistantes à la surpression, de sorte que la nettoyabilité hygiénique et l'étanchéité aux poussières sont satisfaites avec le même concept d'étanchéité.

Les passages rotatifs et la robinetterie sont eux aussi conçus de façon conséquente pour l'étanchéité et la nettoyabilité. Les rotors de coupe, par exemple pour la désagglomération ou la répartition de liquides, fonctionnent avec une garniture mécanique, également dans les sécheurs-mélangeurs réacteurs étanches à la pression et au vide, qui peuvent tenir un vide de 5 mbar abs. Les organes de vidange sont réalisés en manchons normalisés sans espace mort avec clapet de vidange ou en vannes à segment sphérique résistantes au vide et à la pression.

Un autre aspect constructif important est la grande rigidité de forme des appareils amixon®. Même sous charge maximale, aucune déflexion ni aucun mouvement relatif perceptible n'apparaît. Cela augmente la sécurité de fonctionnement de tous les joints et contribue de façon essentielle à leur durée de vie particulièrement longue.

L'avantage constructif de ce concept réside dans le fait que moins de points d'étanchéité sont nécessaires et qu'il en résulte moins de pièces d'usure, moins de points d'inspection et globalement des efforts de maintenance plus faibles. amixon® livre des pièces d'usure sélectionnées dès la première livraison, et la plupart des pièces de rechange sont stockées sur le site de Paderborn, avec un service de pièces de rechange à vie.

amixon® développe et fabrique exclusivement à l'usine de Paderborn – avec une intégration verticale élevée et tous les composants provenant d'Allemagne. En tant qu'entreprise de soudage certifiée disposant de qualifications européennes, japonaises, coréennes et américaines, amixon® construit chaque appareil en pièce unique sur la base de l'URS de l'exploitant, et le contrôle qualité reste sans lacune en interne.

Pour les environnements réglementés, amixon® livre l'installation qualifiable et apporte son participation sur demande aux DQ, IQ et OQ. La documentation et l'exécution suivent, sur demande, les BPF européennes et à la FDA 21 CFR Part 11. Sur demande, les mélangeurs satisfont aux standards pertinents tels que l'EHEDG, les directives d'hygiène de la FDA, les 3-A Sanitary Standards, l'USDA, les BPF, l'ATEX et l'ASME et sont intégrés au concept de validation de l'exploitant, de l'URS jusqu'à la mise en service.

amixon® vérifie au préalable en halle d'essais, avec 35 installations d'essai, si la recette concrète livre les résultats attendus. Les essais avec le produit d'origine dans des conditions réelles sont réalisés, exploités et documentés en commun et servent de base de décision solide avant l'investissement.

Answer

Pour les applications devant satisfaire simultanément à des exigences d'hygiène, par exemple selon l'EHEDG, la FDA ou les 3-A Sanitary Standards, et à une protection élevée contre les poussières, typiquement de IP6X à IP69K, plusieurs concepts d'étanchéité sont disponibles. Le choix se règle avant tout sur le procédé de nettoyage (CIP/SIP, washdown), la résistance aux fluides, la plage de température, le type de mouvement (statique/dynamique) et la sollicitation mécanique.

Concepts d'étanchéité appropriés

Joints toriques statiques à géométrie de gorge hygiénique

Des positions de montage sans espace mort avec une compression définie empêchent les dépôts, la formation de germes et la colonisation microbienne. En combinaison avec des transitions sans interstice, la pénétration de poussières fines est empêchée de façon fiable. Une exécution affleurante, montée à fleur et sans contre-dépouilles garantit que les fluides de nettoyage atteignent toutes les surfaces et qu'aucun reste de poussière ou de produit ne subsiste.

Bagues d'étanchéité radiales avec lèvre anti-poussière supplémentaire

Les concepts à double lèvre, avec une lèvre primaire chargée par ressort et une lèvre secondaire fonctionnant à sec, protègent les arbres rotatifs aussi bien contre la sortie de fluides que contre l'entrée de poussières. Pour les applications hygiéniques, des matériaux conformes à la FDA et des surfaces de frottement finement usinées avec une rugosité de surface Ra ≤ 0,8 µm sont nécessaires, afin de réduire les adhérences et d'assurer un nettoyage fiable.

Garnitures mécaniques en exécution hygiénique

Pour les procédés dynamiques à hautes exigences de propreté, les garnitures mécaniques à faces d'étanchéité polies, à joints secondaires sans élastomère ou à base de PTFE et à chambres d'étanchéité rinçables sont appropriées. Elles combinent une grande fiabilité de procédé et l'étanchéité aux poussières, car les interstices d'étanchéité peuvent être réalisés définis, bien nettoyables et exempts de zones mortes.

Joints à membrane et soufflets

Ces concepts permettent une séparation absolument hermétique de l'espace de procédé et de l'environnement, sans couple de frottement classique. Ils conviennent particulièrement aux procédés aseptiques exigeant en même temps un fonctionnement exempt de particules, car il n'existe aucun chemin de fuite pour les poussières ou les microorganismes et les nettoyages CIP/SIP sont possibles sans démontage.

Joints profilés avec limitation métallique de la compression

Les joints de forme et les joints profilés à précontrainte définie et à butée métallique assurent, sur les assemblages à brides, les récipients et les tuyauteries, des transitions sans interstice et à surface lisse. La déformation contrôlée empêche la surcompression et la pénétration de l'élastomère dans le canal d'écoulement, ce qui évite les niches propices aux dépôts de poussière et à la croissance microbienne.

Joints gonflables pour les interfaces à ouvrir fréquemment

Les joints gonflables conviennent particulièrement aux clapets, aux portes et aux couvercles de conteneurs à cycles d'ouverture fréquents ou à surfaces irrégulières. À l'état activé, ils se dilatent uniformément sous l'effet de l'air comprimé et ferment les tolérances et les irrégularités de façon hermétique et étanche aux poussières. À l'état non pressurisé, ils se retirent sans contact, ce qui minimise l'abrasion mécanique et réduit la contamination particulaire.

Concepts d'étanchéité à air de barrage ou air purge

Sur les composants rotatifs ou mobiles, un joint à air de barrage peut être employé. Une surpression continue d'air filtré ou de gaz inerte dans la chambre d'étanchéité empêche la pénétration de particules de poussière, refroidit les faces d'étanchéité et soutient l'hygiène, car il se produit moins d'abrasion mécanique et la zone d'étanchéité est en même temps rincée.

Niveau de protection et indices de protection pertinents

IP6X : étanchéité complète à la poussière contre la pénétration de poussière dans les zones critiques.
IP69K : en outre résistant au nettoyage par jet haute pression et par jet de vapeur ; particulièrement pertinent pour les installations dans lesquelles un nettoyage washdown intensif et des procédés de poudres secs sont combinés.

Les systèmes d'étanchéité pour applications hygiéniques et étanches aux poussières devraient être dimensionnés de telle sorte que ces indices de protection soient encore satisfaits de façon fiable après des cycles de nettoyage répétés.

Choix des matériaux

Pour les applications combinant hygiène et poussière, les matériaux suivants sont employés de préférence :

Élastomères : EPDM, FKM, HNBR, VMQ/silicone dans des qualités conformes à la FDA, à l'USP Class VI ou au règlement (CE) 1935/2004.
Matériaux thermoplastiques et compounds : compounds de PTFE et autres plastiques à haute résistance pour les milieux abrasifs ou chimiquement agressifs.

Les matériaux doivent :

être chimiquement résistants aux fluides de nettoyage (acides, bases, désinfectants),
maîtriser de façon sûre les températures nécessaires aux procédés SIP (stérilisation à la vapeur),
posséder une résistance élevée à l'abrasion face aux poussières abrasives et
ne libérer aucun additif critique susceptible de compromettre l'hygiène du produit.

Principes constructifs de base pour l'hygiène et l'étanchéité aux poussières

Indépendamment du type de joint, les règles de construction suivantes s'appliquent :

Absence d'espace mort : éviter les cavités, les interstices et les contre-dépouilles dans lesquels la vitesse d'écoulement des fluides de nettoyage tend vers zéro et où de la poussière ou des microorganismes peuvent s'accumuler.
Situations de montage sans interstice : joints affleurants, montés à fleur, sans décalage entre le joint et les surfaces environnantes.
Rugosité de surface dans la zone d'étanchéité Ra ≤ 0,8 µm : une qualité de surface élevée réduit les adhérences et facilite un nettoyage sans résidus.
Géométries autovidangeantes : éviter les surfaces horizontales et les creux dans lesquels des liquides de nettoyage ou des restes de produit stagnent.
Nettoyabilité à l'état monté (aptitude au CIP/SIP) : les joints et les géométries adjacentes doivent être conçus de telle sorte qu'ils puissent être entièrement nettoyés et, le cas échéant, stérilisés sans démontage.
Éviter les zones de contact métalliques inefficaces : les constructions dans lesquelles des surfaces métalliques sont en contact sans qu'un joint soit présent peuvent créer des nids de poussière et des ombres de nettoyage et sont à éviter.

Par la combinaison ciblée de géométries d'étanchéité appropriées, de matériaux certifiés et d'une exécution constructive conforme aux exigences d'hygiène, les exigences d'hygiène et d'étanchéité aux poussières peuvent être réunies de façon fiable dans un seul système d'étanchéité.