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RÉSUMÉ
Les garnitures mécaniques sont des systèmes d’étanchéité d’arbres tournants répondant aux besoins des industries de la chimie, pétrochimie, pétrole, papier, alimentaire, agroalimentaire, textile, pharmaceutique… Les produits les plus divers sont étanchés : clairs ou chargés, mélangés, sirops, bitumes, pâte à papier, ciments, poudres, gaz liquéfiés ou non… La garniture mécanique est un organe essentiel de toute machine tournante, comme les pompes, compresseurs, agitateurs, turbines à gaz, centrifugeuses, raffineurs, réacteurs…
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l'Association des roulements des transmissions de l'étanchéité et de la mécatronique associée (ARTEMA) : Groupe technique « Étanchéité dynamique », composée des sociétés : EagleBurgmann, Technetics Group France, John Crane France, Latty International et du Cetim.
INTRODUCTION
L'évolution permanente des exigences techniques et économiques du monde industriel conduit à une utilisation de plus en plus généralisée des étanchéités dynamiques par garnitures mécaniques. Cet article vient en complément de l'article « Étanchéité en mécanique » [B 5 420] de ce traité.
En effet, la technologie sans cesse améliorée des garnitures mécaniques permet d'assurer avec un maximum de fiabilité l'étanchéité de produits les plus divers dans des conditions d'exploitation de plus en plus sévères (avec des durées de vie pouvant atteindre plusieurs milliers d'heures) :
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hautes pressions : plus de 150 bar ;
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hautes températures : plus de 400 oC ;
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hautes vitesses : plus de 10 000 tr/min ;
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grands diamètres : plus de 500 mm.
Les garnitures mécaniques répondent aux besoins de tous les secteurs d'activités tels que chimie, pétrochimie, industrie pétrolière, papeterie, industries de transformation, alimentaires, agroalimentaires, textiles, pharmaceutiques, etc. Les produits les plus divers sont étanchés : produits clairs ou chargés, mélanges, sirops, bitumes, pâte à papier, ciments, poudres, gaz liquéfiés ou non, etc.
La garniture mécanique est donc un organe essentiel de toute machine tournante comme les pompes, compresseurs, agitateurs, turbines à gaz, centrifugeuses, clarificateurs, raffineurs, réacteurs, etc. À ce titre, les différentes études menées par tous les services de maintenance des industriels montrent que la solution garniture mécanique est globalement la plus économique car présentant le meilleur compromis entre fiabilité et coût.
Les composants entrant dans la technologie des garnitures mécaniques sont des éléments faisant appel à la mécanique de haute précision et au savoir-faire du fabricant. Les pièces constitutives d'une garniture mécanique peuvent être classées en quatre groupes : faces de frottement (étanchéité primaire), étanchéité secondaire (joints, membranes, soufflets, etc.), ressorts (ou soufflets ou autres), et autres constituants de liaison (chemise, couvercle, vis, supports, etc.).
La sélection du type de garniture mécanique et des matériaux utilisés est basée sur les connaissances théoriques et pratiques du fabricant (calculs, recherches, essais, expériences, etc.). Tous les matériaux des composants de la garniture mécanique en contact avec le fluide à étancher doivent :
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résister aux températures extrêmes sans perdre d'une façon significative leurs caractéristiques ni se détériorer dans le temps ;
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avoir des caractéristiques mécaniques suffisantes pour résister aux contraintes générées par les conditions de service (pression, vitesse) ;
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être capables de résister à toute attaque chimique spécifiée.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2001 par L’ASSOCIATION FRANÇAISE DE LA MÉCANIQUE DE HAUTE PRÉCISION (AFMHP), COMMISSION TECHNIQUE « GARNITURES MÉCANIQUES »
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3. Critères de choix
Les données à prendre en compte pour sélectionner une garniture sont nombreuses et peuvent parfois être complexes, cependant elles peuvent être réparties en quatre catégories :
-
les conditions de service (vitesse, pression, température) ;
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le fluide à étancher (nature, dangerosité….) ;
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les normes ou exigences applicables ;
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la facilité de montage ou d'intervention exigée.
La sélection définitive doit être faite en collaboration avec les utilisateurs/constructeurs suivant un cahier des charges établi afin de garantir les meilleurs aspects sécurité et fiabilité de l'étanchéité.
3.1 Sélection du type de garnitures
Parmi les paramètres techniques listés précédemment et qui influent sur la sélection, quatre d'entre eux présentent un caractère primordial et doivent nécessairement être pris en compte. À noter que chacun des paramètres ci-dessous ne peut être pris en compte indépendamment l'un de l'autre. En effet, leur combinaison modifie les caractéristiques de fonctionnement de la garniture mécanique.
-
Pression à étancher p1
Il est nécessaire de connaître avec précision la valeur de la pression du fluide à étancher afin de sélectionner une garniture mécanique compensée ou non. En effet, les garnitures mécaniques non compensées sont généralement limitées à 10 bar, dépendant du type et de la taille de la garniture mécanique. La limitation en pression des garnitures compensées est fonction principalement des déformations mécaniques des pièces soumises à pression (§ 2.1...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Guide de montage, de mise en service et de maintenance des garnitures mécaniques, ARTEMA, CETIM. Ed. CETIM - –
-
(2) - MAYER (E.) - Garnitures mécaniques d'étanchéité. Éd. Dunod. - 2e édition 1978.
-
(3) - SUMMERS-SMITH (J.D.) - Mechanical seal pratice for improved performance - . Éd. Professionnal Eng. Publ. 2005.
-
(4) - MULLER (H.K.), NAU (B.S.) - Fluid sealing technology: principles and applications. - Éd. Marcel Dekker Inc. Publ. 1998.
-
(5) - FLITNEY (R.) - Seals and Sealing Handbook. - Éd. Elsevier Science Ltd.
Workshop EDF-LMS Université de Poitiers.
Conférences internationales du BHR Group.
Conférences internationales du STLE/ASME.
Conférences de l'Association française des techniciens et professionnels du pétrole.
HAUT DE PAGE2.1 Association Française de Normalisation (AFNOR)
NF ISO 1629 (11-2006), Caoutchouc et latex – Nomenclature. (A1-08-2088), Indice de classement : T40-002. NF EN ISO 9905 (1-1988), Spécifications techniques pour pompes centrifuges – Classe 1. (A1-07-2011), Indice de classement : E44-152. NF EN ISO 5199 (6-2002), Spécifications...
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