Cartouches et Garnitures Mécaniques

GÉNÉRALITÉS 151 Généralités Introduction Les garnitures mécaniques sont des éléments qui assurent l’étanchéité entre un arbre rotatif et une partie structurelle, généralement fixe, de l’ensemble à équiper. L’étanchéité est obtenue à partir du mouvement rotatif relatif entre deux faces de frottement d’une grande planéité, qui génèrent entre elles une pellicule de fluide, empêchant ainsi le passage du reste du fluide. Les garnitures mécaniques, comparées à d’autres dispositifs d’étanchéité pour arbres tournants, tels que les systèmes d’étanchéité par joints à lèvres ou bagues d’étanchéité, offrent des résultats supérieurs. Etant construites en matériaux plus durs, elles assurent plus de solidité et de durabilité au système. En outre, elles permettent d’assurer l’étanchéité dans les conditions les plus sévères : fluides chimiquement agressifs, abrasifs, pâteux ou visqueux, hautes températures, hautes pressions, hautes vitesses de rotation, etc. Les éléments d’une garniture mécanique 1. Bague primaire : C’est la partie de la garniture mécanique qui contient la face de frottement. Elle est pourvue d’un dispositif à ressort qui lui assure la flexibilité nécessaire pour compenser les petits déplacements ou oscillations, axiaux ou radiaux, qui peuvent se produire pendant le fonctionnement. Il s’agit normalement de la partie tournante de la garniture mécanique. 2. Bague stationnaire : C’est la partie de la garniture mécanique qui se trouve le plus sou- vent logée de façon rigide dans une carcasse ou bride statique de l’installation, mais qui peut aussi être montée sur l’arbre. Elle contient la face de frottement qui en plus de sa fonction d’assurer l’étanchéité avec la face de frottement de la bague primaire, lui sert également de guide de perpendicularité. 3. Joints secondaires : Ce sont les éléments responsables de l’étanchéité entre les parties de la garniture mécanique, par exemple, entre la bague primaire et l’arbre, entre la bague stationnaire et la bride ou entre les différentes parties de la bague primaire qui tournent ensemble. Cette étanchéité est généralement obtenue en utilisant des élastomères; les joints toriques en constituent les éléments les plus usuels. Il est également possible d’utiliser des soufflets, des joints carrés, des colliers, des coins ou d’une façon générale, tout joint apte à assurer une étan- chéité statique ou linéaire. Outre les élastomères, il est également possible d’utiliser des matériaux spéciaux tels que le PTFE et des joints à base de graphite pour des conditions de travail extrêmes. 4. Ressort : C’est l’élément chargé de maintenir le serrage entre les faces de frottement lorsque le système n’est pas sous pression, pour as- surer l’étanchéité dans des conditions statiques et hors pression. Différents types de ressort peuvent être utilisés, les plus habituels étant : le ressort cylindrique axial, le ressort conique axial, les sys- tèmes multi-ressorts, le joint ondulé soudé, le joint ondulé “super- sinus” et le soufflet métallique. Autres parties métalliques : Les garnitures mécaniques comportent habituellement des élé- ments constructifs pour assembler et fixer les parties décrites ci-dessus. Il s’agit en général de pièces ou plaques métalliques, bagues, vis, etc. 5. Dispositif d’entraînement : Il est chargé de transmettre le mouvement de rotation de l’arbre à la partie tournante de la garniture mécanique. Ce dispositif peut être constitué de brides, goujons anti-rotation, vis, soufflet en élas- tomère, etc. Classification des garnitures mécaniques Il existe différents critères pour la classification des garnitures mécaniques. Le plus habituel est d’établir des classifications en fonction de leur compensation hydraulique, de leur construction et de leurs caractéristiques d’installation • Compensation hydraulique K : La garniture mécanique peut être classée selon le rapport entre la pression du fluide à étan- cher et la pression de contact entre les faces de frottement, ou ce qui est la même chose, selon le rapport entre la surface sous pression hydraulique (A) et la surface de contact (a).