Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article met en évidence les phénomènes mis en jeu dans le fonctionnement des garnitures d’étanchéité et la grande variété de leurs domaines d’applications industrielles. L’analyse géométrique et cinématique de ce composant pouvant présenter différents types d’agencement est exposée. Pour finir, la théorie de la lubrification du cas simple de deux faces alignées séparées par un film mince lubrifiant d’épaisseur fixée est développée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Bernard TOURNERIE : Professeur émérite, Université de Poitiers - Institut P’, UPR CNRS 3346, Poitiers, France
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Noël BRUNETIÈRE : Chargé de recherche au CNRS - Institut P’, UPR CNRS 3346, Poitiers, France
INTRODUCTION
Les garnitures mécaniques d’étanchéité pourraient passer pour des composants mécaniques relativement triviaux si l’on ne considérait que l’agencement et le nombre des pièces qui les composent. Il n’en est rien, et cet article rappelle qu’il existe une grande variété de conditions de fonctionnement et d’agencements technologiques des garnitures d’étanchéité dont les aspects techniques sont développés dans les articles [BM 5 425] et [BM 5 426].
Leur comportement résulte de divers phénomènes interagissant : lubrifi-cation des faces de frottement, cinématique, dynamique, déformations thermomécaniques des pièces qui les composent, dissipation et transferts thermiques, etc.
Dans certains cas, des approximations permettent de considérer que les faces d’une garniture sont alignées. Le modèle théorique correspondant, développé dans cet article, est relativement simple. Il conduit à des solutions analytiques ou semi-analytiques que l’ingénieur de bureau d’études pourra utiliser facilement. Ces solutions permettent de mettre en évidence certains phénomènes essentiels du comportement des garnitures et d’évaluer leurs performances avec une précision suffisante dans de nombreux cas.
Un tableau des sigles et des symboles est disponible à la fin de cet article (§ 6).
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Annexe : Faces alignées sans approximation
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4. Conclusion
Dans de nombreux cas usuels, en première approximation, les effets hydrodynamiques et les variations de température dans l’interface peuvent être négligés. Le modèle hydrostatique iso-visqueux développé dans cet article peut être appliqué. Il conduit à la formulation analytique des principales grandeurs caractéristiques. Nous en avons déduit les principales conclusions suivantes.
Si l’épaisseur diminue dans le sens de l’écoulement, lorsque (pe – pi ) (he – hi ) > 0 :
-
![]()
; -
Fof et pm dépendent de β et hc ;
-
avec un coefficient de compensation k > 0,5, l’équilibre axial est stable, en particulier au voisinage du contact des faces où la raideur axiale devient très grande.
;Si les faces sont planes et parallèles, Fof et pm ne dépendent pas de hc , et l’équilibre axial est indifférent.
Si l’épaisseur augmente dans le sens de l’écoulement, l’équilibre axial est instable.
Le débit de fuite Q varie comme
.
Le couple de frottement, qui varie comme
, croît très vite lorsque l’on se rapproche du contact des faces.
Ces conclusions restent pertinentes lorsque les effets hydro-dynamiques, dus aux mouvements relatifs des surfaces et à la viscosité du fluide, doivent aussi être pris en compte en s’ajoutant aux effets hydrostatiques.
Les effets thermiques modifient la viscosité du fluide et la conicité des faces, et interagissent avec les mécanismes de la lubrification hydrostatique décrits ici. Par exemple, lorsque les faces alignées se rapprochent, la dissipation thermique augmente, provoquant des déformations thermiques qui modifient la conicité. La portance hydrostatique, l’équilibre des forces axiales...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FRENE (J.), NICOLAS (D.), DEGUEURCE (B.) et al - Lubrification hydrodynamique. Paliers et butées. - Collection de la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France, Eyrolles, ISSN 0399-4198 (1990).
-
(2) - BONNEAU (D.), FATU (A.), SOUCHET (D.) - Paliers hydrodynamiques 1 : équations, modèles numériques isothermes et lubrification mixte. - Traité RTA, série Méthodes numériques en mécanique, Hermès (2011).
-
(3) - ETSION (I.) - The accuracy of the narrow seal approximation in analyzing radial face seals. - ASLE Transactions, vol. 24, 2, p. 186-190, avr. 1980.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Workshop EDF-PPRIME, Poitiers Futuroscope, organisé par le Département GMSC de l’Institut P′ (UPR 3346, CNRS-Université de Poitiers-ENSMA) et par EDF R&D http://edf-pprime-2014.sciencesconf.org
STLE Annual Meeting and Exhibition, http://www.stle.org/events/annual/default.aspx?
Fluid Sealing Conference, BHRGroup http://www.bhrgroup.com
International Sealing Conference (ISC), Stuttgart http://www.sealing-conference.com
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association française de mécanique (AFM) http://www.afm.asso.fr/
ARTEMA, Syndicat des industries mécaniques, membre de la FIM http://www.artema-france.org
ESA, European Sealing Association http://europeansealing.com...
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