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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Configurations géométriques et cinématiques
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1. Phénomènes mis en jeu et domaines d’applications industrielles
1.1 Principe
Une garniture (figure 1) est essentiellement constituée par deux anneaux (indices 1 et 2), animés d’un mouvement de rotation relatif, en contact sur les surfaces annulaires de leurs extrémités. Le contact des deux surfaces annulaires en mouvement relatif de glissement assure la séparation de deux milieux fluides, l’un à l’intérieur, l’autre à l’extérieur des anneaux. Une étanchéité secondaire est assurée entre chaque anneau et son support (arbre ou élément de bâti). Afin de permettre l’alignement des deux anneaux en dépit de défauts géométriques éventuels, l’un au moins des deux anneaux est lié à son support par une liaison déformable. Nous le nommerons alors anneau flottant. Lorsque l’anneau est animé d’un mouvement de rotation, nous le désignons comme rotor et lorsqu’il ne tourne pas, nous le nommons stator.
HAUT DE PAGE1.2 Phénomènes mis en jeu
Le fonctionnement d’une garniture mécanique dont les surfaces de contact sont lubrifiées par le fluide dont il faut assurer l’étanchéité met en jeu plusieurs phénomènes interdépendants (figure 2).
HAUT DE PAGE
Le film lubrifiant de très faible épaisseur situé entre les faces de frottement est le siège d’un champ de pression qui assure la force de portance ou force de séparation des faces, mais entraîne aussi un écoulement de fuite. Par ailleurs, le cisaillement du fluide visqueux engendre un couple de frottement et donc une dissipation d’énergie.
La conception d’une garniture doit, en fonction de l’application à laquelle elle est destinée, assurer un compromis entre deux exigences antagonistes : l’épaisseur du film doit être suffisamment grande pour réduire la dissipation et éviter l’usure, mais elle doit être suffisamment faible pour réduire la fuite.
On distingue différents modes de lubrification :
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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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