Conclusion
Garnitures mécaniques d’étanchéité - Comportement dynamique et thermique

L’étude dynamique présentée dans cet article est basée sur un modèle cinématique d’anneau flottant à trois degrés de liberté. Une analyse des efforts exercés sur chaque solide est présentée.

Dans le cas général de deux anneaux flottants, les équations de la dynamique forment deux systèmes de trois équations différentielles non linéaires du deuxième ordre couplées. Si l’un des anneaux est rigide, trois de ces équations disparaissent. La résolution de ces équations nécessite l’emploi de méthodes numériques itératives et ne permet donc pas une analyse paramétrique au moyen de formulations analytiques.

Par contre, un modèle linéaire est décrit, il conduit à des solutions analytiques. Cependant, il est basé sur des hypothèses limitatives souvent non satisfaites en pratique et résulte d’abondants développements théoriques.

Les garnitures pour liquide sont généralement soumises à des pressions relativement élevées et à des vitesses de rotation modérées. Dans ce domaine de fonctionnement, leur comportement dynamique est stable et des modèles à un ou trois degrés de liberté peuvent se résoudre plus simplement.

La dissipation dans l’interface de frottement et les transferts thermiques avec l’environnement sont analysés et caractérisés.

Deux modèles sont présentés : le modèle général, issu d’une approche locale, qui nécessite une résolution numérique élaborée ; le modèle simplifié basé sur une approche globale. Dans deux cas limites de section des anneaux (le modèle de l’ailette, le modèle de la plaque), le modèle se résout semi-analytiquement.

La comparaison des deux approches montre les limites de validité du modèle approché 1D qui donne cependant des résultats satisfaisants dans un large domaine d’applications. L’étude apporte des indications constructives sur la longueur thermique utile des anneaux et le débit de fluide de refroidissement nécessaire. Des applications à des cas usuels sont développées.

Sous l’action de la pression des fluides environnants et des gradients de température dans les solides, les surfaces de contact subissent des déformations d’amplitude souvent supérieure à l’épaisseur de l’interface. Leur détermination est présentée dans l’article...