MT POM - 02335_A_F - Rv. 2 19/04/2005

I - FONCTION DES GARNITURES ET PRINCIPAUX TYPES ..................................................... 1

1 - Rle dune garniture dtanchit................................................................................................. 12 - Principaux types de garnitures dtanchit - Critres de choix .................................................. 2

II - LES GARNITURES TRESSE................................................................................................. 2

1 - Description dune garniture type ................................................................................................. 22 - Principe de fonctionnement.......................................................................................................... 33 - Avantages et inconvnients dune garniture tresses................................................................. 5

III - LES GARNITURES MCANIQUES .......................................................................................... 6

1 - Principe de fonctionnement.......................................................................................................... 62 - Les circuits auxiliaires .................................................................................................................. 8

ANNEXE

Planche n1 : Exemple de garniture tressesPlanche n2 : Exemple de garniture mcaniquePlanche n3 : Garniture mcanique simplePlanche n4 : Garniture mcanique double - Disposition dos dosPlanche n5 : Garniture mcanique double - Dispositif tamdem

DD 55 -- 22 // BBPOMPESFONCTIONNEMENT DES GARNITURES D'TANCHIT

Risques et Prcautions lis au Matriel

2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

Ce document comporte 14 pages

Ingnieurs enScurit Industrielle

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I - FONCTION DES GARNITURES ET PRINCIPAUX TYPES

Les garnitures dtanchit tudies dans ce chapitre peuvent tre installes aussi bien sur les pompescentrifuges, que sur les pompes volumtriques rotatives. Toutefois, les exemples cits titre dillustration serapporteront essentiellement aux pompes centrifuges.

1 - RLE DUNE GARNITURE DTANCHIT

Le fonctionnement dune pompe centrifuge implique que lon fasse tourner une roue une certainevitesse dans le corps de pompe o circule le liquide vhicul. La mise en rotation de la roue se fait parun arbre qui traverse le corps de pompe et qui est li mcaniquement la machine d'entranement.

Dans le cas gnral, le liquide pomp se trouve dans le corps de pompe une pression suprieure la pression atmosphrique et risque donc de fuir le long de larbre vers latmosphre ou les corps depalier.

Il est ncessaire de rduire cette fuite une valeur nulle ou quasi nulle pour les raisons videntes descurit et denvironnement.

En outre, mme dans le cas de pompage des produits froids, sans valeur, et non dangereux (eau parexemple), une fuite correspond une perte de rendement, la pompe ayant cd initialement delnergie au liquide de fuite.

Dans le cas daspiration sous-vide, le problme peut tre inverse, cest--dire quon peut tre amen empcher toute entre dair dans le corps de pompe et le procd : lentre dair diminue, lefficacitde la pompe, voire (fait dsamorcer et lentre dair dans les capacits et conduites constituegnralement un risque majeur).

Lorgane qui assure ltanchit autour de larbre est appel garniture dtanchit. Si la pompe a 1ou 2 roues en porte faux, la pompe sera quipe dune seule garniture dtanchit. Si la pompe estquipe de 2 paliers extrieurs placs de part et dautre du corps de pompe, il faudra deux garnituresdtanchit.

La figure ci-dessous montre la position dune garniture dtanchit dans une pompe roue en porte faux.

D T 5

22 A

Garniture d'tanchitCorps de pompe

Roue

Liquide sous pression

Corps de garniture

Fuite possible tancher

Corps de palierArbre

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2 - PRINCIPAUX TYPES DE GARNITURES DTANCHIT - CRITRES DE CHOIX

Il existe deux familles de garnitures d'tanchit :

- les garnitures tresses (ou garniture presse-toupe). On comprime ici des anneauxdtanchit (tresses) le long de larbre pour rduire la fuite. Celle-ci ne doit jamais trenulle.

- les garnitures mcaniques ou ltanchit est ralise par contact entre une pice fixe etune pice mobile solidaire de larbre. Les deux faces en contact doivent avoir un excellenttat de surface. La fuite obtenue est alors trs faible. Ces garnitures tendent remplacertotalement les garnitures tresses

Elles ont connu des amliorations technologiques importantes grce lapparition denouveaux matriaux (carbures de silicium en particulier), une meilleure comprhension deleur fonctionnement et aujourdhui il ny a gure de service de pompage aussi dur soit-il(pression, temprature, nature du fluide) pour lequel on ne trouve pas une garnituremcanique adapte.

II - LES GARNITURES TRESSES

1 - DESCRIPTION DUNE GARNITURE TYPE

La figure ci-dessous reprsente une coupe de principe dune garniture tresses (ou presse-toupe).

La planche de la page 6 montre la coupe complte dun exemple de garniture relle.

Clavettes (T)

Roue (T)

Bague de fond (F)

Anneaux (ou tresses) (F)

Corps de garniture (F)

Fouloir (F)Goujons de serrage (F)

Lanterne d'arrosage (F)

Conduite d'arrosage (F)

(F) Pices fixes(T) Pices tournantes

Chemise d'arbre (T)

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173 A

Coupe de principe dune garniture tresse

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On distingue sur la figure ci-dessus les pices essentielles de la garniture, cest--dire :

- les pices fixes qui sont

les anneaux dtanchit, ou tresses, raliss en matriaux dformables, le fouloir ou chapeau qui comprime les tresses la lanterne darrosage qui permet le refroidissement et la lubrification de la garniture, le corps de garniture, ou boite garniture, ou boite toupe

- les pices mobiles en rotation

larbre la chemise darbre, solidaire de larbre, et sur laquelle viennent frotter les tresses

2 - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Le fouloir exerce sur les anneaux, ou tresses, une force de compression parallle laxe de la pompe.Les anneaux, bloqus en translation par la forme du corps de garniture, subissent par consquent uneexpansion radiale perpendiculaire laction du fouloir; Ils sont donc appliqus la fois sur larbre (ousa chemise) et sur le corps de garniture, comme figur ci-aprs.

Pression axiale xerce par le fouloir

Expansion radiale qui cre une pression sur l'arbreAnneaux (fixes)

Liquide tancher

Corps de garniture

Fouloir

Arbre

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174 A

Compression des anneaux

Les anneaux ainsi crass sopposent la fuite de liquide qui peut se produire entre larbre et lesanneaux, ou bien entre les anneaux et le corps de garniture.

Le frottement de larbre sur les anneaux dgage une quantit de chaleur importante qui doit trevacue pour la bonne tenue de la garniture. Il est donc ncessaire de maintenir une certainecirculation de liquide entre larbre et les anneaux.

Sur des pompes de petites dimensions de type non-industriel on laisse simplement fuir un peu deproduit en vitant de trop serrer le presse-toupe. La pression tancher tant voisine de la pressiondaspiration, ce systme ne peut pas fonctionner dans la plupart des cas, la pression daspiration tanttrop proche de la pression atmosphrique (voire infrieure).

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Gnralement, la rfrigration est assure par la circulation dun liquide darrosage (flushing) qui estdistribu lintrieur de la garniture par une lanterne. Le liquide darrosage est le plus souvent leproduit pomp lui-mme qui, selon le cas, peut tre :

- filtr sil risque de contenir des particules solides amenant une destruction de la garniturepar abrasion

- refroidi si le produit pomp est une temprature incompatible avec la bonne tenue destresses

Pour certaines utilisations on peut tre amen raliser larrosage de la garniture par un liquideauxiliaire appel selon les usines : flushing, arrosage ou Seal-oil. Cest le cas, par exemple,lorsquon a tancher des produits lourds et visqueux, il peut savrer ncessaire dassurer larrosagede la garniture par un produit plus fluide.

Le liquide introduit dans la lanterne fuit dans deux directions :

- de la lanterne vers lintrieur de la pompe

- de la lanterne vers lextrieur. Cette fuite, que lon doit rduire, ne doit pas tre nulle ce quiconduirait une destruction rapide des anneaux extrieurs. Ceci dautant plus que lonconstate que les anneaux extrieurs sont plus fortement comprims sur larbre que lesanneaux intrieurs.

Anneaux intrieurs Anneaux extrieurs

Fouloir

LanterneArrosage

ArbreLiquide tancher

Corps de garniture

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D T 1

174 B

Rpartition des fuites le long de larbre

La figure ci-dessus montre les deux fuites possibles :

Fuite vers lintrieur de la pompe : refroidit et lubrifie les anneaux intrieurs

Fuite vers lextrieur de la pompe : refroidit et lubrifie les anneaux extrieurs. Cette fuitedoit tre faible mais non nulle : goutte goutte, mince filet.

Pour les produits inflammables on adopte un fouloir spcial dans lequel on peut injecter un liquide dedilution et de refroidissement, gnralement de leau. Cest le quench. Lorsquon veut contrler labonne marche du presse-toupe, il faut arrter le quench un court instant afin de sassurer que la fuitede produit nest pas trop importante mais quil y a un goutte goutte.

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