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Garniture mécanique

Dans sa forme la plus élémentaire, une garniture mécanique combine un grain mobile et un grain fixe. Lorsqu'elle est correctement conçue et installée, le grain mobile repose sur un film lubrifiant de seulement 0,00025 mm d'épaisseur.

Si le film devient trop épais, le liquide pompé fuira. Si le film devient trop fin, la perte de charge augmente et les surfaces de contact surchauffent, ce qui entraîne un dysfonctionnement de la garniture.

Conception

Le grain fixe de la garniture est fixé dans le corps de pompe. Il se compose d'un siège fixe et d'une garniture secondaire fixe. La garniture secondaire empêche toute fuite entre le siège fixe et le corps de pompe. Cela empêche également le siège de tourner dans le corps de pompe.

Le liquide pompé (A) est généralement en contact avec le bord externe de la bague d'étanchéité rotative (B). Lorsque l'arbre commence à tourner, la différence de pression entre le liquide (A) dans le corps de pompe et l'atmosphère (D) force le liquide à pénétrer dans l'espace d'étanchéité (de B à C) entre les deux surfaces rotatives planes. Un film lubrifiant est généré. La pression dans l'espace d'étanchéité est réduite de B à C, pour atteindre la pression à D. La fuite au niveau de la garniture apparaitra en surface.

Les parties de la garniture à l'intérieur de la pompe sont soumises à une force provenant de la pression à l'intérieur de la pompe. La composante axiale de cette force, combinée à la force du ressort, crée la force de fermeture de la garniture.

Forces de la garniture mécanique

Les pièces de la garniture à l'intérieur de la pompe sont soumises à une force axiale provenant de la pression dans le liquide pompé. Si la pression différentielle entre le liquide pompé et l'atmosphère est supérieure à 20 bar, la force de fermeture devient si forte qu'elle empêche la formation d'un film de lubrification hydrodynamique adéquat. Les faces d'étanchéité commencent alors à s'user.

La réduction de la zone de pression hydraulique affecte automatiquement la force axiale sur la garniture mécanique. Ainsi, la force hydraulique des faces de la garniture primaire ainsi que la force de fermeture de la garniture sont réduites.

La pression de la pompe agissant sur la zone Ah entraîne une force de fermeture sur la garniture. La zone Ah de la garniture mécanique non équilibrée est supérieure à la zone As et le rapport d'équilibrage k est supérieur à 1.

La pression de contact dans la zone de glissement dépasse la pression du liquide pompé. Dans la plage de basse pression du liquide pompé, les garnitures mécaniques non équilibrées sont suffisantes. La zone Ah de la garniture mécanique équilibrée est plus petite que la zone As et le rapport d'équilibrage k est inférieur à 1. La zone Ah peut être diminuée en réduisant le diamètre de l'arbre.

Dans la plage de haute pression du liquide pompé ou à grande vitesse, la garniture mécanique équilibrée est utilisée. La pression de contact dans la zone de glissement peut être inférieure à la pression du liquide pompé. Le ratio d'équilibrage est souvent choisi autour de 0,8.

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