Garnitures Et Presse-etoupes

LES EQUIPEMENTS GARNITURES ET PRESSE-ETOUPES

MANUEL DE FORMATION COURS EXP-PR-EQ230 Révision 0.1

Exploration et Production Les Équipements Garnitures et Presse-étoupes


SOMMAIRE

1. OBJECTIFS OBJECTIFS.......... ...................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ...............4 ...4 2. LES FONCTIONS DES PRESSE-ETOUPES ET GARNITURES....................................5 2.1. INTRODUCTION.......................................................................................................5 3. LES PRINCIPALES CATEGORIES.................................................................................7 3.1. LES PRESSE-ETOUPES (ou étanchéité à contact) .......................... ............. .......................... ....................... .......... 7 3.1.1. 3.1.1. Les joints toriques toriques ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ...............7 ....7 3.1.2. Les joints tressés...............................................................................................7 3.1.3. Les joints à lèvres..............................................................................................8 3.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES..........................................................................9 4. LES DIFFERENTES APPLICATIONS ......................... ............ .......................... ......................... ......................... ......................... ............ 10 4.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................10 4.1.1. 4.1.1. Les joints toriques toriques ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... .............10 ..10 4.1.2. Les joints tressés.............................................................................................11 4.1.3. Les joints à lèvres............................................................................................11 4.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES........................................................................12 5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ......................... ............ ......................... ......................... .......................... .......................... ..............13 .13 5.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................13 5.1.1. Les joints tressés.............................................................................................13 5.1.2. Joint à lèvres lèvres ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ..................14 .......14 5.2. GARNITURE GARNITURE MÉCANIQUE MÉCANIQUE ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ..................15 ......15 5.2.1. Principe de base..............................................................................................15 5.2.2. Les différents niveaux d’étanchéité ........................ ............ ......................... .......................... ......................... ............... ...16 16 5.2.2.1. Labyrinthe d’étanchéité ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ..............16 .16 5.2.2.2. Garniture mécanique hydraulique (oïl seal)................................................18 5.2.2.3. Garniture mécanique à gaz........................................................................22 6. LES DIFFERENTS TYPES DE GARNITURE GARNITURE MECANIQUE MECANIQUE .......................... ............ ........................... ............... ..27 27 6.1. POUR LES FLUIDE VISQUEUX ET SALE ........................ ............ ......................... ......................... ........................ ............ 27 6.2. SIMPLE TANDEM OU DOUBLE CARTOUCHE ......................... ............. ......................... ......................... ............... ...28 28 6.3. LES JOINTS À RESSORT COMPENSE.................................................................29 6.4. CIRCULATION D’EAU CHAUDE OU SYSTÈME SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT .......... 30 6.5. GARNITURE GARNITURE DE PRODUIT PRODUIT CHIMIQUE CHIMIQUE (NORME (NORME ANSI) ANSI) .......................... ............ ........................... ............. 31 6.6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES..........................32 6.6.1. Presse-éto Presse-étoupe upe ...................... ................................. ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ...................32 .......32 6.6.2. Garniture à gaz................................................................................................32 7. LES AUXILIAIRE AUXILIAIRES S ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... .............34 .34 7.1. LA LUBRIFICATION (ou le flushing) ........................ ........... .......................... ......................... ......................... ...................... ......... 34 7.2. LE REFROIDIS REFROIDISSEMEN SEMENT T ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ...................38 .......38 7.3. CONDUITE ET CONTRÔLE CONTRÔLE DES DES SYSTEMES SYSTEMES AUXILIAIRES AUXILIAIRES ......................... ............ ................... ......40 40 8. MAINTENANCE 1ère DEGRE.......................................................................................41 8.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................41 Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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SOMMAIRE

1. OBJECTIFS OBJECTIFS.......... ...................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ...............4 ...4 2. LES FONCTIONS DES PRESSE-ETOUPES ET GARNITURES....................................5 2.1. INTRODUCTION.......................................................................................................5 3. LES PRINCIPALES CATEGORIES.................................................................................7 3.1. LES PRESSE-ETOUPES (ou étanchéité à contact) .......................... ............. .......................... ....................... .......... 7 3.1.1. 3.1.1. Les joints toriques toriques ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ....................... ...............7 ....7 3.1.2. Les joints tressés...............................................................................................7 3.1.3. Les joints à lèvres..............................................................................................8 3.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES..........................................................................9 4. LES DIFFERENTES APPLICATIONS ......................... ............ .......................... ......................... ......................... ......................... ............ 10 4.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................10 4.1.1. 4.1.1. Les joints toriques toriques ...................... ................................. ...................... ....................... ....................... ...................... ...................... .............10 ..10 4.1.2. Les joints tressés.............................................................................................11 4.1.3. Les joints à lèvres............................................................................................11 4.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES........................................................................12 5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ......................... ............ ......................... ......................... .......................... .......................... ..............13 .13 5.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................13 5.1.1. Les joints tressés.............................................................................................13 5.1.2. Joint à lèvres lèvres ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ..................14 .......14 5.2. GARNITURE GARNITURE MÉCANIQUE MÉCANIQUE ..................... ................................. ....................... ...................... ...................... ....................... ..................15 ......15 5.2.1. Principe de base..............................................................................................15 5.2.2. Les différents niveaux d’étanchéité ........................ ............ ......................... .......................... ......................... ............... ...16 16 5.2.2.1. Labyrinthe d’étanchéité ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ..............16 .16 5.2.2.2. Garniture mécanique hydraulique (oïl seal)................................................18 5.2.2.3. Garniture mécanique à gaz........................................................................22 6. LES DIFFERENTS TYPES DE GARNITURE GARNITURE MECANIQUE MECANIQUE .......................... ............ ........................... ............... ..27 27 6.1. POUR LES FLUIDE VISQUEUX ET SALE ........................ ............ ......................... ......................... ........................ ............ 27 6.2. SIMPLE TANDEM OU DOUBLE CARTOUCHE ......................... ............. ......................... ......................... ............... ...28 28 6.3. LES JOINTS À RESSORT COMPENSE.................................................................29 6.4. CIRCULATION D’EAU CHAUDE OU SYSTÈME SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT .......... 30 6.5. GARNITURE GARNITURE DE PRODUIT PRODUIT CHIMIQUE CHIMIQUE (NORME (NORME ANSI) ANSI) .......................... ............ ........................... ............. 31 6.6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES..........................32 6.6.1. Presse-éto Presse-étoupe upe ...................... ................................. ....................... ....................... ...................... ...................... ....................... ...................32 .......32 6.6.2. Garniture à gaz................................................................................................32 7. LES AUXILIAIRE AUXILIAIRES S ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... .............34 .34 7.1. LA LUBRIFICATION (ou le flushing) ........................ ........... .......................... ......................... ......................... ...................... ......... 34 7.2. LE REFROIDIS REFROIDISSEMEN SEMENT T ....................... ................................... ....................... ....................... ....................... ....................... ...................38 .......38 7.3. CONDUITE ET CONTRÔLE CONTRÔLE DES DES SYSTEMES SYSTEMES AUXILIAIRES AUXILIAIRES ......................... ............ ................... ......40 40 8. MAINTENANCE 1ère DEGRE.......................................................................................41 8.1. LES PRESSE-ETOUPES........................................................................................41 Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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8.1.1. Comment Garnir un Presse Etoupe ?..............................................................41 8.1.2. La sélection sélection ....................... .................................. ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... .....................42 .........42 8.2. LES GARNITURES MECANIQUES........................................................................43 9. GLOSSAIRE GLOSSAIRE ...................... ................................. ....................... ....................... ....................... ....................... ...................... ....................... ....................... ............44 .44 10. SOMMAIRE DES FIGURES........................................................................................45

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1. OBJECTIFS Comprendre les différents systèmes d’étanchéités utilisés entre les pièces mécaniques, et permettre aux opérateurs de respecter certaines règles de bases.


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2. LES FONCTIONS DES PRESSE-ETOUPES ET GARNITURES

2.1. INTRODUCTION Le rôle d’une étanchéitée c’est d’empêcher une fuite de fluide de l’intérieur vers l’extérieure ou d’empêcher un contaminant extérieur d’entrer à l’intérieure d’un équipement. ETANCHEITE GENERALE

STATIQUE

Joint torique Joints à section carré ou pièces moulées

DYNAMIQUE

LINEAIRE ALTERNATIF

ROTATIF OU OSCILLANTE

Garniture chevron multi lèvres

Bagues à lèvres

Joint composites Joints racleurs

Joint à contact axial

Tresse de bourrage presse étoupe

Joints rotatif

Joint métallique Joint fibres Joints plats

Segments de compresseurs

Joints spiralès

Garniture mécanique Tresses de presse étoupe

Joint d’amortissement

Pièces d’étanchéité spécifiques

Figure 1: Tableau général des étanchéités

Nous aborderons dans ce cours principalement les étanchéités dynamiques avec les garnitures mécaniques et les presses étoupes. Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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La presse-étoupe est un système d’étanchéité très largement utilisé dans l’industrie. Son

principe de fonctionnement est d’assurer l’étanchéité par la compression d’une tresse (garniture) autour de l’arbre en rotation.

Figure 2: Exemples de tresse de pressse étoupe et de» la tresse en place dans l’étanchéité d’une tige de vannes Une garniture mécanique est un dispositif assurant l’étanchéité entre un arbre rotatif et

une enceinte stationnaire. De tels dispositifs sont généralement rencontrés avec des axes de pompe. Une garniture mécanique se place entre l'arbre de pompe et le corps de pompe

Figure 3: Exemples de garnitures mécaniques pour la tige d’un compresseur alternatif et d’une garniture double de pompe


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3. LES PRINCIPALES CATEGORIES

3.1. LES PRESSE-ETOUPES (ou étanchéité à contact) 3.1.1. Les joints toriques Ces joints sont utilisés pour étancher des tiges de commande et ne peuvent pas être utilisés sur des arbres moteurs dont la vitesse et les frottements les détruiraient irrémédiablement

Figure 4: Joint torique

3.1.2. Les joints tressés Ces joints sont utilisés pour étancher des tiges de commande et peuvent être utilisés sur des arbres moteurs s'ils sont refroidit (pompe eau, etc.) ou possèdent les caractéristiques nécessaires, le refroidissement entraînant une légère fuite. Ce système permet de rattraper une perte d'étanchéité par serrage dupresse-étoupe

Figure 5: Joint tressé


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3.1.3. Les joints à lèvres Ces joints sont utilisés pour étancher des arbres tournants à faible vitesse (réducteurs etc.) Il existe différent type de joint à lèvres : Les joints à lèvres à boitiers fermés Le joint à lèvres à boitiers ouvert Les joints à lèvres à boitiers ouverts avec armature métalliques Les joints à lèvres à déflecteurs Figure 6: Joint à lèvres à boitier ouvert


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3.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES Ce système est employé dans nos applications pour étancher les compresseurs et les pompes Le fluide fuyant au travers des paliers essai de pénétrer dans la boite à garniture, celle-ci étant sous pression d'huile, le gaz ne s'échappe pas ou très peu et l'huile est retenue grâce aux joints toriques et à l'étanchéité des surfaces de frottement, cette huile s'évacue vers le palier ou un orifice prévue à cet effet.

Figure 7: Garniture rotative


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4. LES DIFFERENTES APPLICATIONS

4.1. LES PRESSE-ETOUPES 4.1.1. Les joints toriques Utilisées pour étancher les tiges de manœuvre de certaines vannes, les joints toriques sont aussi utilisés pour l’étanchéité des arbres tournants à vitesse lente ou sur les pistons de verins

Figure 8: Exemples d'applications des joints toriques


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4.1.2. Les joints tressés İls

ont une grande résistance, durabilité et imperméabilité dans tous milieux de fluide dur, vapeurs, eau chaude jusqu'à 500° C, acide organique, sels et huiles

Figure 9: Exemples d'applications des joints tressés

4.1.3. Les joints à lèvres Appelé aussi joint Spi, on les trouve dans les secteurs d’activités divers. Utilisé principalement pour l’étanchéité des arbres, ils sont aussi utilisés pour l’étanchéité des arbres tournants.

Figure 10: Exemples d'applications des joints à lèvres


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4.2. LES GARNITURES MÉCANIQUES Très utilisées dans l’étanchéité des pompes ou des machines tournantes en générale les garnitures mécaniques sont de type et de caractéristiques très différentes en fonction des paramètres du fluide à étancher Pour fonctionner correctement, une garniture d'étanchéité doit être refroidie et alimentée en permanence par un liquide appelé "flushing" ou "arrosage" ou encore "circulation". (Voir paragraphe des auxiliaires)

Figure 11: Exemples d'applications des garnitures mécaniques


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5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

5.1. LES PRESSE-ETOUPES 5.1.1. Les joints tressés La garniture d'un boîtier à tresses à pour but de limiter une fuite de liquide, mais non de la supprimer, car elle risquerait de se carboniser. Avant la mise en service, il ne faut donc serrer le fouloir du boîtier que légèrement à la main. Figure 12: Principe joint tressé (1)

Une fuite substantielle est nécessaire au début, avant de serrer graduellement les écrous du chapeau d'1/6 de tour à la fois. Si le serrage se fait à l'aide d'une clef dynamométrique, nous recommandons une précontrainte de 1,2 à 1,5 fois la pression de service. Surveiller constamment la température de la boîte qui ne doit pas dépasser de plus de 50° la température du fluide. Ensuite, serrer le chapeau à intervalles réguliers jusqu'à ce que la fuite soit contrôlée sans élévation de température La compression des tresses, par serrage empeche la fuite entre les tresses et la boite.la fuite requise est nécessaire pour empecher toute déterioration entre les tresses et la chemise d’arbre, pour éviter quelles ne deviennet des pièces d’usure.

Figure 13: Principe joint tressé (2)


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5.1.2. Joint à lèvres Schématiquement le joint pour arbre tournant comporte 3 parties principales : L’armature L’élastomère Le ressort Figure 14: Principe joint à lèvres (1)

L’armature

Elle est constituée d’une bague métallique généralement en tôle emboutie en profil d’équerre L’élastomère

C’est la partie qui enveloppe l’armature et relie la partie métallique à la lèvre qui fait l’étanchéité. Le ressort

Monté à l’intérieure de la l’armature, il assure l’appui de la lèvre sur l’arbre afin de garder la forme cylindrique de la garniture Figure 15: Principe joint à lèvres (2)


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5.2. GARNITURE MÉCANIQUE 5.2.1. Principe de base Une garniture mécanique se compose principalement d’un ensemble tournant ou rotor lié à l’arbre et d’un ensemble fixe ou stator lié au carter de la machine .Les garniture simple sont munies d’un ressort permettant d’absorber le déplacement axial de l’arbre et de garder ainsi toujours une étanchéité entre la partie fixe et mobile

Figure 16: Principe garniture mécanique

Les faces de frottement du rotor et du stator constituent la barrière entre les deux milieux Celles-ci sont maintenues en contact par les efforts des ressorts, et par la fuite sous pression. Une étanchéité efficace implique un débit de fuite nul. Néanmoins lorsque les conditions sont très exigeantes les bagues d’étanchéité peuvent être séparées par le film d’un fluide très mince.ceci afin d éviter l’usure des faces de la garniture. Ce film est soumis à de grand frottement d’où l’élévation de température et la nécessitée de prévoir un auxiliaire de refroidissement.


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5.2.2. Les différents niveaux d’étanchéité 5.2.2.1. Labyrinthe d’étanchéité Un labyrinthe d’étanchéité est une forme d’étanchéité utilisé dans les compresseurs. Les labyrinthes n'arrêtent pas les fuites complètement mais ils les réduisent beaucoup il faut cependant contrôler si la fuite acceptable n’augmente pas car dans ce cas il y aura une influence sur le rendement du compresseur .Il faut a ce moment là réaliser une remise en état des lechettes Pour cette raison les labyrinthes sont plus généralement utilisés comme des étanchéités entre les étages dans un compresseur. Comme les étanchéités d’un arbre, ils sont habituellement utilisés avec d’autres types d’étanchéités. Figure 17 : Principe du labyrinthe d'étanchéités

Un labyrinthe d’étanchéités travaille par plusieurs changements de direction du flux de gaz. A chaque fois que le gaz change de direction, sa pression baisse un peu. Au moment où le gaz atteint le bord extérieur du labyrinthe sa pression a été réduite presque à celle de la pression se situant sur l'extérieur du labyrinthe. Figure 18 : Labyrinthe d'étanchéités

Il est possible que le labyrinthe soit en contact avec l’arbre du compresseur, Pour cette raison le labyrinthe est fabriqué dans un métal plus doux que celui de l’arbre. Si le contact est fait le métal plus doux du labyrinthe s'usera en premier et ainsi n’endommagera pas l’arbre, beaucoup plus cher, du compresseur.


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Figure 19: Labyrinthe en bonne état


Figure 20: Labyrinthe corrodé

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5.2.2.2. Garniture mécanique hydraulique (oïl seal) Lorsque le niveau d’étanchéité doit être parfait comme c’est le cas pour les hydrocarbures, les léchettes ne sont plus suffisantes et l’on installe en plus des garnitures mécaniques d’étanchéité hydraulique nécessitant un circuit d’huile Une pièce ou collet solidaire de l’arbre tourne entre deux patins oscillants. Figure 21: Garniture mécanique hydraulique

Ces patins positionnés dans un support de garniture ou plateaux solidaire du stator ne tournent pas, il y a donc frottement entre les deux pièces. (Collet et patins) Il y est donc nécessaire de lubrifier ces deux parties, C’est le rôle du circuit d’huile Des canaux spéciaux percés dans les supports ou plateaux des patins amènent l’huile sous pression entre les deux pièces (collet et patins).

Figure 22: Huile d'étanchéité dans garniture mécanique hydraulique

Cette pression est toujours légèrement supérieure de 0.3 à 0.5 bars de la pression du fluide comprimé. Grace à ce système l’huile généré un barrage aux fuites normales et éventuelles à chaque extrémité de l’arbre. L’huile est évacuée par les jeux respectifs entre plateaux et collets Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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Du coté compression, l’huile sous pression par rapport aux gaz comprimé va donc passer dans celui-ci, il y aura donc une phase de dégazage, mais cette huile ne sera pas recyclée pour le système d’étanchéité.

Figure 23: Dégazage garniture mécanique hydraulique

Du coté atmosphère l’huile n’étant pas en contact avec le gaz comprimé elle sera recyclée pour repasser dans le circuit d’étanchéité. Figure 24: Recyclage de l'huile

Dans un système de barrage d’huile il n’y a jamais recyclage de l’huile polluée, c’est donc normal d’avoir une consommation d’huile Le circuit d’huile sera traité dans la partie auxiliaire


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Figure 25: Représentation schématique garniture mécanique hydraulique BALAYGE DE GAZ

Lorsque le gaz compressé est très corrosif, il est nécessaire de réaliser en plus de l’étanchéité un balayage de gaz inerte type AZOTE. Ce balayage réalisé à pression constante et débit constant assure la longévité de la garniture et des labyrinthes Il est constitué de plusieurs chambres de détentes positionnées entre les labyrinthes et la garniture mécanique hydraulique. Figure 26: Chambres de détente garniture mécanique hydraulique Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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La première chambre située après le premières léchèttes renvoi les gaz fuyard à l’aspiration du compresseur Figure 27: Gaz de balayage

La seconde chambre située après une autre série de léchèttes assure le balayage à l’azote, elle est équipée de voyants à glace permettant le contrôle du niveau de la chambre en cas de passage de l’huile polluée. La troisième chambre est spécialement conçue pour recevoir l’huile polluée dont nous avons parlé plus haut, cette huile va directement dans une caisse à huile polluée. Figure 28: Huile polluée garniture mécanique hydraulique


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5.2.2.3. Garniture mécanique à gaz Les garnitures mécaniques à gaz se trouvent principalement dans les compresseurs ou machines similaires. 80% des compresseurs sont maintenant équipés de ce type de garnitures. Figure 29: Garniture à gaz

Avec une garniture mécanique à rainures spiralées sans contact. Il est maintenant possible de fonctionner à sec, avec du gaz, à des conditions qui s'avéraient difficiles même pour les garnitures lubrifiées par du liquide et qui avaient déjà fait leurs preuves. Les garnitures spiralées génèrent un jeu stable entre la face et le siège tournant de telle sorte qu'un film gazeux s'interpose entre les faces. Figure 30: Composition garniture à gaz

L’élément spiralé est la pièce principale de la garniture c’est elle qui permettra l a mise en pression du gaz pour l’équilibrage des forces Sens de rotation

Figure 31: Principe de fonctionnement garniture à gaz

le gaz est pompé vers le centre

diamètre d'étanchéité


Le gaz est comprimé, la pression augmente jusqu'au décollage des faces

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Figure 32: Différents types garniture à gaz

Le principe de fonctionnement de la garniture à gaz à rainures spiralées est basé sur un équilibre des forces aérostatiques et des forces aérodynamiques qui fournit un jeu interfaces minimum et stable.

Figure 33: Garniture à gaz

Les forces aérodynamiques sont produites seulement en rotation. Pendant la rotation, les rainures spiralées jouent un rôle primordial en générant une force d'ouverture qui permet d'obtenir un jeu interfaces acceptable.


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Figure 34: Composition garnitures doubles opposées

Différentes type de garnitures existent et permettre de répondre à des besoins totalement différents en fonction du type de gaz à comprimer, de la pression de compression, des vitesses de rotation du compresseur : Garnitures simples utilisées pour des applications sans danger

Figure 35: Garniture à gas simple


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Garnitures doubles opposées utilisées dans les applications de compression

de gaz quand il est nécessaire d’avoir une étanchéité parfaite

Figure 36: Garniture doubles opposées Garniture montées en TANDEM utilisées quand il est nécessaire d’avoir une

garniture en secours

Figure 37: Garnitures montées en tandem


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Figure 38: Exemple garniture à gaz


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6. LES DIFFERENTS TYPES DE GARNITURE MECANIQUE

6.1. POUR LES FLUIDE VISQUEUX ET SALE Les joints simple, compensés de multiples ressorts extérieur afin d’éviter l’obturation. Des faces réalisées en silicone de carbone .De larges tolérances entre les joints et la chemise de l’arbre assure une construction robuste

Figure 39: Garniture mécanique pour les fluides visqueux et sales Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007 Page 27 de 46


6.2. SIMPLE TANDEM OU DOUBLE CARTOUCHE Simple ou double cartouche de joint équilibrées.Chaque face de joint utilisent des surfaces 100% identiques. Lorsque la garniture est utilisée en double étanchéité, le joint intérieur subit une contre pression permettant une résistance à l’obturation

Figure 40: Garniture simple tandem ou double cartouche Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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6.3. LES JOINTS À RESSORT COMPENSE Les joints à ressort compensé sont utilisés principalement dans les industries et les utilisations haute pression

Figure 41: Joints à ressort compensé


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6.4. CIRCULATION D’EAU CHAUDE OU SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT Étudié particulièrement pour les utilisation sans refroidissement, cette garniture permet le modérer la pression d’alimentation des chaudières et des pompes de circulation de vapeur. .

Figure 42: Garniture pour circulation d'eau chaude ou système de refroidissement


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6.5. GARNITURE DE PRODUIT CHIMIQUE (NORME ANSI) Les larges sections transversales d’étanchéité permettent une haute résistance à la corrosion Leur conception fourni une meilleur étanchéité que d’autre joints (ANSI) contenant des ressorts tournants.

Figure 43: Garniture pour pompe de produit chimique


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6.6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES 6.6.1. Presse-étoupe Inconvénients,

Maintenance très contraignante, nécessitant l’arrêt de la machine Détérioration progressive de l’arbre Contamination du produit par des particules de tresse Couple résistant élevé Brûlure ou caramélisation de la matière traitée Dégradation rapide de l’étanchéité en cas de défaut d’alignement ou d’efforts radiaux. Faux rond important Avantages

Remplacement aisé des tresses Faible coût de la maintenance (hors mis l’arrêt)

6.6.2. Garniture à gaz Avantages

Les garnitures mécaniques à rainures spiralées offrent des avantages considérables par rapport aux solutions conventionnelles : Faible absorption de puissance Pas d'usure de fonctionnement Pas de centrale d'huile Pas de limite pression-vitesse Pas de contamination de l'huile ou du gaz Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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Faible absorption de puissance

La consommation parasitaire de puissance d'un système d'étanchéité représente très souvent un coût latent qui n'est pas entièrement pris en compte. Pour établir une comparaison entre une garniture ordinaire et une garniture à rainures spiralées, Pas d'usure de fonctionnement

Aucune pièce n'est en contact lorsque la garniture à gaz à rainures spiralées est en rotation. De ce fait, aucune pièce n'est soumise à l'usure. Une durée de vie de plusieurs années peut être envisagée. Pas de centrale d'huile

Le fonctionnement d'une garniture mécanique à film d'huile est dépendant de la centrale de lubrification. La conception de celle-ci est complexe et comprend, en général, un réservoir, des pompes, des réfrigérants, des filtres, un réseau de tuyauterie, des séparateurs et une instrumentation de réglage et de contrôle dont certains éléments doivent être doublés pour améliorer la sécurité de l'ensemble. Pas de limite pression-vitesse

Bien qu'une limitation de vitesse à 150 m/s ait été imposée pour la garniture à gaz, la vitesse la plus grande susceptible d'être atteinte se voit limitée par la capacité de résistance de matériau. Dans le cas de garnitures mécaniques lubrifiées par liquide et dont l'absorption de puissance est plus grande; ce qui entraîne des températures interfaces supérieures, la limite n'est pas seulement une question de résistance mécanique mais aussi un problème de capacité de dissipation de chaleur. La garniture mécanique à gaz à rainures spiralées n'est pas limitée par le rapport pression/vitesse Pas de contamination de l'huile ou du gaz

Comme les garnitures mécaniques à gaz à rainures spiralées ne requièrent pas d'huile de lubrification ou de refroidissement, toute contamination du produit est exclue.


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7. LES AUXILIAIRES

Figure 44: Les auxiliaires des garnitures

7.1. LA LUBRIFICATION (ou le flushing) Une circulation de liquide est prévue lorsqu'il est nécessaire de: D’évacuer les calories engendrés par les faces de friction en contact, Réchauffer ces faces, Préserver ces faces contre des accumulations de sédiments


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La pression de fluide auxiliaire est le paramètre essentiel

demandé au système. En cas d'urgence (arrêt des pompes, rupture de canalisation), Cette pression est assurée par la pression de gaz à étancher s'exerçant par exemple sur la surface De l'accumulateur de sécurité, lui-même en charge et de volume de rétention suffisant pour alimenter les étanchéités jusqu'à l'arrêt de la machine et isolement. Dans le cas d'étanchéité par gaz auxiliaire ce dispositif peut être remplacé par des bouteilles de gaz neutre sous forte pression détendu à la pression de sécurité exigée. Figure 45: Schéma simplifié d’un système de lubrification Le débit d'huile global peut être nécessité par l'enlèvement

des calories migrant par la section d'arbre ou provenant du fonctionnement même de l'étanchéité. La viscosité de l'huile est un paramètre déterminé par le type d'étanchéité et les

conditions du procédé : nature du gaz, températures. La filtration demandée par les étanchéités à l'huile est en général de l'ordre de 15 µ.

De plus en plus pour réduire le coût d'investissement et augmenter la fiabilité, les circuits auxiliaires de graissage et d'étanchéité sont combinés c'est-à-dire utilisent des éléments communs : caisse à huile, pompes primaires.

Figure 46: Plan de principe de l'intérieur du joint avec dispositif de pompage


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Figure 47: Schéma de représentation (1)


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Figure 48: Schéma de représentation (2)


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7.2. LE REFROIDISSEMENT Lorsque le produit pompé est chaud, il peut être nécessaire de procéder : Au refroidissement du corps de garniture pour conserver une bonne tenue mécanique de la garniture. Selon le cas, le fluide réfrigérant peut être de l'eau ou de la vapeur. Au refroidissement du corps de palier, ce qui permet de maintenir la viscosité de l'huile à une valeur correcte (tenue mécanique des paliers). Au refroidissement des chandelles de socles pour en éviter les dilatations (risque de désalignement de la pompe par rapport au moteur).

Figure 49: Le refroidissement


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Figure 50: Schéma du refroidissement


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7.3. CONDUITE ET CONTRÔLE DES SYSTEMES AUXILIAIRES Paramètres à contrôler sur une installation comportant une garniture mécanique : Niveau de lubrifiant; Température du lubrifiant; Débit du liquide refroidissant le lubrifiant; La différence de pression entre la garniture mécanique et l'intérieur du corps de pompe.


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8. MAINTENANCE 1ère DEGRE

8.1. LES PRESSE-ETOUPES 8.1.1. Comment Garnir un Presse Etoupe ? Enlever tous les anneaux usagés à l'aide d'un extracteur. Nettoyer entièrement la presse-étoupe et la surface de l'axe ou de l'arbre Vérifier avec précision le fond du boîtier. 70% de l'usure se fait sur les deux bagues de têtes. Installer les bagues sur l'arbre en les ouvrant avec précaution en "S". En règle générale, il faut insérer les anneaux un à un, en alternant les coupes de 90° environ, puis positionner chacun d'eux à l'aide d'un bourroir ou d'un cylindre creux fendu en deux demi coquilles. Faire tourner l'arbre de temps en temps, pour faciliter un bon tassement. Essayer de monter le dernier anneau, coupe en haut côté fouloir. Serrer les écrous à la main et, s'il y aune lanterne, vérifier qu'elle soit placée correctement sur le raccord, également après avoir serré le fouloir Pour obtenir une étanchéité optimale : Il faut serrer le fouloir du boîtier de 2 à 5 fois la pression de service, selon qu'il s'agisse de liquide ou de gaz. Il faut éviter impérativement que le fouloir ne se coince, et donc procéder à un serrage uniforme et contrôlé de la tresse, en utilisant une clef dynamométrique. Pour les vannes de régulation, il faut ajuster la "fuite zéro" du bout des doigts, dans les conditions de service, tout en manoeuvrant plusieurs fois l'axe pendant le réglage.


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Figure 51: Le garnissage d'une presse-étoupe

8.1.2. La sélection Pour déterminer le type de tresse adéquat, il faut connaître : Le fluide (liquide ou gaz) Le pH La température La pression Le type de mouvement La vitesse Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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Le diamètre de l’arbre Il est indispensable de prendre en compte toutes ces données pour sélectionner le type idéal de tresse.

8.2. LES GARNITURES MECANIQUES Les garnitures mécaniques ne demandent pas de maintenance particulière, mais beaucoup d’attention dans les auxiliaires qui les accompagnent dans leurs fonctions. Il est impératif d’avoir toujours une filtration des fluides de refroidissement ou de lubrification parfaitement entrenues, car aucune particule ne doit pénétrer entre les parties en rotation et les parties fixes, ous peine de dégradation de la garniture et donc de fuite. En cas de fuite importante il faut prévoir l’arrêt de la machine et le remplacement de la garniture.


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9. GLOSSAIRE


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10. SOMMAIRE DES FIGURES Figure 1: Tableau général des étanchéités..........................................................................5 Figure 2: Exemples de tresse de pressse étoupe et de» la tresse en place dans l’étanchéité d’une tige de vannes .................................................................................6 Figure 3: Exemples de garnitures mécaniques pour la tige d’un compresseur alternatif et d’une garniture double de pompe .................................................................................6 Figure 4: Joint torique ..........................................................................................................7 Figure 5: Joint tressé ...........................................................................................................7 Figure 6: Joint à lèvres à boitier ouvert................................................................................8 Figure 7: Garniture rotative..................................................................................................9 Figure 8: Exemples d'applications des joints toriques........................................................10 Figure 9: Exemples d'applications des joints tressés.........................................................11 Figure 10: Exemples d'applications des joints à lèvres......................................................11 Figure 11: Exemples d'applications des garnitures mécaniques ....................................... 12 Figure 12: Principe joint tressé (1) .....................................................................................13 Figure 13: Principe joint tressé (2) .....................................................................................13 Figure 14: Principe joint à lèvres (1) ..................................................................................14 Figure 15: Principe joint à lèvres (2) ..................................................................................14 Figure 16: Principe garniture mécanique ........................................................................... 15 Figure 18 : Principe du labyrinthe d'étanchéités ................................................................ 16 Figure 19 : Labyrinthe d'étanchéités..................................................................................16 Figure 20: Labyrinthe en bonne état..................................................................................17 Figure 21: Labyrinthe corrodé............................................................................................17 Figure 22: Garniture mécanique hydraulique.....................................................................18 Figure 23: Huile d'étanchéité dans garniture mécanique hydraulique................................18 Figure 24: Dégazage garniture mécanique hydraulique ....................................................19 Figure 25: Recyclage de l'huile..........................................................................................19 Figure 26: Représentation schématique garniture mécanique hydraulique ....................... 20 Figure 27: Chambres de détente garniture mécanique hydraulique ..................................20 Figure 28: Gaz de balayage...............................................................................................21 Figure 29: Huile polluée garniture mécanique hydraulique................................................21 Figure 30: Garniture à gaz.................................................................................................22 Figure 31: Composition garniture à gaz.............................................................................22 Figure 32: Principe de fonctionnement garniture à gaz .....................................................22 Figure 33: Différents types garniture à gaz........................................................................23 Figure 34: Garniture à gaz.................................................................................................23 Figure 35: Composition garnitures doubles opposées.......................................................24 Figure 36: Garniture à gas simple......................................................................................24 Figure 37: Garniture doubles opposées.............................................................................25 Figure 38: Garnitures montées en tandem ........................................................................25 Figure 39: Exemple garniture à gaz...................................................................................26 Figure 40: Garniture mécanique pour les fluides visqueux et sales...................................27 Figure 41: Garniture simple tandem ou double cartouche .................................................28 Figure 42: Joints à ressort compensé................................................................................29 Figure 43: Garniture pour circulation d'eau chaude ou système de refroidissement .........30 Support de Formation: EXP-PR-EQ230-FR Dernière Révision: 27/05/2007

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Garnitures Et Presse-etoupes

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