Cet article traite de la version lubrifiée à l'huile de la garniture en carbure de tungstène et en carbure de silicium. On la trouve dans certaines, voire la plupart des Gorman-Rupp T Series (pompes eaux chargées), S Series (submersibles), PA Series (Prime Aire) et dans les pompes industrielles (0 Series, 10 Series et 80 Series). Le contenu de cet article couvre la définition d'une garniture, la raison pour laquelle Gorman-Rupp l'utilise, à quoi elle peut vous servir et la manière dont vous pouvez la remplacer. Nous vous proposons ces informations ainsi que d'autres informations dans cette édition pour répondre à vos questions.

Définitions
Carbure de tungstène : il s'agit d'un matériau utilisé pour la fabrication des faces d'étanchéité. Le carbure de tungstène est un matériau à deux composants. Le tungstène et le carbure sont mélangés et alliés à une matrice. Dans le cas présent, la substance utilisée est le cobalt. La face d'étanchéité est fabriquée en plaçant les matériaux combinés dans un moule, sous des conditions extrêmes de pression et de température. 

Carbure de silicium fritté : il s'agit d'un matériau utilisé pour la fabrication des faces d'étanchéité. Le carbure de silicium résiste très bien à l'usure et possède de bonnes propriétés mécaniques, dont une bonne résistance aux températures élevées ainsi qu'aux chocs thermiques. Le carbure de silicium, en tant que céramique technique, est produit de deux manières principales. Le carbure de silicium lié par réaction est fabriqué en infiltrant du silicium liquide dans des briquettes réalisées avec un mélange de carbure de silicium et de carbone. Le silicium réagit avec le carbone pour former le carbure de silicium. Le produit de la réaction lie les particules de carbure de silicium. Le carbure de silicium fritté est produit à partir de poudre de carbure de silicium pure à laquelle on ajoute des adjuvants de frittage non oxydiques. Les processus conventionnels de formation de céramique sont utilisés et le matériau est fritté dans une atmosphère inerte à des températures allant jusqu'à 2000 °C, voire davantage. 

Double flottaison, autocentrée : il s'agit d'une fonctionnalité qui décrit la performance des faces de garnitures stationnaires et rotatives. Les élastomères adjacents aux faces d'étanchéité permettent à ces dernières de changer d'angularité avec la déviation de l'arbre et de s'aligner. 

Lubrification à l'huile : décrit par quel moyen la garniture est lubrifiée. L'huile fournie par un réservoir intégré dans la pompe permet à une pellicule d'huile de soutenir les faces d'étanchéité et aide au transfert thermique au niveau des faces d'étanchéité. 

Pourquoi utilisons-nous cette garniture ?
À la fin des années 1950, Gorman-Rupp a décidé de concevoir une ligne de pompes submersibles. Il était évident que la garniture de cette famille de pompes devait être résistante et fiable, car les pompes allaient être sujettes à une forte turbidité et être immergées. Nous avons interrogé un grand fabricant de garnitures de John Crane pour savoir si le carbure de tungstène, commercialisé sous le nom de Carboloy, pouvait frotter contre lui-même sous la forme de faces d'étanchéité. John Crane a répondu que cela ne fonctionnerait pas.

L'idée selon laquelle « cela ne fonctionnerait pas » ne correspondait pas à l'état d'esprit Gorman-Rupp ni à son attitude toujours positive. Gorman-Rupp a donc acheté l'équipement nécessaire pour fabriquer des faces d'étanchéité en carbure de tungstène. Résultat, le carbure de tungstène a pu être produit sous cette forme et s'est révélé supérieur à tout autre matériau disponible. Le reste du bloc d'étanchéité a été conçu autour de celui des T Series, ce qui a permis d'obtenir une augmentation de la déviation de l'arbre par rapport aux modèles actuels de garniture. Ce package d'étanchéité complet est né d'une idée du responsable de service actuel. L'étape d'après consistait à installer le nouveau modèle de garniture dans les pompes pour faire des essais sur le terrain. Ce modèle s'est avéré tellement efficace qu'il a été breveté et n'a quasiment pas évolué depuis. La seule exception concerne la conception de la cartouche, qui intègre les mêmes fonctionnalités. La différence, c'est que les composants sont maintenus ensemble sous la forme d'un seul élément, contrairement à la conception du modèle d'origine.

Gorman-Rupp a été la première entreprise à utiliser le Carboloy pour les faces de garnitures stationnaires et rotatives. Le matériau de cette face d'étanchéité a été le premier matériau introduit avec la famille des pompes submersibles de l'entreprise. Il a évolué en carbure de titane, qui est aujourd'hui largement répandu sur le marché de l'étanchéité. Peu de temps après, le carbure de tungstène est devenu le matériau de premier choix et l'est resté depuis. 

Nous avons également proposé la garniture en carbure de silicium. Depuis lors, nous avons continué de garder une longueur d'avance sur nos concurrents en fournissant de nouveaux matériaux améliorés pour les faces d'étanchéité. Aujourd'hui, sur la plupart des pompes, nous proposons un composite en carbure de silicium fritté contenant du graphite libre. Le graphite libre améliore le pouvoir lubrifiant, pour une meilleure pérennité en fonctionnement à sec et une meilleure résistance aux chocs thermiques qu'avec les matériaux frittés conventionnels. Ce matériau offre également une meilleure capacité de PV (pression - vélocité) entre les couples de faces dures, grâce à la présence de graphite. 

La garniture est proposée par défaut avec les élastomères Viton. Elle est également proposée dans d'autres élastomères pour certaines applications plus difficiles. 

Compte tenu des informations précédentes, la garniture mécanique lubrifiée et autocentrée à double flottaison est disponible dans un grand nombre de combinaisons de faces d'étanchéité et d'élastomères. 

À quoi cette garniture peut-elle vous servir ?
La garniture mécanique lubrifiée à l'huile et autocentrée à double flottaison comporte de nombreux avantages. 

Dureté des faces d'étanchéité : sur une échelle de Mohs allant de 1 à 10, 1 étant le plus doux et 10 le plus dur (un diamant est à 10 sur l'échelle de Mohs), la face en carbure de tungstène est à 9 et le carbure de silicium est à 9-10. 

Résistante à la corrosion : les composants métalliques de la garniture sont usinés, matricés ou moulés dans des aciers inoxydables 316 et 18/8.

Résistante aux produits chimiques : les élastomères de la garniture sont disponibles par défaut en Viton, mais sont également proposés en AFLAS et en néoprène. 

Grâce à ces avantages, la garniture peut résister aux abrasifs, aux incompatibilités de produits chimiques et aux abus divers pour une large gamme d'applications, permettant ainsi d'obtenir une durée de vie plus importante. Il est également important que l'installation ait été correctement effectuée. N'hésitez pas à contacter l'usine pour expliquer votre utilisation et connaître la capacité de la garniture à fonctionner pour cette utilisation. Quelle que soit votre garniture, sa durée de vie dépend de la vitesse, de l'utilisation et de l'entretien. 

Quand la garniture est-elle défaillante et comment la remplacer ?

La garniture ne nécessite quasiment aucun entretien. Il est recommandé d'inspecter périodiquement l'huile présente dans la cavité de la garniture. Si l'huile se trouve contaminée par le produit pompé, elle peut prendre une couleur d'un blanc laiteux. Il est également possible de constater la présence d'eau dans l'huile. La fuite peut être assez importante pour réussir à faire sortir l'huile hors de la cavité en la faisant traverser les pièces de lubrification. Si l'eau devient laiteuse ou s'il y a une présence d'eau dans l'huile, il est recommandé de changer l'huile et de procéder à des inspections plus poussées. Si cela ne permet pas de nettoyer l'huile, il est recommandé de changer la garniture. En raison du grand nombre de modèles de pompes proposés avec ce type de garniture, il est conseillé de se reporter au manuel d'utilisation afin d'obtenir des instructions spécifiques. Chaque bloc d'étanchéité est également fourni avec des instructions. Les instructions suivantes sont des instructions générales sur le remplacement d'un bloc d'étanchéité de style « built up ».

1. Démontez la garniture de la pompe. Nettoyez toutes les pièces pour enlever l'huile et les débris. Inspectez les pièces pour vérifier l'absence d'usure ou de dégâts. Nettoyez tout ce qui pourrait endommager le nouveau bloc d'étanchéité lors de l'installation. Jetez toutes les anciennes pièces de garniture. Ne mélangez jamais d'anciennes pièces de garniture avec de nouvelles pièces. Assemblez toutes les pièces de la pompe pour préparer l'installation du bloc d'étanchéité. 

2. Préparez le siège de la garniture stationnaire, élément A, en appliquant une fine couche d'huile sur le joint torique fixé sur le diamètre extérieur du siège. Retirez la face de la garniture stationnaire, élément B, de son siège. 

3. Enfoncez le siège de la garniture stationnaire dans la plaque d'étanchéité, élément B, avec le joint torique de la face de garniture stationnaire face à la roue. Retournez la plaque d'étanchéité et inspectez le siège de la garniture stationnaire pour vous assurer qu'elle est bien installée et coïncide avec l'alésage du siège. 

4. Installez la face de la garniture stationnaire, élément C, dans le siège de la garniture stationnaire, avec le chanfrein sur le diamètre extérieur,
face à vous. Nettoyez la face de la garniture stationnaire avec un chiffon propre non pelucheux. Les faces peuvent être nettoyées
avec un nettoyant pour contacts électriques. 

5. Si votre modèle de pompe en a besoin, installez le joint torique, élément D, sur l'arbre. 

6. Installez la plaque d'étanchéité sur le carter des roulements.

7. Si votre pompe utilise un manchon, élément E, installez la cage et le soufflet, élément F, sur le manchon. Pour ce faire, placez le manchon avec l'extrémité chanfreinée ou découpée dans le diamètre intérieur du manchon sur une surface plane. Avec la bride de la cage face vers le bas, pressez fermement la cage et le soufflet sur le manchon jusqu'à ce que la bride touche la surface. Le contact avec la surface garantit la perpendicularité de la bride de la cage avec le manchon. L'extrémité chanfreinée ou alésée du diamètre intérieur du manchon est installée sur l'arbre en premier, et accueille le rayon intérieur de l'arbre de la pompe. L'extrémité alésée du diamètre intérieur du manchon accueille généralement un joint torique servant à sceller la zone entre le manchon et l'arbre. Si un lubrifiant est nécessaire pour faciliter l'installation de la cage et du soufflet sur le manchon, utilisez une huile légère sur le diamètre intérieur du soufflet. N'utilisez pas de lubrifiants plus lourds que la SAE 30, l'huile moteur non détergente qui sera utilisée dans le moteur de la pompe. N'utilisez jamais de Vaseline, de Never-Seez, de graisse ou de super-lubrifiant comme le silicone ou le STP. L'intérêt du lubrifiant est seulement de faciliter l'installation de la cage et du soufflet sur le manchon. Trop de lubrifiant, ou le mauvais type de lubrifiant, fera tourner le soufflet sur le manchon.  Le soufflet de la garniture est fourni avec un composé de vulcanisation sur le diamètre intérieur. Une fois l'installation faite, la pression de la bande d'entraînement, élément G, fixée sur la cage et le soufflet, permet à ce dernier d'adhérer au manchon. Si l'adhérence n'a pas lieu, la partie rotative du bloc d'étanchéité tournera à une vitesse différente de la pompe, entraînant ainsi une usure excessive de la cage et du soufflet. 

8. Installez la face de la garniture rotative, élément H, dans la cage et le soufflet, avec le côté plat contre le soufflet et le chanfrein face à vous. Nettoyez la face de la garniture rotative à l'aide d'un nettoyant pour contacts électriques et d'un chiffon non pelucheux. 

9. Faites glisser le manchon (y compris la cage et le soufflet ainsi que la face de la garniture rotative) sur l'arbre, avec la face d'étanchéité vers le siège de la garniture stationnaire, jusqu'à ce que les faces d'étanchéité se touchent. 

10. À l'aide d'un deuxième manchon ou d'un jeu de tournevis, enfoncez le manchon dans le soufflet jusqu'à ce que le fond soit contre l'épaulement de l'arbre. 

11. Installez le ressort, le joint de centrage de ressort et le nombre approprié de rondelles, éléments I, J et K, pour que la plaque d'étanchéité soit adaptée au jeu de la roue. 

12. Installez la roue et sécurisez-la. 

13. La garniture mécanique est lubrifiée avec de l'huile SAE 30, une huile de moteur non détergente. Remplissez la cavité de la garniture jusqu'au niveau approprié, avec le bouchon à huile ou directement dans la cavité. 

Consultez systématiquement le manuel d'utilisation et d'entretien de la pompe avant de réaliser une tâche d'entretien ou une réparation. Chaque bloc d'étanchéité, indépendamment de sa conception, est fourni avec des instructions relatives à l'installation de la garniture. Sortez-les de la boîte de la garniture et consultez-les avant d'effectuer une réparation.