Au début des années 1900 – à peu près au moment où les navires de guerre commençaient à expérimenter les moteurs diesel – une autre innovation importante émergeait à l’autre extrémité de la ligne d’arbre d’hélice.
Durant la première moitié du XXe siècle,joint mécanique de pompeCe système est devenu l'interface standard entre la ligne d'arbre à l'intérieur de la coque et les composants exposés à la mer. Cette nouvelle technologie offrait une amélioration considérable en termes de fiabilité et de durée de vie par rapport aux presse-étoupes et aux joints d'étanchéité qui dominaient alors le marché.
Le développement des garnitures mécaniques d'arbre se poursuit aujourd'hui, avec pour objectif d'améliorer la fiabilité, d'optimiser la durée de vie des produits, de réduire les coûts, de simplifier l'installation et de minimiser la maintenance. Les garnitures modernes s'appuient sur des matériaux, une conception et des procédés de fabrication de pointe, et tirent parti de la connectivité accrue et de la disponibilité des données pour permettre une surveillance numérique.
AvantJoints mécaniques
garnitures mécaniques d'arbreCes garnitures mécaniques représentaient un progrès remarquable par rapport à la technologie dominante utilisée jusqu'alors pour empêcher l'eau de mer de pénétrer dans la coque autour de l'arbre d'hélice. Le presse-étoupe est constitué d'un matériau tressé, semblable à une corde, qui est serré autour de l'arbre pour former un joint étanche. Ce joint assure une étanchéité optimale tout en permettant la rotation de l'arbre. Cependant, la garniture mécanique a permis de remédier à plusieurs inconvénients.
Le frottement dû à la rotation de l'arbre contre la garniture d'étanchéité entraîne une usure progressive, augmentant ainsi les fuites jusqu'à ce que cette dernière soit ajustée ou remplacée. La réparation de l'arbre d'hélice, lui aussi susceptible d'être endommagé par le frottement, est encore plus coûteuse que celle de la boîte à garniture. Avec le temps, la garniture risque de creuser une rainure dans l'arbre, ce qui pourrait à terme désaligner l'ensemble du système de propulsion et nécessiter la mise en cale sèche du navire, le démontage de l'arbre et le remplacement du manchon, voire le remplacement complet de l'arbre. Enfin, l'efficacité de la propulsion est réduite car le moteur doit fournir davantage de puissance pour faire tourner l'arbre contre la garniture d'étanchéité très serrée, ce qui engendre un gaspillage d'énergie et de carburant. Ce point est loin d'être négligeable : pour obtenir des taux de fuite acceptables, la garniture d'étanchéité doit être extrêmement étanche.
Le presse-étoupe à garniture demeure une solution simple et fiable, encore fréquemment utilisée dans les salles des machines comme système de secours. En cas de défaillance de la garniture mécanique, il permet au navire de mener à bien sa mission et de retourner au port pour réparation. Le joint mécanique à face d'extrémité, quant à lui, offre une fiabilité accrue et réduit les fuites de manière encore plus significative.
Joints mécaniques anciens
La révolution dans le domaine de l'étanchéité des composants rotatifs est née de la constatation qu'il était inutile d'usiner le joint le long de l'arbre, comme c'est le cas pour les garnitures d'étanchéité. Deux surfaces, l'une tournant avec l'arbre et l'autre fixe, placées perpendiculairement à celui-ci et pressées l'une contre l'autre par des forces hydrauliques et mécaniques, pouvaient former une étanchéité encore plus performante. Cette découverte est souvent attribuée à l'ingénieur George Cooke en 1903. Les premiers joints mécaniques commercialisés ont été développés en 1928 et appliqués aux pompes centrifuges et aux compresseurs.
Date de publication : 27 octobre 2022