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RÉSUMÉ
L’étanchéité est une fonction fondamentale en mécanique de commandes hydrauliques et pneumatiques, et dans tous réseaux de fluides. En cas de fuite de gaz ou de liquide, le fonctionnement de l’installation, mais également la sécurité sont alors mises à mal. Cat article décrit tout d’abord les différents types d’étanchéité, la caractérisation d’une fuite par son débit, et les essais d’étanchéité en service qui permettent de vérifier si le matériel est encore apte à fonctionner. Il expose ensuite les solutions à mettre en œuvre en cas de fuite, celles-ci dépendront du degré d’étanchéité attendue (relative, par fuite contrôlée, rigoureuse) et du type de liaison concernée (statique, dynamique en translation dynamique en rotation).
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Jean MARTIN : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’Arts et Métiers - Professeur de construction mécanique en IUT (Institut Universitaire de Technologie)
INTRODUCTION
L’étanchéité est une fonction qui revêt une importance de plus en plus grande en mécanique par suite, d’une part de l’utilisation croissante des fluides pour les commandes (hydrauliques, pneumatiques) et pour les contrôles et, d’autre part, du nombre très important et de la très grande diversité des composants mécaniques dans les réseaux de fluides.
Le confinement d’un gaz ou d’un liquide, de par sa nature, n’est pas aisé. Une fuite, même petite, peut avoir de multiples conséquences, tant sur le plan de la disponibilité du matériel que sur celui du fonctionnement et aussi de la sécurité. Des exemples courants montrent que des ensembles fort complexes, tels que les fusées, peuvent connaître des ennuis importants par suite d’une simple fuite. Une bonne fiabilité en matière d’étanchéité n’est pas souvent facile à obtenir.
En effet, l’étanchéité fait appel à de nombreuses notions de physique et de chimie où les propriétés des matériaux tiennent une place importante. De plus, les problèmes à résoudre sont variés et doivent intégrer un nombre important de paramètres difficiles à optimiser simultanément, spécialement en dynamique.
Les meilleures solutions en techniques d’étanchéité ne sont presque toujours que le résultat de savants compromis.
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- Version archivée 1 de nov. 1985 par Jean MARTIN
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Détection et mesure des fuites3. Débit de fuite
Une fuite est caractérisée quantitativement par le débit du fluide qui s’échappe du confinement. Il s’exprime :
-
soit par la masse qui circule par unité de temps, l’unité légale étant le kilogramme pas seconde (kg/s) ; pratiquement, cette unité étant trop grande, ce sont des sous-multiples comme le gramme par seconde (g/s) ou par heure (g/h) qui sont le plus souvent utilisés ;
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soit par le volume qui circule par unité de temps, exprimé en mètre cube par seconde (m 3/s) ; là aussi, ce sont des sous-multiples comme le centimètre cube par seconde (cm 3/s) ou par heure (cm3/h) qui sont souvent utilisés.
Si, avec les liquides, considérés comme incompressibles, la pression n’intervient pas, il n’en est pas de même avec les gaz. Il est nécessaire de préciser la pression de référence du gaz qui fuit. Pour cela, il est fait appel au flux gazeux q, ou débit énergétique, qui est égal à :
avec E volume de fuite perdu, à la pression P pendant le temps t.
L’unité légale est le pascal-mètre cube par seconde. Cette unité est aussi égale au watt. D’autres unités sont utilisées, en particulier le lusec, dans les contrôles d’étanchéité. L’équivalence de ces unités avec l’unité légale est la suivante :
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