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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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Étanchéité aux liaisons dynamiques en rotation6. Étanchéité aux liaisons dynamiques en translation
L’étanchéité des surfaces en mouvement relatif doit, le plus généralement, être obtenue aussi bien à l’arrêt que quelle que soit la vitesse de déplacement de ces surfaces, en n’étant la source que d’efforts les plus réduits possible.
6.1 Étanchéité rigoureuse
Un organe souple, métallique, facilement déformable est soudé, ou brasé, sur chacune des surfaces mobile et fixe. Il s’ensuit un effort de déplacement qui est généralement proportionnel à la course.
Une première solution consiste à utiliser une membrane de faible épaisseur, de quelques centièmes à un ou deux dixièmes de millimètre, généralement ondulée pour lui donner une plus grande flexibilité (figure 38). La course est très réduite, de l’ordre du millimètre, ainsi que les pressions possibles, de l’ordre de quelques fractions de mégapascal. Une membrane seule est assez rarement utilisée.
La seconde solution met en œuvre les soufflets métalliques dont il existe deux types.
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Soufflets à disques soudés (figure 39) : par empilement des membranes précédentes (figure 38), les courses s’ajoutent. Il est alors possible d’avoir des déplacements de plusieurs millimètres, voire plusieurs centimètres. Les pressions d’utilisation restent faibles, du même ordre que les précédentes. Le coût est élevé. On les utilise principalement dans le vide et dans certains appareils de mesure.
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Soufflets onduleux : ils acceptent des pressions beaucoup plus élevées (jusqu’à 10 MPa pour les petits diamètres pouvant atteindre 10 mm environ). Leur raideur est nettement plus élevée que les précédents ainsi que leur encombrement (rapport course sur longueur initiale de l’ordre de 0,2 contre 1, voire 4 pour les disques soudés). Leur utilisation est très courante dans de nombreux appareils de mesure ou de régulation, sur des robinets (figure 40),...
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