Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée du chapitre étanchéité dynamique de l’article B5420 Étanchéité en mécanique, rédigé en 2004 par Jean MARTIN.
RÉSUMÉ
L’étanchéité dynamique est une fonction fondamentale en mécanique de commandes hydrauliques et pneumatiques, et dans les 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. Une étanchéité dynamique peut être, selon la nature du mouvement relative entre pièces, en translation ou en rotation. Cet article décrit les différents types d’étanchéité dynamique en translation, et expose les solutions à mettre en œuvre en fonction du degré d’étanchéité attendue (relative, par fuite contrôlée ou rigoureuse) et du type de liaison concernée (dynamique en translation ou dynamique en rotation).
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Lire l’articleAuteur(s)
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Abdelghani MAOUI : Ingénieur d’étude et prestations - Affiliation Département de « Fluid and Sealing Technologies », Cetim, Nantes, France
INTRODUCTION
L’étanchéité en mécanique est dite dynamique lorsqu’elle est appliquée entre deux pièces en mouvement relatif, soit un mouvement de rotation et/ou de translation. Lorsqu’il n’y a pas mouvement entre les pièces, l’étanchéité est dite statique. Cette dernière est traitée dans l’article [BM 5 418].
L'étanchéité dynamique est considérablement plus impliquée que l'étanchéité statique. Non seulement un joint doit empêcher l'écoulement de certains fluides, comme dans le cas d'une étanchéité statique, mais il doit également être capable d'effectuer cette tâche en mouvement et avec des forces de frottement à prendre en compte.
Le confinement d’un gaz ou d’un liquide, de par sa nature, n’est pas aisé. Le taux de fuite admissible dépend de la nature du fluide à étancher ; les fuites des fluides coûteux, toxiques, corrosifs, explosifs ou inflammables doivent être réduites au minimum. La durée de vie et la fiabilité des joints sont également des préoccupations majeures des utilisateurs pour réduire les temps d’arrêt des équipements et de processus.
Une défaillance du joint 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 trains d’atterrissage, peuvent connaître des ennuis importants par suite d’une simple fuite. Une bonne fiabilité en matière d’étanchéité dynamique n’est pas souvent facile à obtenir.
En effet, l’étanchéité dynamique fait appel à de nombreuses notions de physique et de chimie pour lesquelles les propriétés des matériaux et des surfaces de contact dynamique tiennent une place importante. De plus, les problèmes à résoudre sont variés et doivent intégrer un nombre important de paramètres difficiles à optimiser simultanément. Les meilleures solutions en techniques d’étanchéité mécanique de manière générale, et d’étanchéité dynamique en particulier, ne sont presque toujours que le résultat de savants compromis.
Le présent article traite les étanchéités dynamiques dites en translation dans lesquelles le mouvement relatif entre les pièces d'étanchéité est linéaire. Il présente une introduction des différents types et degrés d'étanchéité, puis il décrit les différentes technologies d'étanchéité dynamique en translation selon chaque degré d'étanchéité, rigoureuse, contrôlée et relative. Les étanchéités dynamiques en rotation sont traitées dans l'article [BM 5 420].
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des notations utilisées.
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Conclusion
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4. Étanchéité relative
4.1 Par déformation
Comme en étanchéité absolue, des soufflets ou des membranes déformables sont utilisés, mais ils sont réalisés à partir d’élastomères. Comme ces matériaux ne sont pas totalement imperméables, une très petite fuite existe, surtout avec les gaz.
Les soufflets en élastomère (figure 11) sont des récipients souples et compressibles utilisés principalement comme moyen de protection contre des poussières et des projections, car leur tenue à la pression est très faible.
Ils sont fabriqués à partir d'une variété de matériaux, y compris le caoutchouc naturel ou synthétique, et certains offrent un renforcement à l'aide de plis de tissus ou de métaux constitués en couches permettant de fonctionner à des pressions allant jusqu’à 7 bar. Le nombre de plis incorporés peut varier en fonction des exigences de pression et de température de travail.
La membrane peut être sensiblement plane, serrée sur ses bords (figure 12). La course reste limitée à quelques millimètres. Pour supporter des pressions assez élevées (5 MPa voire plus), suivant le diamètre, elle est souvent toilée. Ce type est utilisé par exemple dans les manodétendeurs ou les régulateurs.
La membrane à déroulement (figure 13), d’épaisseur plus faible (quelques dixièmes de millimètre), permet des courses beaucoup plus grandes, pouvant atteindre quelques dizaines de centimètres. La pression, toutefois, est limitée et ne dépasse guère 1 MPa pour les membranes les plus petites. Un autre avantage est un déplacement avec un effort faible et constant quelle que soit la course. Il est important que la membrane soit bien guidée et appuyée sur des parties cylindriques lisses, surtout si la pression n’est pas négligeable.
Ces membranes trouvent une application principale dans des appareils de mesure ou dans des vérins à faible effort de déplacement.
HAUT DE PAGE4.2 Par joints
L’étanchéité en mouvement de translation est le plus souvent résolue avec un joint qui, solidaire d’une des deux surfaces, va venir en contact avec l’autre...
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Étanchéité relative
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MARTIN (J.) - Manuel de l’étanchéité en mécanique. - P.P.I.-C.C.P. (1981).
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(2) - IDELC’IK - Mémento des pertes de charge. - Eyrolles (1969).
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(3) - RIOUT (J.) - Étude du fonctionnement des presse-garnitures. - Note Technique n° 14. Cetim (1976).
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(4) - Les joints d’étanchéité dans la construction mécanique. - Mécanique/Matériaux/Électricité n° 256.4 (1972).
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(5) - BUCHTER (H.H.) - Industrial Sealing Technology. - John WILEY & son (1979).
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(6) - FLITNEY (R.) - Seals and Sealing Handbook. - Elsevier, fifth edition (2007).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Transmissions hydrauliques et pneumatiques – Joints toriques – Partie 1 : diamètres intérieurs, sections, tolérances et code d’identification dimensionnelle. - ISO 3601-1 - 2012
-
Transmissions hydrauliques – Vérins – Dimensions et tolérances des logements de joints d’étanchéité pour pistons et tiges de piston à simple effet dans les applications à mouvement alternatif. - ISO 5597 - 2018
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Vérins hydrauliques – Dimensions et tolérances des logements pour joints en élastomère renforcé par des matières plastiques. Partie 2 : Logements de joints de tige. - ISO 7425-2 - 2021
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Transmissions hydrauliques et composants – Ensemble de garnitures à lèvres multiples – Méthode de mesurage des hauteurs. - ISO 3939 - 1977
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Transmissions hydrauliques – Vérins – Logements de piston d’étanchéité pour tiges de piston et pistons – Dimensions. - NF E48-040 -
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Transmissions hydrauliques – Vérins – Logements de joints pour tiges de piston à application bas frottement – Dimensions. - ...
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