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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Étanchéité rigoureuse
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1. Types d’étanchéité
L’étanchéité est la qualité de confinement dans un appareil d’un fluide, d'un liquide ou d'un gaz, mais aussi de très fines particules solides en suspension dans un gaz.
1.1 Définition d’une fuite
L’étanchéité n’est plus satisfaite, en théorie, s’il existe une fuite, qui se traduit par l’écoulement du fluide confiné d’un côté à l’autre de la paroi de confinement sous l’action d’une différence de pression ou de concentration de part et d’autre de cette paroi.
Une fuite peut avoir deux causes :
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perméabilité de la matière : certains matériaux peuvent, même à température ordinaire, par une succession de phénomènes plus ou moins complexes d’absorption, de solubilité et de désorption, laisser passer le fluide ; les élastomères sont par exemple des matériaux relativement perméables, surtout avec certains gaz, alors que les métaux ne le sont pratiquement pas, tout au moins jusqu’à un certain seuil de température assez élevé (à titre indicatif, pour le nickel, vers 800 °C) ; toutefois, les fuites par perméabilité restent suffisamment faibles pour que, dans la plupart des applications, elles soient négligées ;
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défauts débouchants : il peut exister, ou se créer, par corrosion par exemple, dans la paroi ou aux surfaces de raccordement, des défauts (fissures, petits trous dans les soudures, rainures), qui constituent des chemins pour le fluide ; si des trous sont très petits et très nombreux tout en étant assez régulièrement répartis, le défaut s’appelle porosité.
1.2 Étanchéité volumique
Un appareil doit être étanche dans son intégralité, c’est-à-dire dans son volume. Ce volume est limité par sa surface extérieure, d’où les appellations d’étanchéité volumique ou surfacique. Le plus souvent, un appareil est l’assemblage de différentes parties. L’étanchéité totale est la somme de l’étanchéité des surfaces continues de la matière constituant l’enveloppe et...
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Types d’étanchéité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTIN (J.) - Manuel de l’étanchéité en mécanique. - P.P.I.-C.C.P. (1981).
-
(2) - IDELC’IK - Mémento des pertes de charge. - Eyrolles (1969).
-
(3) - RIOUT (J.) - Étude du fonctionnement des presse-garnitures. - Note Technique n° 14. Cetim (1976).
-
(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).
-
(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
-
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
-
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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