Bibliographie & annexes
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En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée du chapitre portant sur l'étanchéité dynamique de l’article [B5420] "Étanchéité en mécanique" rédigé par Jean MARTIN en 2004.
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 rotation, et expose les solutions à mettre en œuvre en fonction du degré d’étanchéité attendue (relative, par fuite contrôlée ou rigoureuse).
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Dynamic sealing is defined as preventing any fluid leakage between two mechanical parts moving relative to each other. It can be divided into two categories, reciprocating motion and rotational motion. Its role is crucial in hydraulic and pneumatic systems because a simple fluid leak can affect the smooth running and safety of the systems. This paper describes the different types of rotary dynamic seals and specifies the criteria for their selection according to the expected dynamic sealing.
Auteur(s)
-
Abdelghani MAOUI : Ingénieur d’étude et prestations - Département de « Fluid and Sealing Technologies », Cetim, Nantes, France - Note de l'éditeur : Cet article est la réédition actualisée du chapitre portant sur l'étanchéité dynamique de l'article [B 5 420] « Étanchéité en mécanique » rédigé par Jean MARTIN en 2004.
INTRODUCTION
L’étanchéité en mécanique est dite dynamique lorsqu’elle est appliquée entre deux pièces en mouvement relatif, qui peut être 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. Un joint dynamique doit étancher au repos, comme un joint statique. Il doit également être capable d'effectuer cette tâche en mouvement, en tenant compte des forces de frottement et de l'échauffement des surfaces dynamiques.
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, où 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.
Cet article est consacré aux étanchéités dynamiques en rotation. Il décrit les différentes technologies de joints dynamiques pour arbre tournant selon les différents degrés d'étanchéité : rigoureuse, maîtrisée et relative. Il complète l'article [BM 5 419] qui traite des scellés dynamiques en translation.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des notations utilisées.
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KEYWORDS
dynamic seals | leakage | dynamic sealing | rotary seals
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Glossaire
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4. Étanchéité relative
4.1 Par déformation
Les membranes en élastomères permettent de présenter, de par leur grande élasticité, une aisance de déformation comparée aux soufflets métalliques. Toutefois, la tenue en pression de ce type d’étanchéité est assez limitée. Des élastomères renforcés avec des tissus toilés peuvent permettre une meilleure tenue en pression pouvant atteindre quelques dizaines de bar. Un exemple d’étanchéité par membrane en élastomère est présenté dans la figure 13. La vitesse angulaire des deux arbres est rigoureusement homocinétique.
Les soufflets en élastomère sont principalement utilisés comme moyen de protection contre des poussières et des projections. La figure 14 montre un exemple de joint à soufflet en élastomère pour une articulation pouvant être utilisée pour des robots, des manipulateurs et des membres artificiels pour personnes handicapées.
HAUT DE PAGE4.2 Par effet cinématique
Un arbre sur lequel a été usiné un filetage et qui tourne dans le sens opposé à celui de ce filetage, et dans un alésage ayant un faible jeu, va exercer sur le fluide un effet de pression qui peut équilibrer la pression de ce fluide (figure 15). On réalise ainsi un joint à viscosité.
Les caractéristiques de ce système peuvent être calculées et optimisées. La pression engendrée est égale à :
avec :
- K :
- coefficient dépendant du nombre de Reynolds (K = 0,1 pour
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Étanchéité relative
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTIN (J.) - Manuel de l’étanchéité en mécanique. - P.P.I.-C.C.P. (1981).
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(2) - MAYER (E.) - Garnitures mécaniques d’étanchéité. - Dunod (1978).
-
(3) - IDELC’IK - Mémento des pertes de charge. - Eyrolles (1969).
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(4) - RIOUT (J.) - Étude du fonctionnement des presse-garnitures. - Note Technique n° 14. Cetim (1976).
-
(5) - Les joints d’étanchéité dans la construction mécanique. - Mécanique/Matériaux/Électricité n° 256.4 (1972).
-
(6) - BUCHTER (H.H.) - Industrial Sealing Technology. - John WILEY & son (1979).
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