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)
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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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5. Glossaire
dégradation thermique ; thermal degradation
Modification irréversible et indésirable des propriétés d'un matériau due à une surchauffe.
élasticité ; elasticity
Propriété d'une substance qui lui permet de modifier sa longueur, son volume ou sa forme en réponse directe à une force effectuant un tel changement et de reprendre sa forme d'origine lors de la suppression de la force.
élastomère ; elastomer
Substance caoutchouteuse élastique, telle que du caoutchouc naturel ou synthétique.
état de surface « étanchéité dynamique » ; surface finish
Rugosité relative, généralement exprimée en µm, des surfaces dynamiques d’étanchéité (surfaces d’arbre tournant, de tige glissante, etc.) ou encore des joints d’étanchéité notamment pour les matériaux durs (plastique, carbon, etc.). Plus le nombre est petit, plus la finition est lisse. En étanchéité dynamique, les paramètres de rugosité Ra, Rz et Rmr sont généralement considérés.
faux-rond ; Run-out
Révolution à laquelle le joint d'étanchéité est soumis en raison du diamètre extérieur de l'arbre qui ne tourne pas dans un cercle vrai. Habituellement exprimé en TIR (Total Indicator Reading).
fréquence d’utilisation du joint d’étanchéité dynamique ; frequency of use
Fréquence définissant la durée d'activité ou de fonctionnement d'un joint dynamique (ex. : 1 h/jour, 1 semaine/mois…). Selon le type d'application, cette durée de fonctionnement peut comprendre, entre autres, le temps de refroidissement après chaque arrêt du système dynamique, ainsi que celui du processus de nettoyage en place de l'équipement contenant le joint dynamique.
garniture mécanique ; mechanical seal
Dispositif assurant l’étanchéité dynamique d'un arbre tournant avec un contact facial entre un grain mobile et un grain fixe.
jeu en étanchéité ; clearance in a sealing system
Espace entre les composants d'un système mécanique présent pour permettre les variations de fabrication, thermiques et dynamiques de la taille et de la position des composants. Tel que mesuré, il est égal à la distance entre la surface d'étanchéité...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTIN (J.) - Manuel de l’étanchéité en mécanique. - P.P.I.-C.C.P. (1981).
-
(2) - MAYER (E.) - Garnitures mécaniques d’étanchéité. - Dunod (1978).
-
(3) - IDELC’IK - Mémento des pertes de charge. - Eyrolles (1969).
-
(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).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Garnitures mécaniques d’étanchéité – Lubrification hydrostatique.
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Garnitures mécaniques d’étanchéité – Lubrification hydrodynamique et mixte.
-
Garnitures mécaniques d’étanchéité – Comportement dynamique et thermique.
-
Garnitures mécaniques d’étanchéité – Déformations des faces et applications.
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Garnitures mécaniques d’étanchéité – Cas des fluides compressibles et diphasiques.
NORMES
-
Garnitures mécaniques d’étanchéité – Dimensions principales, désignation et codes matériaux. - NF EN 12756 - Avril 2001
-
Bagues d’étanchéité à lèvres pour arbres tournants incorporant des éléments d'étanchéité en élastomère. Partie 1 : dimensions nominales et tolérances. - ISO 6194-1 - 2007
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Bagues d’étanchéité à lèvres pour arbres tournants incorporant des éléments d’étanchéité en élastomère – Partie 2 : vocabulaire. - NF ISO 6194-2 - 2009
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Spécification géométrique des produits (GPS) – État de surface : méthode du profil – Partie 2 : termes, définitions et paramètres d'état de surface. - NF EN ISO 21920-2 - 2022
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Série aérospatiale – Alliage résistant à chaud FE-PA2601. - DIN EN 3761 - 2020
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Dessins techniques – Joints d’étanchéité pour application dynamique – Partie 1 : représentation simplifiée...
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