Types de joints d'étanchéité (1) - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Types de joints d'étanchéité (1)

1. Introduction

Les joints d'étanchéité se divisent en deux catégories :

  • les joints statiques ;
  • les joints dynamiques.

Les joints statiques sont :

  • des pièces de faible épaisseur interposées entre deux surfaces immobiles ;
  • serrées l'une contre l'autre pour assurer l'étanchéité.

L'étanchéité se fait :

  • soit par compression d'un joint plat ;
  • soit par déformation d'un joint torique qui remplit l'intégralité du volume disponible dans le logement.

La figure suivante montre l'arrangement d'un tuyau bridé avec son joint d'étanchéité.

Tuyau avec bride :

Les joints dynamiques sont caractérisés :

  • par la mobilité d'un des deux éléments par rapport à l'autre.

De façon générale, toutes les garnitures utilisées en industrie sont des joints dynamiques.

La figure suivante montre un vérin hydraulique.

  • Les joints d'étanchéité dans la partie de gauche de la figure sont fixes sur le bâti et la tige du piston est mobile.
  • Par contre, dans la partie de droite, les joints d'étanchéité sont fixes sur le piston mais ils bougent par rapport au bâti du vérin.

Vérin hydraulique :

2. Joints statiques

Les joints statiques sont généralement des joints plats.

Les différents types de joints statiques utilisés en industrie sont :

- les joints à brides,

- les joints pour manchon d'accouplement,

- les joints polymérisés,

- les joints métalliques.

Joints à brides :

Les joints à brides sont utilisés :

  • dans la tuyauterie ;
  • dans différents appareils (pompes, etc.).

Les brides sont soudées ou vissées à chaque bout de la tuyauterie à assembler.

On y insère un joint d'étanchéité.

Ces brides sont maintenues en place au moyen de boulons afin qu'elles puissent résister à la pression exercée à l'intérieur de la tuyauterie.

La figure suivante montre les trois formes de joints à brides,

  • la "face pleine" (full face),
  • la couronne (ring cut),
  • le joint torique (O'ring).

Joints à brides :

 

Joint pour manchon d'accouplement :

Le joint pour manchon d'accouplement est un moyen rapide et économique d'unir deux bouts de tuyaux tout en assurant leur étanchéité parfaite.

Ce joint est communément appelé par son nom commercial "joint victaulic".

La figure suivante montre un joint pour manchon d'accouplement pour un tuyau sans rainure.

Joint pour manchon d'accouplement :

Ce manchon:

  • autorise la dilatation ou la contraction des tuyaux occasionnées par les changements de température ;
  • permet également un mouvement angulaire de la tuyauterie.

Les joints pour manchon d'accouplement peuvent être employés pour plusieurs types de tuyaux sans aucun parachèvement des extrémités.

Certains manchons peuvent résister jusqu'à une pression de 70 bars.

La figure suivante montre plusieurs profils de joints pour manchon d'accouplement. Tous ces joints, qui sont des élastomères, sont destinés à un usage particulier.

Les joints pour manchon d'accouplement conviennent très bien pour les réparations et les ajouts de tuyauterie.

Profils de joints pour manchon d'accouplement :

Joints polymérisés :

Les joints polymérisés, dont le nom vient de polymère, existent sous les formes :

- de joint torique,

- de joint annulaire à quatre lobes,

- de joint annulaire à section (carrée, rectangulaire ou en V).

Le joint torique est le joint le plus utilisé dans les équipements hydrauliques.

Il existe :

  • en plusieurs diamètres (D) ;
  • en plusieurs épaisseurs (H) (figure suivante).

Selon le type,

  • le joint torique peut être utilisé qu'une seule fois ou plusieurs fois (après démontage et remontage) ;
  • le fabricant qui fixe le nombre d'utilisations ;
  • On le retrouve parfois dans les brides.

Joint torique :

L'étanchéité de ces joints est assurée :

  • par le serrage des éléments (figure ci-dessous)
  • ou par la pression (figure ci-après).

Ces joints sont compacts et légers et ne nécessitent pas d'ajustement.

Les surfaces en contact doivent être parfaitement lisses.

Les joints polymérisés ont l'avantage d'être plus faciles et plus rapides à assembler, donc moins coûteux.

Joints activés par le serrage des éléments :

Joints activés par la pression :

Joints métalliques :

La figure suivante montre les différentes formes de joints métalliques.

Les joints métalliques en forme de tube sont représentés selon deux modèles :

  • l'un étant percé de petits trous sur la périphérie interne de l'anneau;
  • l'autre n'étant pas complètement fermé.

Ces deux particularités ont pour but :

  • de conserver l'élasticité du joint ;
  • de lui permettre de reprendre sa forme originale lorsque la pression est relâchée.

Les joints métalliques doivent être préactivés au moment de leur installation.

Différentes formes de joints métalliques :

Les joints métalliques de section circulaire sont les plus utilisés (figure suivante).

  • Dans la plupart des cas, leur diamètre n'excède pas 60 mm.
  • Les joints métalliques peuvent être en acier, en cuivre (pour filetage) etc.

Joint métallique de section circulaire :

 

Précaution à prendre pour les joints :

Une détérioration prématurée des joints peut être causée par une élévation de température du fluide par rapport à la température maximale admissible.

On estime qu'une élévation de la température de 10°C engendre une diminution de moitié de la durée de vie des joints.

Une solution consiste à prévoir dans le circuit un nombre suffisant de refroidisseurs pour maintenir la température du fluide en dessous de 60 à 65°C.

Dans de rares situations il peut y avoir une incompatibilité entre le matériau constitutif du joint et certains fluides dans le circuit hydraulique.

  • Dans ce cas il est utile de consulter les tables de compatibilité des fluides.

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