Types de joints d'étanchéité (3) - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Types de joints d'étanchéité (3)

1. Joints dynamiques (suite)

Procédure de remplacement d'une garniture à l'huile :

Reportez-vous au réducteur de vitesse que montre la figure suivante.

  • La partie de droite de la figure présente un réducteur de vitesse assemblé.
  • La partie de gauche fait voir toutes les pièces d'assemblage.

Il faut changer la garniture à l'huile identifiée par le point 23, communément appelée le joint d'étanchéité de l'arbre de la couronne.

Réducteur de vitesse Radicon de type AU :

Pour ce faire, il faut procéder de la façon suivante :

1. Vidanger l'huile dans le carter.

2. Marquer, à l'aide d'un pointeau, la position du couvercle (22) de l'arbre de la couronne par rapport au carter (1 et 2). La raison est que le couvercle a un orifice permettant le retour d'huile du coussinet de l'arbre de la couronne (17) ; sa position initiale est importante pour ne pas brûler le roulement.

3. Enlever les vis (15) qui retiennent le couvercle (22).

4. Enlever le couvercle (22). Si celui-ci ne s'enlève pas facilement, il faut donner de petits coups pour le décoller.

5. Enlever le joint statique (16) à l'aide d'un grattoir et mesurer son épaisseur à l'aide d'un micromètre. C'est important puisqu'un joint d'une mauvaise épaisseur peut changer le jeu axial (tolérance) déterminé par le fabricant. On note l'épaisseur du joint.

6. Nettoyer les faces du couvercle (22) et du carter recevant le joint statique (16) et vérifier qu'elles soient bien lisses et sans bavures. On les lime légèrement pour avoir l'assurance que la face du couvercle (22) est plane.

7. Choisir un joint statique de même dimension et vérifier s'il correspond à la bonne épaisseur. On utilise généralement un joint en carton huilé.

8. Enlever le joint dynamique (23) du couvercle (22) en le martelant avec un chasse-goupille.


Ce type de joint dynamique (figure suivante) est fragile et délicat, il peut être endommagé facilement lors du montage.
On doit prendre toutes les précautions possibles afin d'éviter d'en déformer la cage métallique et d'en abîmer la lèvre.

Coupe d'une garniture à l'huile :

9. Vérifier le degré de finition de l'arbre (20) à l'aide d'un rugosimètre ne dépassant pas 0,6 µm ; cela augmentera la longévité de la lèvre.

10. Vérifier que le diamètre de l'arbre (20) ainsi que celui du logement du couvercle (22) ont les tolérances requises par rapport à la cage.

11. Lubrifier l'arbre et la lèvre de la garniture avant de les installer.

12. Veiller à ce que la lèvre de la garniture soit disposée du bon côté. Une lèvre placée vers l'intérieur, comme le montre la partie a) de la figure suivante, empêche le lubrifiant de sortir du palier. Si elle est placée vers l'extérieur (partie b) de la figure suivante), elle empêchera les corps étrangers d'y pénétrer.

Positions de la lèvre de la garniture :

 
Généralement, la lèvre des garnitures à l'huile est du côté du liquide.

13. Utiliser une douille de montage conçue pour l'installation de la garniture (23). La douille que montre la figure suivante peut être facilement usinée par un mécanicien. Son diamètre extérieur doit être de 0,3 mm plus petit que le diamètre de l'alésage du logement.

Installation de la garniture :

Si le logement n'est pas muni d'un épaulement, il faut utiliser des douilles comme celles que montre la figure suivante.

Douille avec épaulement :

14. Vérifier que la garniture (23) soit montée parallèlement au couvercle (22).

15. Installer le nouveau joint statique (16) sur le couvercle (22).

16. Glisser le couvercle (22) sur le carter du réducteur. Si l'arbre est muni d'un chemin de clé, il faut protéger la lèvre de la garniture contre les coins tranchants des bords du chemin de clé en installant un guide approprié. Il existe une bague de montage pour passer la garniture sur l'arbre sans briser la lèvre (figure suivante). On peut également envelopper l'arbre avec un ruban noir de type électrique.

Bague d'assemblage :

17. Serrer les vis du couvercle à la main et utiliser une clé dynamométrique en suivant l'ordre de serrage (figure suivante).

Ordre de serrage des boulons :

Si vous avez de l'huile sur la peau, nettoyez-vous immédiatement avec de l'eau chaude et du savon doux. Ne tolérez aucun vêtement imbibé d'huile. Assurez-vous que l'appareil est verrouillé ("Énergie zéro"), c'est-à-dire que l'alimentation de la force motrice est coupée. S'il existe une procédure (procédure de cadenassage) en industrie, suivez-la. 

18. Remplir l'unité avec la quantité appropriée de lubrifiant suggéré par le fabricant du réducteur.

19. Redémarrer l'appareil et vérifier s'il y a des fuites.

Joints hydrauliques et pneumatiques :

Les vérins pneumatiques et hydrauliques sont les meilleurs exemples d'organes animés de mouvements linéaires et alternatifs où l'étanchéité est de première importance.

La figure suivante montre comment est assurée cette étanchéité.

Étanchéité de vérins pneumatiques et hydrauliques :

Les parties de la figure 2.33, numérotées 1, 2, 3, 4 et 5, assurent l'étanchéité dans deux directions tandis que les autres ne la réalisent que dans une seule direction.

La figure suivante montre l'installation correcte et défectueuse ainsi que l'assemblage de plusieurs joints et de deux adaptateurs pour pressions très élevées.

Types d'installations de joints :

Le joint en forme de cuvette est en matériel souple (figure suivante). C'est un autre joint dynamique utilisé dans les vérins qui ne travaillent que dans une direction.

Joint en forme de cuvette :

Notez que les vérins utilisent également des joints toriques (figure suivante) entre deux parties qui ne bougent pas. Ce sont des joints statiques.

Joints toriques d'un piston :

Garnitures mécaniques :

Les garnitures mécaniques sont de plus en plus utilisées :

  • puisqu'elles n'ont pas de perte de liquide ;
  • qu'elles peuvent subir des températures élevées (de 218°C à 649°C) ;
  • qu'elles peuvent subir de fortes pressions (200 bars) ;
  • qu'elles peuvent resister à de grandes vitesses de rotation (50 000 tr/min) ;
  • elles durent plus longtemps et requièrent moins de surveillance.

Par contre :

  • elles sont dispendieuses ;
  • leur temps de remplacement est plus long ;
  • Elles sont également capricieuses puisque l'appareil doit être très bien équilibré.


Les garnitures mécaniques existent depuis 25 ans.

Les garnitures mécaniques possèdent deux parties distinctes :

  • l'une est stationnaire ;
  • l'autre est rotative.

La figure suivante montre l'arrangement typique d'une garniture mécanique.

Garniture mécanique :

La partie stationnaire comprend généralement :

  • une face stationnaire composée de matériaux de céramique, de carbure de tungstène, etc ;
  • un joint statique assure l'étanchéité du bâti de l'appareil.

La partie rotative comprend :

  • le boîtier, 
  • les ressorts,
  • la bague d'arrêt,
  • les vis de serrage;
  • la face rotative.

Cette dernière est généralement composée de graphite de carbone et, naturellement, comme le montre la figure suivante, c'est cette partie qui subit l'usure.

  • Un joint torique (statique) assure l'étanchéité de l'arbre.

Élément rotatif d'une garniture mécanique :

La figure suivante montre plusieurs éléments d'une garniture mécanique. Il est bon de mentionner qu'il est très facile de convertir une garniture presse-étoupe en garniture mécanique.

Garnitures mécaniques :

Les fuites :

Importance des fuites :

Dans l'industrie, les mesures visant à empêcher les fuites dans les circuits hydrauliques occupent une place de plus en plus importante, à cause :

  • des prix des dérivés des pétroles (huiles…) ;
  • dans un souci de prévention des accidents du travail.

Il faut considérer que les fuites présentent des risques pour le personnel, mais elles ont aussi des répercussions économiques :

- gaspillage de fluide ;

- arrêts répétés des machines ;

- cadence de production faible ;

- niveau élevé de rebut ;

- multiplication de stock de pièces détachées engendrant une maintenance onéreuse.

A plus ou moins long terme, les fuites coûtent chères à l'industrie car il s'agit de remplacer :

  • les composants ; 
  • le fluide ;
  • et les filtres.

Si l'on n'y remédie pas immédiatement, les fuites peuvent devenir un facteur limitant de la production.

Éviter les fuites :

Ceci est possible. Tout circuit hydraulique ne doit pas présenter de fuites. Lors de la conception, on tient à éliminer tout risque de fuite des joints statiques et de contrôler fréquemment les joints dynamiques.

La maîtrise de fuites passe par la connaissance des origines de celles-ci.

Origine des fuites :

Dans les circuits hydrauliques, la majorité des fuites sont signalées après période d'exploitation prolongée et ont principalement pour cause :

- l'usure des joints dynamiques et des surfaces en contact, surtout sur les vérins ;

- la détérioration des élastomères due à la température élevée du fluide dans le circuit hydraulique, ou à l'incompatibilité entre les joints et le fluide hydraulique ;

- le desserrage des raccords, par suite de vibrations ou des chocs.

Mesures à prendre contre les vibrations et chocs :

Afin d'éviter que les raccords fuient sous l'effet des vibrations et chocs ont doit procéder à un certain nombre d'interventions à savoir :

- réduire au minimum, le nombre de raccords ; dans la mesure du possible, utiliser des joints soudés ;

- les raccords, les tés, et les coudes auront un filetage parallèle de préférence aux filetages coniques ;

- monter toutes les tuyauteries sur des supports susceptibles d'amortir aussi bien les vibrations que les chocs ;

- le couple de serrage des vis et des bouchons doit être déterminé, en fonction des pointes de pression susceptibles d'être atteintes, pour empêcher le décollage des plans de pose et la détérioration graduelle des joints statiques.

2. Résumé sur les types de joints d'étanchéité

A la suite de la lecture de cette étude, vous devriez retenir les points suivants plus particulièrement.

- Les joints se divisent en deux catégories : les joints statiques et 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.

- Les joints dynamiques sont caractérisés par la mobilité d'un des deux éléments par rapport à l'autre. De façon générale, toutes les garnitures sont des joints dynamiques.

- Il existe trois méthodes de découpage des joints statiques : par impression, par martelage ou à l'aide d'un compas.

- Pour découper un joint statique, l'accès du couvercle d'un appareil ne permet pas toujours de se servir des méthodes par impression ou par martelage. De plus, la méthode de découpage à l'aide d'un compas peut être utilisée pour des joints n'ayant pas de formes variées.

- Les garnitures à l'huile sont des joints dynamiques utilisés dans le cas des mouvements en rotation. Elles sont généralement constituées d'une cage métallique sur laquelle l'élément de scellement est moulé.

- Certaines garnitures à l'huile sont munies d'un ressort de tension entourant l'élément de scellement, ce qui assure une meilleure étanchéité.

- La garniture à l'huile est fragile et délicate et peut être endommagée facilement lors du montage. On doit prendre toutes les précautions possibles afin d'éviter de déformer la cage métallique et d'abîmer la lèvre de la garniture.

- La garniture mécanique est de plus en plus utilisée puisqu'elle n'occasionne pas de perte de liquide et qu'elle résiste à des températures élevées, à de fortes pressions et à de grandes vitesses de rotation. Il est également très facile de convertir une garniture presse-étoupe en garniture mécanique.

Les fuites présentent des risques pour le personnel, mais elles ont aussi des répercussions économiques. Si des mesures contre les fuites ne sont pas prises immédiatement, elles peuvent être un facteur limitant de la production.

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