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Charge et reprise élastique
La sélection du joint
d’étanchéité le mieux adapté à des conditions de
service extrêmes est souvent le fruit d’un
compromis délicat entre la charge et le reprise
élastique du joint considéré. La charge de
compression ou charge d’appui influe directement
sur l’étanchéité atteignable tandis que le
reprise élastique du joint détermine les
conditions de maintien de l’étanchéité obtenue
lorsque le joint considéré est soumis à des
variations de température ou de pression.
Pour une section et un type
de joint donnés, le reprise élastique s’avère
généralement le plus faible lorsque la charge du
joint concerné est maximale.
Bien entendu, le reprise
élastique de ce même joint d’étanchéité atteint
sa valeur la plus élevée lorsque la charge de ce
dernier est minimale.
Lorsque l’on se penche sur
deux joints toriques métalliques en acier
inoxydable dotés respectivement d’une paroi
mince et d’une paroi épaisse, la compression du
joint à paroi mince dans sa gorge d’emboîtement
nécessite l’application d’une charge inférieure
par rapport à celle requise par un joint à paroi
plus épaisse, le reprise élastique de ce dernier
étant inférieur à celle du joint à paroi mince.
Maintenant, si l’on examine
divers joints toriques métalliques Type O-ring
de même section, exécutés en Inconel X750
®
ou en
Inconel 718
®, ces joints se caractérisent par une
charge plus élevée et une reprise élastique
supérieure à ceux d’un joint torique type O-ring
en acier inoxydable dont la paroi possède une
épaisseur comparable.
Si l’on se penche à présent
sur divers joints métalliques type C, on observe
une certaine similitude quant à leur reprise
élastique et leur charge d’appui. La grande
différence entre des joints toriques métalliques
et des joints toriques métalliques de même
section réside dans le fait que ces derniers
génèrent habituellement une charge inférieure et
présentent par conséquent une reprise élastique
supérieur à celle des joints toriques
métalliques. Pour en finir avec la charge
restreinte des joints métalliques échancrés, les
chercheurs ont mis au point divers joints
toriques métalliques à ressort.
Capables de générer une
charge d’appui relativement élevée et uniforme,
ces joints se caractérisent par un reprise
élastique relativement élevé.
La forme et le matériau
constitutif de l’Oysterseal ® permettent à ce
joint métallique trapézoïdal de générer un
reprise élastique élevé pour une charge d’appui
moyenne.
Compression ou charge d’appui
Le développement et
l’ingénierie des nouveaux produits se
poursuivent en étroite coopération avec
plusieurs universités. L’équipement d’essai en
laboratoire facilite l’essai de matériels réels
et la comparaison avec les résultats de
l’analyse par éléments finis.
L’Oysterseal® présenté dans ce catalogue est
l’un des résultats de cette collaboration.
Informations générales
La compression ou charge
d’appui s’exprime en N/mm de circonférence du
joint. Plus la charge est importante, plus le
niveau des performances d’étanchéité sera élevé.
Comparativement à un placage
dur, un placage tendre requiert l’application
d’une charge inférieure.
Une finition moins poussée
des faces d’étanchéité nécessite l’application
d’une charge supérieure pour obtenir des
performances d’étanchéité d’un niveau
comparable.
En règle générale, les joints
d’étanchéité dépourvus de placage requièrent
l’application de charges extrêmement élevées
pour obtenir une étanchéité technique
satisfaisante. Quelle que soit la charge
appliquée, l’utilisation de joints d’étanchéité
non plaqués permettra difficilement d’obtenir
une étanchéité élevée.
Étanchéité, placage
Selon le degré d’étanchéité
requis, le dispositif à étancher et la
température du fluide acheminé, on optera pour
un placage ou un revêtement particulier.
Pour obtenir un degré
d’étanchéité supérieur à 10–9 mbar.l/s, un
placage tendre s’impose dans tous les cas de
figure. Les placages à l’indium et à l’étain
sont tendres. Les revêtements en PTFE sont
également tendres, mais le degré d’étanchéité
qu’ils permettent d’atteindre n’excède pas 10–6
mbar.l/s. en raison de la porosité de ce
matériau.
Moyennement tendres, les
placages à l’argent, à l’or et au cuivre
nécessitent l’application d’une charge plus
élevée pour obtenir un degré d’étanchéité de
l’ordre de 10–9 mbar.l/s.
L’argent est le matériau de
placage le plus couramment utilisé. En raison de
sa dureté comparativement supérieure, le placage
au nickel réclame la sélection de joints
d’étanchéité supportant l’application d’une
charge élevée.
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Rotation ou décollement des
brides
Les diamètres et la
température du procès jouent un rôle décisif
dans la sélection d’un joint d’étanchéité
métallique.
La soumission d’un dispositif
de raccordement à une pression élevée risque
d’entraîner une rotation ou un décollement des
brides. Plus la pression est élevée et plus le
diamètre des brides soumises à cette pression
est important, plus les tensions et contraintes
subies par les boulons de serrage seront fortes
et plus le risque de rotation des brides sera
important.
Les conditions d’exploitation
extrêmes imposent l’utilisation de joints
d’étanchéité possédant la plus grande section
possible pour un diamètre donné afin de
bénéficier des caractéristiques du reprise
élastique les plus favorables.
Résumé
L’état de surface de la gorge
d’emboîtement de chaque joint d’étanchéité doit
être égale au ou mieux que Ra = 1,8. un degré
d’étanchéité égal ou supérieur à 10–9 mbar.l/s,
il faut que la finition de surface soit
inférieure à Ra = 0,8. (Ra 0.2) d’étanchéité
égal ou supérieur à 10E-9mBarl/sec, il faut que
la finition de surface soit inférieure a Ra= 0.8
(Ra=0.2).
Il convient de sélectionner
systématiquement le joint qui possède la section
la plus élevée pour un diamètre donné.
Sélectionne le placage le plus tendre possible
pour l’application envisagée.
Si les caractéristiques de
charge des boulons l’autorisent, il convient
d’appliquer la charge d’étanchéité la plus
élevée en cas de sélection d’un placage
moyennement tendre à l’argent, à l’or ou au
cuivre.
En cas de températures
supérieures à 350°C, il est recommandé de
recourir à l’Inconel comme matériau de base.
En cas de pressions
supérieures à 35 MPa, il est conseillé de
recourir à l’utilisation de joints Type C ou de
joints toriques à évent Type OVI - OVE, munis ou
non d’un ressort, en fonction du degré
d’étanchéité requis.
Pour les applications à haute
température nécessitant la pose de joints
toriques, la sélection d’un joint d’étanchéité
remplis à gaz constitue parfois la meilleure
option.
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