Blog

Dec 06, 2023

13 questions courantes concernant les joints d'arbre rotatifs

Les joints d'arbre rotatifs peuvent être trouvés dans pratiquement toutes les facettes de la vie quotidienne.

Les joints d'arbre rotatifs peuvent être trouvés dans pratiquement toutes les facettes de la vie quotidienne - appareils électroménagers, voitures et camions et dans toutes les industries. Bien qu'ils soient souvent traités comme des produits de base, leur défaillance peut entraîner des temps d'arrêt coûteux et une perte de productivité. Malgré leur utilisation dans d'innombrables applications, beaucoup ont encore des questions de base sur la façon de les utiliser. Voici quelques questions fréquemment posées.

Une plaque de couverture est une pièce de métal (ou d'un autre matériau dur) installée après que le joint d'huile a été placé dans l'alésage du boîtier. La plaque de couverture pousse sur le côté arrière du joint d'huile et le comprime dans le logement. Les joints fendus entièrement en caoutchouc nécessitent des plaques de recouvrement car ce style n'a pas de renfort extérieur pour aider à retenir le joint, il a donc besoin d'une compression à l'intérieur du boîtier pour assurer la meilleure capacité d'étanchéité possible.

Un joint à lèvre unique est unidirectionnel et n'assurera l'étanchéité que dans une seule direction. La lèvre d'étanchéité principale doit toujours faire face ou pointer vers le support à sceller. Le fluide scellé est généralement une lubrification à la graisse ou à l'huile, mais il peut également s'agir d'un fluide chimique qui doit rester à l'intérieur d'un réservoir. Si le joint doit fonctionner comme un excluant et empêcher la contamination, le joint doit être orienté vers le contaminant, qui peut être de la saleté et de la poussière ou un lavage chimique. Parfois, les joints auront soit une lèvre secondaire, soit deux lèvres opposées pour éloigner la saleté ou la contamination du système de roulement et/ou du support à sceller.

Une bonne sélection de matériaux est essentielle pour une bonne performance d'étanchéité. L'un des facteurs déterminant la sélection des élastomères est la température d'application. Un caoutchouc couramment utilisé dans de nombreuses applications d'étanchéité avec des conditions de fonctionnement douces est le nitrile (NBR), qui est généralement conçu pour une utilisation jusqu'à 200 F (continu). Les nitriles offrent un faible coût et une bonne résistance à l'usure, mais durcissent et/ou se fissurent s'ils sont utilisés à des températures d'application élevées. À des températures supérieures à 200 F, certains choisissent le nitrile carboxylé ou hydrogéné (HNBR), qui est généralement conçu pour une utilisation jusqu'à 300 F (en continu). Un autre type d'élastomère utilisé à des températures plus élevées serait un fluoroélastomère (FKM), conçu pour une utilisation jusqu'à 400 F (continu). Cependant, en échange de la capacité de température plus élevée, le coût de ces matériaux sera plus élevé que le nitrile standard.

Outre les considérations de température, certaines applications contiennent des fluides chimiques qui peuvent nécessiter un matériau plus compatible comme le fluoroélastomère (FKM) ou même le polytétrafluoroéthylène (PTFE), qui peut être imperméable à de nombreux produits chimiques. Il est important de noter que le matériau de lèvre en PTFE est plus proche d'un plastique que d'un élastomère et aura des considérations d'application différentes.

L'industrie alimentaire et des boissons exige souvent des joints conformes à la FDA. Cela signifie que les matériaux de la lèvre et du boîtier doivent répondre aux normes d'assainissement de la FDA. Certains matériaux de lèvre disponibles qui sont conformes à la FDA comprennent le silicone FDA, le Viton FDA et certaines formulations de PTFE, pour n'en nommer que quelques-uns. Si le joint a un boîtier métallique, la conformité FDA nécessite l'utilisation de 316SS. De plus, une grande partie de l'équipement des applications agroalimentaires doit être nettoyé ou traité à la vapeur lorsqu'il est utilisé. Les joints doivent résister aux produits chimiques de nettoyage et aux températures élevées associées à ces processus.

En fonction de l'application, certaines applications exposées à des fluides chimiques peuvent nécessiter un joint à lèvre en PTFE, qui sera compatible avec la plus large gamme de produits chimiques. De plus, certaines conceptions de joints à lèvres en PTFE peuvent résister à des pressions élevées et à des conditions de fonctionnement à sec que les joints en élastomère standard ne peuvent pas supporter. Les joints en PTFE peuvent être trouvés avec ou sans boîtier métallique et peuvent être installés dans la même rainure qu'un joint d'huile traditionnel.

Les joints avec un boîtier métallique ont généralement le plus d'interférences OD, ou la capacité de rester à l'intérieur du boîtier. Le compromis pour cet ajustement extrêmement serré est que le boîtier peut être endommagé lorsqu'un joint de boîtier métallique est installé. Certains utilisateurs préfèrent un joint en caoutchouc OD car il ne rayera pas ou n'endommagera pas le boîtier pendant le processus d'installation. Le passage à un joint OD en caoutchouc peut également faire un meilleur travail en scellant statiquement les dommages antérieurs au boîtier causés par un joint à enveloppe métallique. Une autre considération est que les boîtiers métalliques en acier standard peuvent s'oxyder ou rouiller avec le temps. Ce ne serait pas un problème avec un joint de diamètre extérieur entièrement en caoutchouc ou en caoutchouc encapsulé dans du métal.

Lors du remplacement d'un joint d'huile défectueux, ne mesurez pas le joint usagé, car il donnera des mesures erronées. Outre le fait que différents fabricants utilisent des interférences de conception différentes, les joints d'huile usés et usés subissent souvent des dommages lors du retrait. Les fabricants conçoivent des joints d'huile pour s'adapter à l'équipement de l'utilisateur, de sorte que tout ce qu'un utilisateur doit faire est de fournir au fabricant du joint le diamètre de l'arbre, le diamètre d'alésage et la profondeur d'alésage de l'équipement. Vérifiez également les marquages ​​sur le joint, car certains joints spi affichent les dimensions de l'équipement dont il a besoin.

Dans la plupart des cas, les utilisateurs n'auront pas besoin de mesurer le joint d'huile. Pour dimensionner correctement le joint, les utilisateurs n'ont besoin de connaître que le diamètre de l'arbre, le diamètre d'alésage et la profondeur d'alésage de l'équipement.

Cependant, les utilisateurs peuvent avoir besoin de mesurer le joint s'ils essaient de vérifier sa taille de fabrication. Les dimensions les plus importantes sur un joint d'huile sont le diamètre intérieur (ID), le diamètre extérieur (OD) et la largeur (hauteur). L'ID du joint n'est pas mesuré directement, car il est difficile de le faire sans étirer ou modifier la lèvre. Le diamètre extérieur du sceau se mesure avec plus de précision avec un équipement spécial appelé pi tape. La bande pi peut prendre en compte toute condition de faux-rond avec le joint qu'une paire d'étriers ne pourrait pas. La largeur (ou la hauteur) du joint se mesure mieux avec une paire d'étriers, en prenant quelques mesures autour de tout le diamètre.

Tant que le joint s'adapte correctement à l'arbre et aux diamètres d'alésage, il n'y a aucun avantage d'étanchéité à différentes largeurs de joint. Si le joint est plus large que la profondeur d'alésage réelle, le seul problème potentiel peut être une interférence avec l'équipement environnant. Inversement, si la largeur du joint est inférieure à la profondeur d'alésage réelle, cela ne pose généralement pas de problème, sauf si le joint est un style tout en caoutchouc comprimé par un dispositif de retenue ou une plaque de recouvrement. Dans ce cas, la meilleure pratique consiste à occuper l'espace supplémentaire à l'intérieur du boîtier d'alésage avec des entretoises de joint pour assurer une compression correcte sur le joint par la plaque de couverture.

Le ressort fournit une charge autour de la circonférence d'étanchéité et maintient la lèvre d'étanchéité serrée contre la surface de l'arbre. Certaines conceptions de joints utilisent une conception à ressort jarretière, qui applique une pression partout autour de l'arbre. D'autres styles de joint utilisent une conception à ressort à doigt, qui fournit une action du doigt indépendante uniquement dans les zones où cela est nécessaire. Le vidage des ressorts peut arriver aux ressorts jarretières, car ils reposent généralement à l'intérieur d'une rainure moulée déconnectée de la lèvre d'étanchéité. Si le ressort se déloge lors de l'installation, par exemple, il peut pénétrer dans l'équipement au démarrage, causant souvent de graves dommages aux roulements et autres équipements coûteux. Les conceptions de ressorts à doigts, cependant, sont généralement moulées ou reliées mécaniquement au joint afin que le ressort ne tombe pas ou n'endommage pas l'équipement.

La durée de vie des joints est difficile à déterminer sur l'équipement sur le terrain car les conditions de fonctionnement sont inconnues et varient considérablement. De plus, les applications ne sont généralement pas idéales (définies comme des environnements de type laboratoire propres, entièrement lubrifiés, à basse vitesse, à température ambiante, sans pression, sans désalignement ou faux-rond, sans exposition à des produits chimiques ou solides, des composants correctement dimensionnés, etc.), et la réalité est que ces facteurs modifient considérablement la durée de vie du joint.

Lorsqu'un rainurage se produit au niveau de l'arbre, cela est généralement le résultat d'une dureté et/ou d'une finition de l'arbre ne répondant pas aux recommandations industrielles d'un minimum de 30 Rockwell C et de 10 à 20 micropouces Ra. Cependant, les matériaux de la lèvre eux-mêmes ne causeront pas de rainurage de l'arbre s'il y a de la saleté ou de la contamination dans l'application. Il est possible que certaines particules se collent sous la lèvre et la rainure de l'arbre s'il est trop mou. Il n'est pas recommandé d'installer un nouveau joint d'huile sur la rainure de l'arbre, car cela pourrait entraîner des fuites. Couvrir toute rainure d'arbre avec un manchon d'arbre ou décaler la nouvelle lèvre d'étanchéité pour entrer en contact avec une surface exempte de rainures ou de rayures.

Si le joint fendu a besoin d'un ressort jarretière, il y aura généralement un crochet ou une fixation à vis qui rapprochera les deux extrémités fendues. Certaines autres conceptions de joints fendus, avec un ressort à doigt, maintiennent fermement ensemble par l'interférence (ou l'ajustement serré) entre le diamètre extérieur du joint et le boîtier d'alésage usiné. Dans les deux cas, il n'est généralement pas recommandé de recoller les extrémités fendues des joints, car il est difficile d'obtenir un alignement correct des lèvres. De plus, la compatibilité chimique des adhésifs et de l'élastomère des lèvres nécessite des tests.

Karyn Stratton est ingénieur d'application senior chez Garlock. Pour plus d'informations, rendez-vous sur garlock.com.