Que sont les joints à ressort ?

Les joints à ressort sont des joints à lèvre qui intègrent un ressort métallique ou composite dans leur conception. Le ressort maintient une charge constante sur la lèvre du joint, compensant l’usure, la dilatation et la contraction thermiques, ainsi que le désalignement. Ils sont généralement à simple effet, fonctionnent dans des applications statiques et dynamiques, et doivent être orientés avec le ressort vers le côté pression.

Les joints énergisés par ressort sont principalement utilisés dans des environnements extrêmes où les joints moulés standards en thermoplastique ou en élastomère ne peuvent répondre aux exigences de l’application. Cela peut inclure des applications impliquant des pressions élevées, des températures élevées ou cryogéniques, des milieux chimiquement agressifs, ou lorsqu’une étanchéité fiable à faible friction est essentielle. Comme chaque application comporte des exigences de performance différentes, Hi-Tech Seals fournit principalement des joints énergisés par ressort conçus sur mesure.

Veuillez consulter notre étude de cas sur la manière dont nous avons soutenu les outils de télémétrie de fond de puits pétroliers avec des joints à ressort spécialisés : Joints à ressort pour la télémétrie de fond de puits pétroliers.

L’installation des joints à ressort peut souvent être difficile. Pour cette raison, il est fortement recommandé de les utiliser dans des conceptions à gorge ouverte ou fendue.

Applications des joints à ressort

Les joints à ressort sont utilisés partout où les matériaux d’étanchéité standard échouent. Les applications d’étanchéité courantes incluent :

• Vannes et tiges de vanne
• Vérins hydrauliques
• Vérins pneumatiques
• Arbres de pompe
• Compresseurs
• Arbres rotatifs
• Arbres oscillants
• Outils de fond
• Équipement de tête de puits
• Équipement cryogénique
• Équipement sous vide
• Systèmes de carburant aérospatiaux

Conception d’un joint à ressort

1. Sélectionnez une configuration de lèvre dynamique

Type de joint	Avantages	Inconvénients
A	Faible taux d’usure Conception préférée pour les applications oscillatoires et rotatives lentes La lèvre à rayon réduit la probabilité de dommages à la lèvre du joint lors de l’installation	Ne doit pas être utilisé pour l’étanchéité dynamique de fluides abrasifs Peut suinter dans les applications alternatives à grande vitesse en raison de l’hydroplanage de la lèvre du joint
B	Étanchéité améliorée Conception privilégiée pour l'étanchéité dynamique des gaz et vapeurs La lèvre biseautée réduit la probabilité de dommages à la lèvre du joint lors de l'installation	Ne doit pas être utilisé pour l’étanchéité dynamique de fluides abrasifs Peut suinter dans les applications alternatives à grande vitesse en raison de l’hydroplanage de la lèvre du joint
D	Verrouille le joint dans les gorges réduites Probabilité réduite d'aquaplanage de la lèvre du joint Faible taux d’usure Bon dispositif d'exclusion pour les débris et contaminants	Nécessite un bon chanfrein d'entrée si le matériel est installé lèvre en premier Suintement possible de fluides légers ou de gaz
S	Faible taux d’usure Conception de lèvre de joint redondante Le fluide piégé entre les points de contact fournit une lubrification supplémentaire au joint	Ne doit pas être utilisé pour l’étanchéité dynamique de fluides abrasifs Peut suinter dans les applications alternatives à grande vitesse en raison de l’hydroplanage de la lèvre du joint
X	Stabilité améliorée par rapport à la lèvre de style D Conception de lèvre privilégiée pour l'étanchéité dynamique de milieux abrasifs Probabilité réduite d'aquaplanage de la lèvre du joint	Nécessite un bon chanfrein d'entrée si le matériel est installé lèvre en premier La conception de lèvre doit être utilisée en combinaison avec un autre style de lèvre
H	La charge élevée du ressort hélicoïdal améliore l'étanchéité Convient pour l'étanchéité de gaz et fluides cryogéniques La lèvre à rayon réduit la probabilité de dommages à la lèvre du joint lors de l’installation	Ne doit pas être utilisé pour l’étanchéité dynamique de fluides abrasifs Peut suinter dans les applications alternatives à grande vitesse en raison de l’hydroplanage de la lèvre du joint
W	La charge élevée du ressort hélicoïdal améliore l'étanchéité Conception de lèvre privilégiée pour l'étanchéité dynamique de milieux abrasifs Probabilité réduite d'aquaplanage de la lèvre du joint	Nécessite un bon chanfrein d'entrée si le matériel est installé lèvre en premier La conception de lèvre doit être utilisée en combinaison avec un style de lèvre à rayon

Les images sont représentées avec un matériau en PTFE renforcé de bronze.

2. Configuration de lèvre statique

Déterminez si la même lèvre d’étanchéité convient pour la lèvre statique. Les joints à ressort énergisé n’ont pas besoin d’être symétriques.

3. Sélectionner un matériau de gaine de joint

Lors du choix du matériau de gaine de joint requis pour l’application, les variables à prendre en compte incluent :

• Température
• Chimique
• Pression
• Vitesse
• Coût

4. Choisir un type de ressort

Ressort en porte-à-faux (ressort en V ou ressort à doigts)
	Un ressort en porte-à-faux est recommandé pour les applications dynamiques à charge moyenne où un faible frottement est recherché. Le ressort en V fournit une charge de compression constante et est en outre énergisé par la pression du système.
Ressort hélicoïdal enroulé
	Un ressort hélicoïdal enroulé est fabriqué à partir d’un ruban métallique, enroulé en hélice. Le ressort se comprime radialement, produisant une charge extrêmement élevée par rapport à la déflexion, ce qui assure une étanchéité serrée. Le ressort hélicoïdal enroulé est privilégié pour les applications statiques ou à faible vitesse, ou lorsque l’étanchéité prime sur le frottement.
Ressort à spires inclinées / canted coil
	Un ressort à spires inclinées, aussi appelé ressort canted coil, est fabriqué à partir d’un fil rond enroulé et incliné. Le procédé crée une force de compression dans la direction radiale. La conception canted coil convient aux applications dynamiques où un faible frottement est essentiel.

5. Choisissez un matériau de ressort

Le matériau de ressort le plus courant est l’acier inoxydable. Hastelloy®, Inconel et Elgiloy sont disponibles pour les applications nécessitant une résistance supplémentaire à la corrosion.