Section du joint torique
Le DI et le DE d’une gorge de joint torique sont principalement influencés par le diamètre de la surface d’accouplement de la tige ou du piston et de l’alésage. Bien que la section du joint torique puisse sembler arbitraire, il existe des avantages distincts à utiliser un joint torique de section plus grande ou plus petite.
Avantages des sections plus petites
- Plus compact
- Plus léger
- Moins cher, surtout pour les élastomères plus coûteux comme le fluorocarbone (FKM) ou le fluorosilicone (FVMQ, FMQ)
- Moins d’usinage requis pour les gorges usinées, car les gorges sont plus petites
- Résistance accrue à la décompression explosive
Avantages des sections plus grandes
- Moins sujet à la déformation permanente par compression
- Moins de gonflement volumique en liquide sur une base de pourcentage
- Permet une tolérance plus grande tout en maintenant une compression et un taux de compression acceptables sur toute la plage d’empilement
- Moins sujet aux fuites dues à la contamination : saleté, peluches, rayures, etc.
Types de gorges pour joints toriques
Les joints toriques sont principalement utilisés pour empêcher la perte d’un fluide ou d’un gaz. Cependant, les joints toriques peuvent être utilisés comme joints anti-poussière, courroies d’entraînement ou sur des arbres rotatifs. La plupart des joints toriques peuvent être classés dans l’une des trois dispositions ou configurations ci-dessous.
Configuration de piston | Configuration de tige | Configuration de type face |
Joint torique | Piston | Tige |
DI = Diamètre intérieur
DE = Diamètre extérieur
Allongement du DI & interférence du DE
| Pour les applications d’étanchéité de piston hydrauliques et pneumatiques | Pour les applications d’étanchéité de tige hydrauliques et pneumatiques | |
| Le DI du joint torique doit être étiré entre 2 % et 5 % pour les applications dynamiques et entre 2 % et 8 % pour les applications statiques. Pour les joints toriques dont le DI est inférieur à 20 mm, ce n’est pas toujours possible, ce qui peut entraîner une plage d’allongement plus large. Pour minimiser cette plage et l’allongement maximal, il est nécessaire de minimiser la tolérance du diamètre de la gorge du piston et d’avoir une exigence moins stricte pour l’allongement minimal du joint torique. Dans les applications dynamiques, il est important de maintenir l’allongement maximal à 5 % ou moins pour éviter des effets néfastes sur la performance d’étanchéité. | Le DE du joint torique doit être égal ou supérieur au diamètre de la gorge de la tige pour créer une interférence sur le DE du joint torique. Le DE du joint torique ne doit pas dépasser 3 % du diamètre de la gorge de la tige pour les joints toriques dont le DI est supérieur à 250 mm, ou 5 % pour les joints toriques dont le DI est inférieur à 250 mm. Pour les joints toriques dont le DI est inférieur à 20 mm, ce n’est pas toujours possible en raison de problèmes de tolérance, ce qui peut entraîner une plus grande interférence du DE du joint torique. |
Réduction de la section
Si le DI du joint torique est étiré, la section du joint torique diminuera. Le tableau suivant indique les sections de joint torique résultant de divers pourcentages d’allongement du DI.
| Série de joints toriques | Section du joint torique | Section réduite du joint torique à % d'allongement du DI (pouce / mm) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pouce | mm | 1% | 2% | 3% | 4% | 5% | |
| 000 | 0.070 | 1.78 | 0.069 / 1.76 | 0.069 / 1.74 | 0.068 / 1.73 | 0.068 / 1.71 | 0.068 / 1.69 |
| 100 | 0.103 | 2.62 | 0.102 / 2.59 | 0.101 / 2.57 | 0.100 / 2.54 | 0.100 / 2.52 | 0.100 / 2.49 |
| 200 | 0.139 | 3.53 | 0.138 / 3.49 | 0.137 / 3.46 | 0.136 / 3.42 | 0.135 / 3.39 | 0.134 / 3.35 |
| 300 | 0.210 | 5.33 | 0.208 / 5.28 | 0.206 / 5.22 | 0.205 / 5.17 | 0.204 / 5.12 | 0.203 / 5.06 |
| 400 | 0.275 | 6.99 | 0.272 / 6.92 | 0.270 / 6.85 | 0.268 / 6.78 | 0.267 / 6.71 | 0.266 / 6.64 |
Compression
La compression est la différence entre la section originale du joint torique et la section finale du joint torique une fois installé.
Compression = Section – Profondeur de gorge
Ceci peut généralement être exprimé en pourcentage :
Compression de la section du joint torique (%) = (Compression / Section) x 100
Remplissage de gorge
Le remplissage de la gorge est le pourcentage de la gorge occupée par le joint torique. Il est calculé en divisant la surface de la section transversale (SST) du joint torique par la surface de la section transversale de la gorge.
Surface d'un cercle = πr² et r = d2, où d = diamètre (C/S)
Par conséquent, surface du joint torique = π(C/S2)2
Surface de la gorge = Profondeur de gorge x Largeur de gorge*
Taux de remplissage de la gorge (%) = Surface du joint toriqueSurface de la gorge x 100
* Effet de l'angle de gorge et du jeu d'extrusion non pris en compte.
Il est important de prendre en compte le remplissage ou l’occupation de la gorge du joint torique installé afin d’éviter des effets néfastes sur la performance d’étanchéité radiale. Le remplissage de la gorge du joint torique installé ne doit pas dépasser 85 % pour tenir compte d’une éventuelle dilatation thermique du joint torique, du gonflement volumique dû à l’exposition au fluide et des effets des tolérances.
Le changement de volume est l’augmentation ou la diminution du volume d’un élastomère après avoir été en contact avec un fluide, mesuré en pourcentage (%). Pour les applications de joints toriques statiques, un gonflement volumique allant jusqu’à 30 % peut généralement être toléré. Pour les applications dynamiques, un gonflement de 10 ou 15 % est un maximum raisonnable, à moins que des dispositions spéciales ne soient prises dans la conception de la gorge elle-même. Il s’agit d’une règle générale et il peut y avoir occasionnellement des exceptions.
Il est également important de noter qu’il existe des différences significatives dans les coefficients de dilatation thermique entre le matériau du joint torique et les matériaux de la gorge. Les élastomères peuvent avoir des coefficients de dilatation thermique 7 à 20 fois plus élevés que ceux du métal, tel que l’acier.
Jeu d’extrusion
L’extrusion est une préoccupation pour les joints radiaux où il y a un espace entre le piston et l’alésage pour un joint de type piston ou entre la tige et le diamètre de la gorge pour un joint de type tige. Ce n’est généralement pas une préoccupation pour les joints de type face où les pièces métalliques à étancher sont en contact ligne à ligne. Le problème est qu’à des pressions plus élevées et surtout pour les élastomères de joint torique plus souples, le joint torique peut être forcé par la pression dans le petit espace entre le piston (ou la tige) et l’alésage (diamètre de la gorge). À moins que l’alésage (diamètre de la gorge) et le piston (ou la tige) ne soient assurés de rester concentriques par le matériel, nous devons supposer que l’espace possible entier peut se déplacer d’un côté (voir le diagramme ci-dessous).
| Joint de type piston Jeu d’extrusion radiale = (Ø alésage – Ø piston)/2 | Joint de type tige Jeu d’extrusion radiale = (Ø alésage – Ø tige)/2 |
Ø = Diamètre
Limites d’extrusion
Il existe différentes méthodes pour contrer l’extrusion des joints toriques. L’une de ces méthodes consiste simplement à augmenter la dureté du joint torique. Cependant, à mesure que la dureté augmente, le joint torique peut devenir moins malléable. Une autre option serait d’utiliser des dispositifs anti-extrusion. Ce sont de minces anneaux fabriqués à partir de matériaux plastiques durs tels que le KasPex™ PEEK, le PTFE et le nylon. Une fois en place, ces anneaux offriront un jeu pratiquement nul.
Réduire le jeu indiqué de 60 % lors de l’utilisation d’élastomères en silicone (VMQ) ou en fluorosilicone (FVMQ).
