Étanchéité statique et étanchéité dynamique
Le choix d'un type en particulier de joint torique, par sa dimension et par son mélange, dépend dans un premier temps du type d'étanchéité qu'il doit exercer. Le joint torique peut exercer l'action d'étanchéité statique ou d'étanchéité dynamique. Dans le
Tableau 3.1 nous avons reporté la différence entre les deux types d'étanchéité.
Grâce à sa forme, le joint torique peut exercer une étanchéité aussi bien avec des contraintes radiales que axiales:
- étanchéité radial (figure 3.3): la déformation de pré-chargement pour garantir l'étanchéité est exercée avec des forces qui agissent sur le plan du joint torique;
- étanchéité axial (figure 3.4): la déformation de pré-chargement pour l'étanchéité est exercée avec des forces qui agissent perpendiculaires au plan du joint torique.
Figure 3.3
Etanchéité radiale
Figure 3.4
Etanchéité axiale
Par rapport aux éléments qui constituent l'ensemble et par rapport au positionnement du joint torique, on peut distinguer l'effet d'étanchéité en trois typologies différentes:
- étanchéité cylindre (figure 3.5): le joint torique est introduit dans un logement prévu obtenu sur l'élé ment féminin de l'ensemble et déformé avec pré-chargement de type radial;
- étanchéité piston (figure 3.6): le joint torique est introduit dans un logement obtenu sur l'élément qui constitue l'arbre de l'ensemble, et la déformation de pré-chargement pour l'étanchéité est de type radial;
- étanchéité bride (figure 3.7): le joint torique est comprimé entre deux superficies plates et parallèles et est sujet à déformation de pré-chargement de type axial.
Figure 3.5
Etanchéité cylindre
Figure 3.6
Etanchéité piston
Figure 3.7
Etanchéité bride
Ces typologies d'étanchéité peuvent être utilisées dans des applications aussi bien dans des situations statiques que dynamiques, et chacune d'entre elles contraint le joint torique de manière différente. Une évaluation attentive des conditions de fonctionnement permet à l'ingénieur de choisir le type de joint torique qui s'adapte le mieux au système.
Figure 3.8 – Empfehlener Wert des Quetschungsprozentsatzes im Verhältnis zum Durchmesser des O-Rings
Étanchéité statique
Étanchéité dynamique
Dans des conditions d'exercice en étanchéité statique, il ne faut pas négliger le fait que d'importantes variations de pression et de température peuvent provoquer des mouvements relatifs entre le joint torique et les superficies avec lesquelles il est en contact, et par conséquent des problèmes d'usure et des lésions superficielles telles d'en compromettre l'étanchéité. C'est également pour cette raison que les plans des logements des joints toriques doivent être dessinés soigneusement et garantir un bon niveau de finissage superficiel.
L'utilisation dans des applications à étanchéité dynamique soumet les joints toriques au frottement le long des superficies d'étanchéité et donc, en plus de l'usure, d'autres problèmes liés à l'augmentation de la température s'ajoutent. Dans ce type d'application, le fluide qui passe dans le circuit peut avoir le rôle de lubrifiant, limitant ainsi le frottement; devant des petites pertes dues au raclage, dans des milieux qui ne sont pas particulièrement agressifs, la présence d'une fine couche de lubrifiant appliquée sur le joint torique peut améliorer sa durée. Ainsi que nous le verrons par la suite, l'augmentation de température et la réaction au contact peuvent provoquer des augmentations de volume du joint torique déclenchant un procédé en chaîne jusqu'à la détérioration de l'élément et à la perte d'étanchéité. Un autre problème présent dans les applications d'étanchéité dynamique est celui de l'extrusion; en effet, le glissement des superficies et le frottement excessif uni au comportement trop plastique du mélange peuvent provoquer l'extrusion du logement du joint torique. (figure 3.9).
Figure 3.9
a) Joint torique au repos d'extrusion - b) Joint torique pendant une tentative
Dans le paragraphe suivant, on considère les principales contraintes physiques et chimiques auxquelles les joints toriques sont soumis pendant l'utilisation sur des applications d'étanchéité aussi bien statique que dynamique.
Tableaux techniques