Joints d'arbre radiaux (bagues d’étanchéité) : un manuel

On retrouve les bagues d'étanchéité dans de nombreuses applications, dans presque tous les secteurs industriels imaginables. Il est très important de choisir avec soin la bonne bague d'étanchéité pour assurer le bon fonctionnement de l'application dans laquelle elle est utilisée et pour éviter les fuites ou autres dommages. Dans cet article, nous vous en dirons plus sur les facteurs à prendre en compte pour choisir la bague d'étanchéité qui convient le mieux à votre application.

La bague d'étanchéité se compose de :

• Manteau, corps en métal ou revêtu de caoutchouc
• Lèvre d'étanchéité en caoutchouc ou PTFE
• Ressort de différents matériaux (selon le type)

En raison de la forme spéciale de la lèvre et des différentes forces qui entrent en jeu lors de la rotation, la bague d’étanchéité fonctionnera comme un joint. Avec les nombreuses variantes de conception et de matériaux, d'innombrables types de bagues d'étanchéité sont disponibles. Pour diverses applications, telles que les pompes, les boîtes de vitesses, les roues et bien d'autres applications où les fluides doivent être scellés. Et ce dans toutes sortes de secteurs tels que la chimie, l'industrie générale, les éoliennes, l'automobile, l'agroalimentaire,... Les bagues d'étanchéité sont utilisées dans presque tous les secteurs.

Ils sont tous dotés d'un ressort pour donner une précharge à la lèvre d'étanchéité. Ces types sont tous destinés aux applications sans pression ou à basse pression, jusqu'à 0,5 bar. Pour les diamètres supérieurs à 500 mm, ce sera même 0,1 bar maximum. Pour des pressions plus élevées, des types plus spéciaux ou des lipseals en PTFE sont possibles.

Le modèle ERIKS type M (type B selon la norme DIN) se caractérise par son boîtier métallique unique et sa lèvre d'étanchéité en caoutchouc. Compte tenu de leur boîtier métallique, ils doivent être installés dans une rainure bien finie, sans dommages. Les bagues d'étanchéité avec boîtier métallique sont souvent moins chères en grandes quantités et se trouvent donc régulièrement en tant que type d’origine dans une machine. Mais si vous devez remplacer une bague d'étanchéité, les types avec extérieur en caoutchouc (type R ou RST) sont plus faciles à installer. Le type MST est une variante courante du type M, à la différence que la bague d'étanchéité MST comporte une lèvre anti-poussière qui éloigne la poussière et la saleté de la lèvre d'étanchéité, pour une durée de vie plus longue dans les environnements poussiéreux.

Le modèle ERIKS type GV (type C selon DIN) correspond au type M, mais il est doté d'un double boîtier métallique qui le rend plus robuste. Ce qui peut être utile pour des diamètres plus grands, dans des applications plus lourdes, par exemple. Ce type a également une variante avec une lèvre anti-poussière, le GVST (type CS selon DIN).

Le modèle ERIKS type R (type A selon la norme DIN) a une forme identique à celle du modèle M, mais possède un manteau extérieur en caoutchouc avec un renforcement métallique à l'intérieur. Le caoutchouc assure une bonne étanchéité dans le boîtier, même lorsque le boîtier n'est pas dans un état optimal, par exemple en raison d'un dommage mineur. Le RST est la version avec lèvre anti-poussière. Ces types sont souvent choisis pour remplacer un type avec manteau extérieur métallique, car ils sont plus faciles à monter et peuvent supporter les légers dommages (comme des rayures) dans la rainure.

En outre, ERIKS possède également le type GR et GRST. Ils sont pratiquement identiques aux types R et RST, sauf que la bague intérieure en métal est entièrement recouverte de caoutchouc. ERIKS les a fabriqués en standard en caoutchouc FKM, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans des environnements acides.

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des différents types standard de bagues d’étanchéité et de leurs principales caractéristiques.

En plus de ces types standardisés, il existe également :

• Des bagues d'étanchéité en caoutchouc avec un manteau de tissu en caoutchouc.
  
  

Elles sont similaires aux types R et RST, mais le manteau ne comporte pas de bague de renforcement métallique. Pour compenser, l'extérieur n'est pas simplement fabriqué en caoutchouc, mais dans un tissu en caoutchouc dur et résistant. L'avantage de ces types est qu'ils peuvent être réalisés en version fractionnée. Ces types sont presque toujours produits à la demande et cela est possible en NBR ou FKM.

• Lipseals en PTFE
  
  

Ces types sont dotés d'un manteau métallique et d'une lèvre en PTFE. Ils conviennent à une large fourchette de température de -90 °C à +260 °C. Ces lipseals peuvent également être utilisés pour des pressions plus élevées, jusqu'à 10 bars (types spéciaux jusqu'à 25 bars) et des vitesses de rotation jusqu'à 40-45 m/s. Certains types de PTFE peuvent être utilisés dans des applications alimentaires et pharmaceutiques.

Il est toutefois important de noter que les lipseals en PTFE nécessitent une finition d'arbre plus dure et plus lisse.

• Casette Seals
  
  

Les joints cassettes sont optimisés pour une excellente rétention de graisse ou d'huile avec une protection maximale contre les contaminants liquides ou solides. Ce joint possède sa propre douille sur laquelle un joint à plusieurs lèvres assure souvent l'étanchéité.

Ces joints cassettes sont très utilisés dans les applications d'extrémité de roue telles que les arbres avant et arrière des machines agricoles ou des camions tout-terrain, par exemple.

• Bague d'étanchéité pour une pression plus élevée
   

Sur le RST-D, la lèvre d'étanchéité a été rendue plus robuste, pour des pressions jusqu'à 10 bars à des vitesses de rotation légèrement inférieures.

Conception solide du GVP pour les grands diamètres, avec des vitesses de rotation jusqu'à 15 m/s et une pression de 3-4 bars.

Caoutchouc nitrile-butadiène (NBR, nitrile)

Le NBR, également appelé caoutchouc nitrile ou nitrile, est le matériau le plus choisi pour une bague d'étanchéité en raison de sa bonne résistance à de nombreuses huiles et graisses, telles que les lubrifiants minéraux et les huiles hydrauliques. Selon leur composition, les huiles et graisses synthétiques (par exemple à base de glycol) peuvent être néfastes pour les caoutchoucs NBR. Selon la quantité de glycol, un lipseal en PTFE peut être le meilleur choix. Le NBR ne peut pas non plus être utilisé en contact avec des acides et des solvants. Le caoutchouc convient aux températures d'huile et de graisse de -35˚C à 100˚C.

La plupart des bagues d’étanchéité ERIKS, tels que les types M, MST, R et RST, sont fabriqués en NBR de manière standard.

Caoutchouc fluoropolymère (FKM, Viton™)

Le FKM ou FPM, dont le nom de marque le plus connu est Viton™, peut résister à des températures de fluide plus élevées (jusqu'à 180 ˚C). Le FKM est également très résistant chimiquement aux acides et aux bases forts, ainsi qu'aux huiles et graisses synthétiques. Cependant, les huiles et les graisses à base de glycol peuvent malgré tout être mauvaises pour le FKM.

En raison de la résistance à la température plus élevée du FKM, ce matériau est également choisi pour des vitesses plus élevées, ce qui entraîne une augmentation importante de la température au niveau de la lèvre d'étanchéité. Choisir un FKM garantira dans la plupart des cas une durée de vie plus longue qu'un NBR. Le prix plus élevé d'un FKM par rapport à un NBR est alors insignifiant si vous devez le remplacer moins souvent. La résistance à basse température du FKM standard est limitée, à savoir -15 ˚C.

Poly-Tétra-Fluoro-Ethylène (PTFE, Teflon®)

Le PTFE, plus connu sous le nom de marque Teflon®, est un matériau moins courant mais surtout utilisé pour les joints rotatifs dans les industries chimique, agroalimentaire et pharmaceutique. Il se caractérise par une très faible résistance au frottement et présente la meilleure résistance chimique. Il résiste également à une fourchette de température très large dans ces types de joints, de -80 ˚C à 200˚C. Les bagues d'étanchéité avec lip en PTFE nécessitent une finition d'arbre plus dure et plus fine. Ce problème peut également être résolu en utilisant, par exemple, un manchon d'arbre.

EPDM

Les bagues d'étanchéité en EPDM sont moins courantes et sont utilisées pour des applications impliquant des solvants, de l'eau chaude et de la vapeur. L'EPDM est très résistant aux basses températures jusqu'à -50 °C et aux rayons UV. Certaines variantes d'EPDM conviennent également à des températures plus élevées, jusqu'à +150 °C. Les bagues d’étanchéité en EPDM sont généralement disponibles sur demande.

VMQ (silicone)

Une bague d’étanchéité en VMQ, également connu sous le nom de silicone, est moins courante. En effet, le VMQ a une faible résistance mécanique et ne résiste pas à l'abrasion. Il est donc moins adapté aux applications dynamiques, mais il résiste à des températures assez basses et élevées, allant de -60 °C à 200 °C. De nombreux types de VMQ conviennent également au contact avec des produits alimentaires ou pharmaceutiques. Le VMQ peut donc être envisagé pour ces applications. Les bagues d’étanchéité VMQ sont généralement disponibles sur demande.

Disponibilité

• Paquet standard
• Sur mesure