Les joints PTFE à ressort fonctionnent de manière fiable dans une variété d’applications où les joints élastomères conventionnels échouent en raison d’une attaque chimique, d’une chaleur ou d’un froid extrêmes, d’un jeu de friction, d’extrusion ou de compression.
Les joints en PTFE ont trois éléments de conception de base:
- Une enveloppe en forme de U actionnée par pression
- Un dispositif de chargement à ressort métallique
- Matériaux d’étanchéité polymères haute performance
Alors, qu’est-ce qu’un joint en PTFE alimenté par ressort? Il s’agit d’une cupule en U à ressort qui utilise une variété de profils de chemise, de types de ressorts et de matériaux dans les configurations de tige et de piston, de face et de joint rotatif. Ils sont utilisés lorsque les joints élastomères ne répondent pas aux exigences de température, de résistance chimique ou de frottement.
Les profils de gaine sont fabriqués à partir de PTFE et d’autres polymères haute performance. Les types de ressorts sont disponibles en alliages résistants à la corrosion, notamment en acier inoxydable, en Elgiloy et en Hastelloy.
Étant donné que les vestes sont usinées et non moulées par injection, la configuration du joint peut être facilement ajustée en cas de besoin pour améliorer les performances du joint. Le joint est usiné sur des tours CNC à des tolérances très étroites, en utilisant uniquement des matériaux de qualité supérieure. Chaque conception est disponible en diamètres et sections transversales standard et spéciaux en tailles fractionnées en pouces, AS4716 et métriques. La gamme pleine grandeur comprend des diamètres de 1/32 à 150 pouces, avec des sections transversales radiales allant de 1/32 à plusieurs pouces de diamètre.
Les lèvres de joint à ressort et l’électrificateur à ressort sont compressés lorsqu’ils sont installés dans le presse-étoupe. Le ressort élastique réagit avec une force constante, repoussant les lèvres d’étanchéité et créant un joint étanche aux gaz contre les surfaces d’étanchéité. Le joint se dilate à mesure que la pression est introduite – augmentant la force d’étanchéité au-delà de celle fournie par le ressort et le matériau de la gaine.
Charge du ressort
Un ressort en acier inoxydable active le joint et fournit toute la charge nécessaire à l’étanchéité lorsque la pression du fluide est trop faible pour actionner complètement les lèvres.
Le ressort compense également les variations de tolérance du presse-étoupe et l’usure normale du joint. En tant que dispositif de chargement d’étanchéité, un ressort métallique est plus précis que des dispositifs tels que des joints toriques pour contrôler le frottement. Il existe trois types de ressorts différents, chacun avec une à trois charges nominales différentes (légère, moyenne et lourde) pour répondre exactement aux exigences de frottement linéaire ou de couple.
Dans les applications dynamiques, le ressort se dilate pour compenser l’usure du joint tout en continuant à fournir une charge. Dans des conditions impliquant un cycle thermique, le système de ressort continue d’alimenter les lèvres d’étanchéité sans prendre de jeu de compression ni devenir trop mou ou trop dur, comme le peut un élastomère.
Le ressort flexible permet une plage de tolérance étendue qui peut aider à surmonter le désalignement et l’excentricité du matériel, sans provoquer de frottement supplémentaire ni d’impossibilité de sceller. Trois conceptions différentes de joints en PTFE à ressort sont disponibles, offrant des attributs individuels pour chaque application.
Haute performance
La conception unique et les propriétés matérielles de ces joints fournissent aux ingénieurs de conception un nouvel assortiment de solutions pour les applications difficiles.
Certaines des capacités les plus remarquables du sceau incluent:
- Très faible frottement
- Compatibilité chimique universelle
- Service à grande vitesse
- Service cryogénique à -425 degrés Fahrenheit
- Service à haute température à 575 degrés Fahrenheit
- Haute pression nominale (plus de 30 Kpsi)
- Élasticité permanente avec immunité à la fragilisation du vieillissement et jeu de compression.
Bon nombre de ces capacités sont le résultat des matériaux utilisés pour fabriquer le joint. Les vestes d’étanchéité, fabriquées à partir de PTFE à faible frottement et de divers mélanges, sont chimiquement inertes, résistantes à l’extrusion et capables de fonctionner sur une large plage de températures. Le manque de résilience du polymère est surmonté par une charge de ressort faite de l’un de plusieurs métaux résistants à la corrosion.
La combinaison de matériau et de configuration de conception du joint à ressort élimine de nombreux problèmes associés aux joints toriques ou à d’autres joints élastomères. Par exemple, lors du choix d’un joint élastomère pour manipuler une variété de solvants, il est nécessaire de revoir la compatibilité de l’élastomère dans chacun des solvants. Dans de nombreux cas, aucun des élastomères couramment utilisés n’est satisfaisant pour la gamme de fluides visée.
Le problème est encore aggravé lorsque la température de fonctionnement dépasse quelques centaines de degrés Fahrenheit. Si nous considérons les facteurs ci-dessus dans une application rotative ou alternative, nous avons maintenant un problème très difficile pour le concepteur de l’équipement qui essaie de sélectionner un matériau élastomère.
Avec les joints PTFE à ressort, cependant, il n’est pas nécessaire de s’inquiéter de la compatibilité car les mélanges de PTFE sont inertes à pratiquement tous les produits chimiques et solvants industriels, même à des températures et des pressions élevées. En service dynamique, il n’est pas nécessaire de s’inquiéter de l’adhérence du slip-stick ou de l’élastomère. Le tableau ci-dessous compare les joints sous tension à ressort aux joints élastomères en général. Voir le tableau ci-dessous pour une comparaison des propriétés générales des joints.
L’objectif n’est pas de dévaloriser la capacité d’un élastomère, car ils sont conçus pour gérer une variété d’applications d’étanchéité. Notre objectif est plutôt d’éduquer les ingénieurs de conception sur la différence significative offerte par les joints PTFE à ressort.
Pour plus d’informations sur ces joints, assurez-vous de télécharger notre nouveau Guide de joints à ressort sous tension.