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Trouver des joints efficaces pour les surfaces dynamiques constitue un défi majeur depuis des décennies, voire des siècles, et est devenu de plus en plus difficile depuis l'avènement et le développement des automobiles, des avions et des machines sophistiquées.
Aujourd'hui, les thermoplastiques comme le polytétrafluoroéthylèneJoints à lèvres (PTFE)(également appelés joints d'arbre rotatifs) sont de plus en plus utilisés.
Dans cet article, nous examinerons de plus près la durée de vie d'un joint à lèvre rotatif en PTFE haute performance et son évolution dans le temps.
Chaque « super-héros » a une histoire d’origine.Il en va de même pour les joints à lèvres en PTFE.Les premiers pionniers utilisaient de la corde, du cuir brut ou des courroies épaisses comme certains des premiers joints ou éléments d'étanchéité sur les essieux des roues.Cependant, ces joints sont sujets aux fuites et nécessitent un entretien régulier.De nombreuses entreprises de joints élastomères d'aujourd'hui étaient autrefois des tanneries.
À la fin des années 1920, les premiers joints à lèvres radiaux étaient fabriqués à partir de boîtes en cuir et en métal avec attaches.À la fin des années 1940, le cuir a commencé à être remplacé par le caoutchouc synthétique.Après 40 ans, de nombreux fabricants commencent à repenser l'ensemble de leur système d'étanchéité, intégrant souvent la surface d'étanchéité dans l'ensemble d'étanchéité et utilisant plusieurs lèvres avec des points de contact verticaux et horizontaux.
Le fluorocarbone est l’un de ces fabricants.En 1982, Fluorocarbon Company a acquis SealComp, alors une petite entreprise familiale de fabrication de joints à lèvres basée dans le Michigan.Suite à l'acquisition, Fluorocarbon Company a transféré SealComp dans une usine en Caroline du Sud pour produire des joints métalliques pour les industries nucléaire et pétrochimique.
Cette nouvelle entreprise de joints à lèvres est spécialisée dans les pompes et moteurs hydrauliques haute pression, les alternateurs militaires et d'autres produits commerciaux, notamment les joints de vilebrequin et les thermostats pour camions diesel.
En 1995, du ruban élastomère a été ajouté au joint à lèvres extérieur.Ceci est effectué afin d'éliminer le pressage métal sur métal et d'assurer une étanchéité parfaite entre le joint et le joint du corps du client.Des fonctionnalités supplémentaires ont ensuite été ajoutées pour le retrait du joint et des arrêts actifs pour détecter le joint et éviter une installation incorrecte.
Il existe de nombreuses similitudes, mais aussi de nombreuses différences, entre les joints à lèvres en caoutchouc élastomère et les joints à lèvres en PTFE BD seals.
Structurellement, les deux joints sont très similaires dans la mesure où ils utilisent un corps métallique pressé dans un joint de corps fixe et un matériau de lèvre résistant à l'usure qui frotte contre un arbre rotatif.Ils utilisent également la même quantité d’espace lorsqu’ils sont utilisés.
Les joints à lèvres en élastomère sont les joints d'arbre les plus courants sur le marché et sont moulés directement dans un boîtier métallique pour fournir la rigidité requise.La plupart des joints à lèvres en caoutchouc élastomère utilisent un ressort d'extension comme mécanisme de chargement pour garantir une étanchéité parfaite.Généralement, le ressort est situé juste au-dessus du point de contact entre le joint et l'arbre, fournissant la force nécessaire pour rompre le film d'huile.
Dans la plupart des cas, les joints à lèvres en PTFE BD SEALS n'utilisent pas de ressort d'extension pour assurer l'étanchéité.Au lieu de cela, ces joints répondent à toute charge appliquée à l'étirement de la lèvre d'étanchéité et au rayon de courbure créé par le corps métallique.Les joints à lèvres en PTFE utilisent un motif de contact plus large entre la lèvre et l'arbre que les joints à lèvres en élastomère.Les joints à lèvres en PTFE ont également une charge spécifique plus faible, mais ont une zone de contact plus large.Leur conception visait à réduire les taux d’usure et des modifications ont été apportées pour réduire la charge unitaire, également connue sous le nom de PV.
Une application particulière des joints à lèvres en PTFE est l’étanchéité des arbres rotatifs, en particulier des arbres tournant à grande vitesse.Lorsque les conditions sont difficiles et dépassent leurs capacités, ils constituent une excellente alternative aux joints à lèvres en caoutchouc élastomère.
Essentiellement, les joints à lèvres en PTFE sont conçus pour combler le fossé entre les joints à lèvres en élastomère traditionnels et les joints mécaniques en carbone.Ils peuvent fonctionner à des pressions et des vitesses plus élevées que la plupart des joints à lèvres en élastomère, ce qui en fait une excellente alternative.
Leurs performances ne sont pas affectées par des environnements difficiles avec des températures extrêmes, des milieux corrosifs, des vitesses de surface élevées, des pressions élevées ou un manque de lubrification.Les compresseurs d'air industriels, conçus pour fonctionner plus de 40 000 heures sans entretien, sont un excellent exemple des capacités supérieures du PTFE.
Il existe certaines idées fausses concernant la production de joints à lèvres en PTFE.Les joints à lèvres en caoutchouc élastomère pressent le caoutchouc directement contre le corps métallique.Le corps métallique assure la rigidité nécessaire et l'élastomère assume la partie active du joint.
En revanche, les joints à lèvres en PTFE ne peuvent pas être coulés directement sur un boîtier métallique.Le matériau PTFE ne passe pas à l’état liquide ou à un état permettant au matériau de s’écouler ;Par conséquent, les joints à lèvres en PTFE sont fabriqués en usinant le joint, puis en l'assemblant dans un boîtier métallique, puis en le serrant mécaniquement.
Lors de la sélection d'une solution d'étanchéité de précision pour les applications rotatives, des facteurs importants, notamment la vitesse de l'arbre, la vitesse de surface, la température de fonctionnement, le fluide d'étanchéité et la pression du système, doivent être soigneusement pris en compte.Il existe de nombreuses autres conditions de fonctionnement à prendre en compte au moment de prendre votre décision, mais celles énumérées ci-dessus sont les principales.
Les droits impliquent de grandes responsabilités.Au fil du temps, notre usine s'est concentrée sur les applications nécessitant des joints à lèvres en PTFE plus exigeants.L'un des principaux avantages du joint est sa capacité à fonctionner dans des environnements difficiles dans les applications industrielles, automobiles et aérospatiales.
Ils peuvent fonctionner à des pressions et des vitesses plus élevées sur les arbres rotatifs que les joints à lèvres en élastomère, et les avantages ne s'arrêtent pas là.Les autres avantages des joints à lèvres en PTFE incluent :
BD SEALS Les deux joints à lèvres courants sont les joints à lèvre rotatifs à corps métallique PTFE BD SEALS et les joints en polymère, tous deux interchangeables.La principale différence entre eux réside dans leur conception.Les joints de boîtier métallique utilisent de la tôle pour former un boîtier étanche, puis installent une lèvre d'étanchéité pour serrer mécaniquement le joint.
Inventés début 2003, les joints à lèvres BD SEALS sont conçus pour fonctionner dans des environnements difficiles allant de -53°C à 232°C, des environnements chimiques agressifs et des environnements secs et abrasifs.Les joints rotatifs dynamiques en PTFE sont utilisés dans les applications suivantes :
BD scelle les joints rotatifs d’ici une dizaine d’années.Leur création est devenue nécessaire lorsque BD SEALS a commencé à travailler sur le mélange et la composition de matériaux explosifs pour des applications militaires.Les joints à lèvres à enveloppe métallique sont considérés comme totalement inadaptés à cet usage en raison de la possibilité qu'ils entrent en contact avec l'arbre rotatif de l'explosif mixte.C'est pourquoi les ingénieurs de conception de BD SEALS ont développé un joint à lèvre sans métal tout en conservant ses principaux avantages.
Lors de l'utilisation de joints d'huile, le besoin de pièces métalliques est complètement éliminé car l'ensemble du joint est fabriqué à partir du même matériau polymère.Dans la plupart des cas, un joint torique en élastomère est utilisé entre le diamètre extérieur du joint et l'alésage du boîtier correspondant.Les joints toriques assurent une étanchéité statique étanche et empêchent la rotation.En revanche, les joints à lèvres peuvent être fabriqués à partir de plus de trois matériaux différents et logés dans un boîtier métallique.
Aujourd'hui, le joint d'origine a donné naissance à de nombreuses versions différentes qui sont également idéales pour une installation sur site car elles ne nécessitent aucun outil spécial pour l'installation et conviennent également aux applications nécessitant le retrait du joint pour le nettoyage.En raison de leur conception simple, ces joints sont souvent plus économiques.
Comment les joints à lèvres en PTFE, joints en polymère et autres joints à lèvres de BD SEALS changent-ils notre quotidien ?
Les joints à lèvres en PTFE offrent des propriétés d'étanchéité supérieures et un faible frottement dans les environnements secs ou abrasifs.Ils sont souvent utilisés dans des applications complexes où la vitesse est requise.
Le marché des compresseurs d'air est un bon exemple de la façon dont les joints à lèvres en PTFE remplacent les joints mécaniques en élastomère et en carbone.Nous avons commencé à travailler avec la plupart des grandes entreprises de compresseurs d'air au milieu des années 1980, en remplaçant les joints à lèvres en caoutchouc et les joints en carbone sujets aux fuites.
La conception originale était basée sur un joint à lèvre haute pression traditionnel, mais au fil du temps, à mesure que la demande augmentait et que des performances plus élevées étaient requises, le joint a été conçu pour avoir une fuite nulle et une durée de vie prolongée.
La nouvelle technologie a été développée pour plus que doubler la durée de vie des joints tout en maintenant un contrôle strict des fuites à tout moment.En conséquence, les joints à lèvres en PTFE BD SEALS sont considérés comme la norme de l'industrie, offrant plus de 40 000 heures de service sans entretien.
Les joints à lèvres en PTFE offrent un contrôle supérieur des fuites et sont capables de fonctionner de 1 000 à 6 000 tr/min avec une variété de lubrifiants et pendant des périodes prolongées (15 000 heures), réduisant ainsi les réclamations au titre de la garantie.Omniseal Solutions™ propose des joints d'arbre pour l'industrie de la compression à vis avec des diamètres allant de 0,500 à 6 000 pouces (13 à 150 mm).
Les mélangeurs sont un autre secteur industriel où la personnalisation des joints est très répandue.Les clients de BD SEALS dans ce secteur ont besoin de joints capables de gérer une déflexion et un faux-rond de l'arbre jusqu'à 0,300 po (7,62 mm), ce qui représente une quantité importante de faux-rond dynamique de l'arbre.Pour résoudre ce problème et améliorer la vitesse de fonctionnement, Omniseal Solutions™ propose une conception brevetée de joint à lèvre flottante.
Les joints BD SEALS LIP sont faciles à installer, répondent aux exigences strictes de l'EPA en matière de fuite et sont compatibles avec l'huile et le liquide de refroidissement pour une utilisation dans des espaces confinés tout au long de la durée de vie de la pompe.
De plus, nos joints à lèvres sont conçus pour des conditions d'étanchéité dynamiques, des vitesses extrêmes, des problèmes de pression et de température, et de nombreuses autres applications.
Leurs joints sont également utilisés dans des équipements qui nécessitent des matériaux approuvés par la FDA pour être utilisés dans des machines telles que :
Toutes ces applications nécessitent une très faible résistance au frottement des joints pour réduire la température.En plus de répondre aux normes de la FDA, les joints doivent être exempts de cavités susceptibles de provoquer un coincement du matériau à sceller et doivent être compatibles avec les acides, les alcalis et les agents de nettoyage.Ils doivent également résister au lavage à haute pression et réussir les tests IP69K.
Les joints à lèvres BD SEALS sont utilisés dans les groupes auxiliaires de puissance (APU), les moteurs à turbine à gaz, les démarreurs, les alternateurs et les générateurs, les pompes à carburant, les turbines à pression (RAT) et les actionneurs de volets, l'un des plus grands marchés.
L'APU a été activé sur le vol 1549 d'US Airways (« Miracle on the Hudson ») pour fournir à l'avion la puissance nécessaire à un atterrissage en toute sécurité.Les joints à lèvres et à ressort Omniseal Solutions™ sont installés dans le système central de cet avion, qui est considéré comme critique pour le vol et doit être opérationnel à 100 % lors du déploiement.
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les constructeurs aérospatiaux font confiance à ces joints à lèvres.Les joints à lèvres BD SEALS spécialement conçus offrent une étanchéité plus serrée et des performances améliorées que les joints élastomères comparables.Ils nécessitent également moins d’espace que les garnitures mécaniques en carbone sur les arbres de turbine et les boîtes de vitesses externes.
Ils peuvent résister à des températures de -65°F à 350°F (-53°C à 177°C) et à des pressions allant jusqu'à 25 psi (0 à 1,7 bar), avec des vitesses de surface typiques de 2 000 à 4 000 pieds par minute (10 à 1,7 bar). 20 m/s).Certaines solutions BD SEALS dans ce domaine peuvent fonctionner à des vitesses supérieures à 20 000 pieds par minute, ce qui équivaut à 102 mètres par seconde.
Un autre marché majeur est celui des joints pour moteurs d’avions, où les joints à lèvres sont utilisés dans les joints de transmission externes par les constructeurs de moteurs d’avions de grande taille.Les joints à lèvres BD SEALS sont également utilisés dans les turboréacteurs à double flux.Ce type de moteur est équipé d'un système d'engrenages qui sépare le ventilateur du moteur du compresseur basse pression et de la turbine, permettant à chaque module de fonctionner à une vitesse optimale.
Ainsi, ils peuvent offrir une efficacité accrue.Un avion de ligne typique consomme environ un demi-gallon de carburant par mile, et des moteurs plus efficaces devraient permettre d'économiser en moyenne 1,7 million de dollars en coûts d'exploitation par avion de ligne et par an.
En plus de soutenir les industries commerciales, les joints à lèvres en PTFE sont également utilisés dans l'armée, notamment par le ministère de la Défense.Cela inclut l'utilisation sur les avions de combat, les porte-avions et les hélicoptères.
Les joints à lèvres en PTFE sont largement utilisés sur les avions militaires ;Par exemple, dans les ventilateurs à levage vertical, les joints de moteur de boîte de vitesses d'hélicoptère et leurs joints à ressort sont également utilisés pour les pièces de joint de tête de rotor, les volets et les lamelles, ainsi que pour les équipements clés du système de freinage utilisé pour attraper un avion.Atterri sur le pont.Il est important de s'assurer que l'équipement utilisé à ces fins ne fonctionne pas mal.
Les joints IP BD SEALS conviennent à certaines des applications les plus difficiles telles que les vilebrequins, les distributeurs, les pompes à carburant et les joints à came que l'on trouve dans l'industrie des courses, où naturellement les moteurs sont souvent poussés à leurs limites.
Heure de publication : 24 décembre 2023