À proposjoints toriques en PTFEet l'historique du PTFE à ressort est le suivant :
Dans les applications dynamiques nécessitant une étanchéité à des vitesses et des pressions faibles à modérées, les ingénieurs concepteurs remplacent les élastomères peu performantsjoints toriquesavec joints à ressort en PTFE de type « C-ring ».
Lorsque les joints toriques et autres méthodes d'étanchéité traditionnelles ne fonctionnent pas, les ingénieurs en dispositifs de diagnostic et d'administration de médicaments adoptent une nouvelle approche plus rentable pour améliorer les performances de leurs conceptions d'équipement existantes : les joints à ressort en PTFE « C-Ring ».
Les joints en C ont été développés à l'origine pour les instruments de diagnostic utilisant un piston oscillant à 1,5 m/min et fonctionnant dans un bain-marie à environ 38 °C. Les conditions de fonctionnement sont douces, mais avec de larges tolérances. La conception initiale prévoyait un joint torique en élastomère pour assurer l'étanchéité du piston, mais celui-ci ne pouvait pas assurer une étanchéité permanente, ce qui provoquait des fuites.
Après la construction du prototype, les ingénieurs ont commencé à chercher des alternatives. Les joints en U ou les joints à lèvre standard, couramment utilisés dans les pistons, ne sont pas adaptés en raison de leurs tolérances radiales importantes. Leur installation sur des logements à étage complet est également peu pratique. L'installation nécessite un étirement excessif, ce qui entraîne une déformation et une défaillance prématurée du joint.
En 2006, NINGBO BODI SEALS .,LTD a mis au point une solution expérimentale : un ressort hélicoïdal incliné enveloppé d'un joint en C en PTFE. L'impression a fonctionné exactement comme prévu. Combinant les propriétés de faible frottement du PTFE avec une géométrie de soufflet profilée, les joints en C offrent une étanchéité fiable et permanente, plus fluide et plus silencieuse que les joints toriques. De plus, ils conviennent aux joints toriques à étage complet, généralement déconseillés pour les matériaux inélastiques. Ainsi, l'installation du joint en C s'effectue sans modification de la conception de l'équipement d'origine ni outil spécifique.
Le joint en C d'origine datait de deux ans. L'utilisation de joints en C améliore les performances du produit et prolonge la durée de vie de l'équipement en réduisant les temps d'arrêt et les coûts de maintenance.
Les équipements d'imagerie médicale, les pompes à insuline, les respirateurs et les dispositifs d'administration de médicaments utilisent souvent des joints toriques pour assurer l'étanchéité des espaces axiaux restreints. Cependant, lorsque des capacités de déflexion radiale extrêmes sont requises, les joints toriques ne peuvent pas compenser ce phénomène, ce qui entraîne souvent usure, déformation permanente et fuites. Malgré ces inconvénients, les ingénieurs continuent d'utiliser des joints toriques, car d'autres solutions (par exemple, les joints en U et les joints à lèvre) ne peuvent pas répondre aux exigences de déflexion radiale et nécessitent généralement un espace axial plus important que les joints toriques.
Le joint C-ring se distingue par sa capacité à s'insérer dans l'espace axial plus restreint normalement réservé aux joints toriques, contrairement aux joints standards. De plus, les joints C-ring peuvent être entièrement personnalisés pour répondre aux besoins de l'application. Ils peuvent être configurés avec une lèvre ultra-fine et flexible pour les applications cryogéniques, ou avec une lèvre épaisse pour les applications dynamiques nécessitant une plus grande résistance à l'usure.
Grâce à leurs mouvements rotatifs et alternatifs, les joints C-ring constituent une solution polyvalente pour une large gamme de produits nécessitant une étanchéité à faible et moyenne vitesse, notamment la robotique médicale, les dispositifs médicaux portables et les connecteurs de sondes/tubes. Ils offrent des tolérances radiales exceptionnellement élevées, au moins cinq fois supérieures à celles des joints standard de même section. La plage de tolérance dépend de la pression ambiante, du type de fluide et des conditions de traitement de surface. Ils sont également efficaces dans les applications statiques où les composants doivent être protégés des contaminants environnementaux.
En supprimant le PTFE du soufflet d'origine, les ingénieurs ont pu accroître son élasticité et sa flexibilité. Ainsi, les joints C se sont révélés plus extensibles et flexibles que prévu, ce qui les rend adaptés aux applications non circulaires. Ils ont été utilisés dans les pompes d'administration de médicaments à piston ovale. La lèvre du joint pouvant être en PTFE vierge ou chargé, le joint C est un joint extrêmement polyvalent, compatible avec les pièces métalliques et plastiques.
Les joints en C, initialement conçus pour les outils de diagnostic à base d'eau, sont constitués de ressorts hélicoïdaux gainés de PTFE. Ils peuvent également être fabriqués à partir de ressorts hélicoïdaux à bande comme activateurs. En remplaçant les ressorts hélicoïdaux inclinés par des ressorts hélicoïdaux à bande, les joints en C peuvent assurer une pression de contact d'étanchéité très élevée, idéale pour les applications cryogéniques ou statiques.
Bal Seal Engineering qualifie son joint C-ring de « joint parfait pour un monde imparfait » en raison de sa capacité à prolonger la durée de vie dans des environnements où les jeux, les finitions de surface et autres caractéristiques de conception varient considérablement. Bien qu'il n'existe pas de joint parfait, la polyvalence et la personnalisation des joints C-ring en font une option intéressante et potentiellement utile pour certains dispositifs médicaux et de diagnostic. Ce joint relativement léger est idéal pour les applications à basse pression (< 500 psi) et à faible vitesse (< 100 ft/min) où un faible frottement est requis. Dans ces environnements, les joints C-ring offrent une meilleure solution d'étanchéité que les joints toriques en élastomère ou autres types de joints standard, offrant aux concepteurs la possibilité d'augmenter la durée de vie et de réduire le niveau sonore sans modifications coûteuses des équipements.
David Wang est responsable marketing mondial des dispositifs médicaux chez Bal Seal Engineering. Fort de plus de 10 ans d'expérience en conception, il collabore avec les équipementiers et les fournisseurs de premier plan pour créer des solutions d'étanchéité, de collage, de conductivité électrique et de protection contre les interférences électromagnétiques (EMI) qui contribuent à établir de nouvelles normes de performance des équipements.
Les opinions exprimées dans cet article de blog sont uniquement celles de l'auteur et ne reflètent pas nécessairement les points de vue de MedicalDesignandOutsource.com ou de ses employés.
Chris Newmarker est rédacteur en chef des sites et publications d'actualités sur les sciences de la vie de WTWH Media, notamment MassDevice, Medical Design & Outcommerce, et bien d'autres. Journaliste professionnel de 18 ans, ancien d'UBM (aujourd'hui Informa) et de l'Associated Press, sa carrière s'est étendue de l'Ohio à la Virginie, en passant par le New Jersey et, plus récemment, le Minnesota. Il couvre un large éventail de sujets, mais ces dix dernières années, il s'est concentré sur les affaires et la technologie. Il est titulaire d'une licence en journalisme et en sciences politiques de l'Université d'État de l'Ohio. Contactez-le sur LinkedIn ou par courriel à cnewmarke.
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Date de publication : 10 août 2023