Joints axiaux et joints radiaux : quelle est la différence ?

Les fuites de fluides sont l'un des modes de défaillance les plus courants dans les systèmes hydrauliques et pneumatiques. Le choix du joint adapté peut prévenir les fuites, garantir l'efficacité et prolonger la durée de vie de l'équipement.

Les joints axiaux et radiaux sont les deux principaux types utilisés dans ces systèmes, mais ils présentent des différences marquées dans leur conception, leur fonction et leur application. Dans cet article, nous explorerons les principales différences entre les joints axiaux et radiaux et vous fournirons des conseils sur la manière de choisir l'option la plus adaptée à vos besoins spécifiques.

Qu'est-ce qu'un joint radial

Un joint radial, également appelé joint d'arbre radial, est un type de joint conçu pour empêcher les fuites le long d'un arbre ou d'un alésage de boîtier dans une direction radiale (perpendiculaire à l'axe de l'arbre). La lèvre d'étanchéité principale d'un joint radial est positionnée à angle droit par rapport à l'arbre, maintenant un contact étroit avec la surface de l'arbre.

Qu'est-ce qu'un joint axial

Un joint axial, contrairement à un joint radial, est orienté avec son interface d'étanchéité primaire parallèle à l'axe de l'arbre ou le long de la face d'un alésage de boîtier. Les joints axiaux sont utilisés pour empêcher les fuites entre deux composants de machine qui sont assemblés perpendiculairement à l'arbre, par exemple entre un boîtier de roulement et un couvercle d'extrémité.

Différence entre les joints radiaux et les joints axiaux

Mécanisme

Les joints radiaux, également appelés joints d'arbre, assurent une étanchéité le long du rayon d'un arbre ou d'un alésage de boîtier. Ils sont installés dans un presse-étoupe perpendiculaire à l'axe de l'arbre, la lèvre d'étanchéité étant en contact direct avec la surface de l'arbre. La lèvre d'étanchéité est alimentée par une combinaison de sa propre élasticité et de la pression du système, ce qui maintient une étanchéité parfaite.

Les joints axiaux assurent l'étanchéité le long de l'axe de l'arbre. Ils sont positionnés parallèlement à la face de poussée de l'arbre, l'étanchéité se produisant entre les surfaces plates du joint et l'arbre ou le boîtier. Les joints axiaux empêchent les fuites en maintenant un contact face à face étroit entre les pièces d'accouplement.

Sens du mouvement

Les joints radiaux sont principalement utilisés pour assurer l'étanchéité des arbres rotatifs, en permettant un mouvement circulaire. Lorsque l'arbre tourne, le joint maintient un contact continu pour empêcher le fluide de s'échapper du système ou les contaminants d'y pénétrer.

Les joints axiaux sont adaptés à l'étanchéité le long de l'axe de l'arbre dans les applications impliquant un mouvement latéral. Les joints axiaux empêchent les fuites lorsque l'arbre se déplace d'avant en arrière, en maintenant une étanchéité parfaite entre les surfaces d'accouplement plates.

Matériaux

Les joints radiaux sont généralement fabriqués à partir de matériaux élastomères tels que le caoutchouc nitrile (NBR), les fluoroélastomères (FKM) ou le polyuréthane (PU).

Les joints axiaux peuvent être fabriqués à partir d'une plus large gamme de matériaux, notamment des élastomères comme le NBR et le FKM, ainsi que des thermoplastiques tels que le PTFE, le polyamide ou le polyéthylène.

Forme

Les joints radiaux sont généralement conçus comme des anneaux circulaires dont la section transversale comprend une lèvre d'étanchéité, un insert métallique de renfort et un ressort pour une force d'excitation supplémentaire. La forme circulaire permet au joint de s'adapter parfaitement autour de l'arbre et de maintenir un contact d'étanchéité à 360 degrés.

Les joints axiaux ont souvent une forme de disque plat ou de rondelle. Il peut s'agir de simples joints plats ou de modèles plus complexes avec plusieurs lèvres ou rainures d'étanchéité.

Applications

En raison de leurs différents mécanismes et capacités de gestion des mouvements, les joints radiaux et axiaux trouvent des applications dans divers secteurs industriels. Les joints radiaux sont largement utilisés dans les équipements rotatifs tels que :

• Pompes:Pour sceller l'arbre rotatif et empêcher les fuites de fluide
• Boîtes de vitesses:Pour contenir l'huile lubrifiante et protéger contre la contamination
• Moteurs électriques:Pour sceller l'arbre et empêcher la pénétration de poussière ou d'humidité
• Moteurs automobiles:Pour sceller les vilebrequins, les arbres à cames et autres composants rotatifs

Les joints axiaux sont couramment utilisés dans les applications impliquant un mouvement linéaire, telles que :

• Vérins hydrauliques:Pour sceller la tige de piston et empêcher les fuites de fluide
• Actionneurs pneumatiques:Pour sceller le piston et maintenir la pression d'air
• Tiges de soupape:Pour éviter les fuites le long de la tige de la vanne
• Compresseurs:Pour sceller le piston alternatif et éviter les fuites de gaz

Choisir entre les joints axiaux et radiaux

Conception et dimensions des presse-étoupes

Les joints axiaux sont généralement utilisés dans les applications avec des espaces contraints axialement, comme ceux que l'on trouve dans les vérins hydrauliques, les pompes et les vannes. Le presse-étoupe d'un joint axial est généralement un simple contre-alésage ou une rainure qui permet au joint d'être comprimé axialement.

Les joints radiaux sont adaptés aux espaces restreints radialement, tels que ceux des arbres rotatifs ou des tiges de piston à mouvement alternatif. Le presse-étoupe d'un joint radial est généralement un alésage ou une rainure qui permet au joint d'être comprimé radialement contre la surface de l'arbre ou de la tige.

Type de mouvement

Les joints axiaux sont généralement mieux adaptés aux mouvements statiques ou alternatifs lents, car ils peuvent maintenir une étanchéité parfaite avec un frottement minimal. La compression axiale du joint contre la surface de contact crée une interface d'étanchéité robuste.

Les joints radiaux sont idéaux pour les mouvements rotatifs et alternatifs à grande vitesse, car ils peuvent assurer une étanchéité efficace tout en s'adaptant au mouvement dynamique de l'arbre ou de la tige. La compression radiale du joint contre la surface en mouvement lui permet de maintenir le contact et d'éviter les fuites, même sous des vitesses de rotation élevées ou des changements de direction fréquents.

Pressions de fonctionnement

Les joints axiaux sont généralement mieux adaptés aux applications à haute pression, car la compression axiale du joint crée une force d'étanchéité importante qui peut résister à des différences de pression importantes. Plus la pression est élevée, plus la force axiale exercée sur le joint est importante, ce qui améliore sa capacité d'étanchéité.

Les joints radiaux, tout en restant efficaces à des pressions modérées, peuvent avoir des limites dans des environnements à pression extrêmement élevée. La compression radiale du joint contre l'arbre ou la tige peut ne pas fournir une force d'étanchéité suffisante pour surmonter des pressions très élevées. Dans de tels cas, des éléments d'étanchéité supplémentaires ou des bagues de support peuvent être nécessaires pour soutenir le joint radial et empêcher l'extrusion ou l'éclatement.

Lacunes et tolérances

Les joints axiaux tolèrent mieux les écarts plus importants et les tolérances plus lâches, car la compression axiale du joint peut s'adapter à certaines variations des surfaces de contact. Cela fait des joints axiaux un bon choix pour les applications où un alignement précis ou des tolérances serrées sont difficiles à maintenir.

Les joints radiaux nécessitent toutefois un contrôle plus strict des écarts et des tolérances pour garantir une étanchéité adéquate. La compression radiale du joint contre l'arbre ou la tige repose sur un contact constant et uniforme entre le joint et la surface d'accouplement. Tout écart excessif ou variation de la surface peut entraîner des fuites ou une usure prématurée du joint.

Finitions de surface

Les joints axiaux sont généralement plus tolérants aux finitions de surface plus rugueuses, car la compression axiale du joint peut aider à combler les irrégularités de surface et à créer une bonne interface d'étanchéité. Cela fait des joints axiaux une option viable pour les applications où l'obtention d'une finition de surface très lisse est peu pratique ou trop coûteuse.

Les joints radiaux nécessitent des finitions de surface plus lisses pour assurer une étanchéité adéquate et minimiser l'usure. Le contact radial entre le joint et l'arbre ou la tige peut être affecté par des irrégularités de surface, ce qui peut entraîner des fuites ou une dégradation accélérée du joint.

Présence de contaminants

Les joints axiaux sont généralement moins sensibles aux contaminants, car la compression axiale du joint peut aider à exclure ou à expulser les particules de l'interface d'étanchéité. La force d'étanchéité plus élevée des joints axiaux peut également aider à résister à la pénétration de contaminants.

Les joints radiaux, tout en restant efficaces dans de nombreux environnements contaminés, peuvent être plus vulnérables aux dommages ou à l'usure causés par les particules abrasives. Le contact radial entre le joint et la surface rotative ou alternative peut créer un chemin par lequel les contaminants peuvent pénétrer et s'accumuler, entraînant une usure accélérée du joint ou une fuite. Dans les applications hautement contaminées, des mesures supplémentaires telles que des joints racleurs d'arbre ou des dispositifs d'exclusion peuvent être nécessaires pour protéger le joint radial.