Systèmes d'étanchéité des vérins de levage
NBR · PTFE · Polyuréthane
Guide de sélection

JOINT DE TIGE
Dynamique · Externe

Empêche les fuites de fluide hydraulique le long de la tige du vérin de levage vers l'extérieur. Le joint de tige est le joint le plus visible ; toute défaillance entraîne une fuite externe visible. Il est soumis à la pression maximale du système lors de l'extension et doit rester parfaitement étanche même après des centaines de milliers de cycles dynamiques. Le principal mécanisme d'usure est l'abrasion due aux particules de contamination entraînées par la surface de la tige sur la lèvre du joint.

JOINT D'ESSUIE-GLACE
Dynamique · Contamination

Le joint extérieur, situé à l'entrée de la tige dans le presse-étoupe, a pour fonction d'éliminer les impuretés de la surface de la tige lors de sa rétraction, avant qu'elles n'atteignent le joint d'étanchéité de la tige. Le racleur du vérin de levage n'assure pas l'étanchéité à la pression hydraulique ; il empêche la pénétration d'impuretés extérieures. Un racleur défectueux ne provoque aucune fuite visible, mais endommage rapidement le joint d'étanchéité de la tige situé en aval. De nombreuses défaillances prématurées de joints d'étanchéité de tige sont en réalité dues à un racleur défectueux ayant permis l'infiltration de particules abrasives.

JOINT DE PISTON
Dynamique · Interne

L'étanchéité du joint de piston du vérin de levage empêche le fluide hydraulique de contourner le piston, côté chapeau vers côté tige. Une défaillance de ce joint ne provoque pas de fuite externe, mais un contournement interne, se traduisant par une vitesse de levage réduite sous charge, une incapacité à maintenir la position et une durée de fonctionnement excessive de la pompe. Le joint de piston fonctionne dans un environnement lubrifié en continu, ce qui lui confère une durée de vie supérieure à celle du joint de tige dans la plupart des applications.

JOINTS STATIQUES
Joints toriques · Joints d'étanchéité des ports

Les joints toriques assurent l'étanchéité des raccords de ports, des filetages de retenue de presse-étoupe et des joints de bouchons d'extrémité. Les joints statiques du vérin de levage ne subissent aucun mouvement de glissement ; ils sont étanches entre des surfaces fixes sous compression continue. Ces joints statiques présentent la plus longue durée de vie des quatre types de joints et tombent rarement en panne isolément ; lorsqu'ils tombent en panne, c'est généralement en raison de cycles thermiques provoquant une déformation rémanente, ou d'une incompatibilité chimique entraînant un gonflement ou une fissuration.

Excellente résistance aux huiles minérales. Le NBR a été spécialement conçu pour résister aux fluides à base de pétrole utilisés dans la plupart des systèmes de vérins de levage. Il présente un gonflement et une dégradation minimes lorsqu'il est immergé dans de l'huile hydraulique ISO 46 ou ISO 68 pendant des périodes prolongées ; le taux de gonflement est généralement inférieur à 51 TP3T en volume, ce qui est compatible avec la conception du presse-étoupe sans risque de fuite.

Bonne compressibilité et conformabilité. La dureté modérée du NBR (70–90 Shore A) lui permet de s'adapter aux irrégularités mineures de la surface de la tige et de l'alésage, maintenant ainsi une étanchéité même lorsque la surface de la tige ou de l'alésage présente de légères marques d'usinage ou des motifs d'usure précoces qui permettraient à un matériau d'étanchéité plus dur de fuir.

Limitations au-dessus de 100°C. Lorsque la température à l'interface du joint (température du fluide plus échauffement par frottement) dépasse 100 °C, le NBR subit un vieillissement accéléré. L'élastomère s'oxyde, perd de son élasticité et des fissures superficielles apparaissent. Dans les applications à cycles élevés où l'échauffement par frottement au niveau du joint de tige peut augmenter la température du fluide de 20 à 40 °C, la température limite d'utilisation du NBR peut être atteinte même dans des systèmes où la température du réservoir semble normale.

Cause première: Un joint racleur défectueux ou sous-dimensionné permet aux contaminants abrasifs d'atteindre le joint de tige. Ce problème est souvent associé à un nettoyage insuffisant de la tige. Réparer: Remplacer l'essuie-glace par un modèle à double lèvre en PU avec racleur métallique ; mettre en œuvre un protocole d'essuyage quotidien de la tige ; remplacer le joint de tige par un joint en PU 92–95 Shore A pour une meilleure résistance à l'abrasion.

Cause première: Le jeu diamétral entre le piston et l'alésage est trop important compte tenu de la dureté du matériau du joint à la pression de service, ce qui provoque l'extrusion du joint dans l'espace. Ce problème est fréquent sur les cylindres anciens où l'usure de l'alésage a augmenté le jeu, ou lorsque des joints NBR sont utilisés à une pression supérieure à leur pression nominale. Réparer: Mesurez le jeu et comparez-le à la valeur d'extrusion indiquée par le fabricant du joint ; optez pour un joint en PU plus dur ou ajoutez une bague de renfort en PTFE.

Cause première: Température de fonctionnement prolongée supérieure à la température maximale admissible du matériau d'étanchéité. L'échauffement par frottement à l'interface du joint de tige dépasse souvent la température du fluide de 20 à 40 °C, ce qui signifie qu'un système fonctionnant à « 90 °C » peut détruire les joints de tige en NBR à 110-130 °C. Réparer: Mesurez la température de la tige directement au point d'entrée du presse-étoupe ; si elle dépasse constamment 100 °C, passez au FKM ou augmentez la capacité de refroidissement.

Cause première: Le matériau du joint est incompatible avec le fluide hydraulique ; le symptôme classique est une défaillance rapide du joint immédiatement après une vidange d’huile hydraulique ou l’ajout d’additifs. Le NBR est particulièrement sensible aux fluides à base d’esters de phosphate ; le PU aux fluides eau-glycol. Réparer: Vérifiez la compatibilité du matériau du joint avec les spécifications du fluide ; optez pour du PTFE ou du FKM pour une compatibilité universelle avec les fluides.

Q 01

Puis-je installer un kit de joints en polyuréthane dans un cylindre qui était auparavant équipé de joints en NBR ?

Oui, à condition que les dimensions du presse-étoupe soient dans la plage de tolérance de fabrication du joint PU, ce qui est le cas pour la plupart des presse-étoupes standard de vérins de levage. Les joints de vérin de levage en PU sont disponibles dans les mêmes dimensions de section nominale que les joints en NBR et peuvent être installés directement dans la même gorge de presse-étoupe. Le seul point à prendre en compte est le jeu du presse-étoupe : le PU est légèrement plus dur que le NBR et a une résistance à la compression légèrement inférieure. Si la gorge de presse-étoupe atteint sa limite d'usure, le joint en PU risque de ne pas atteindre la pression de contact d'étanchéité maximale qu'un joint en NBR obtiendrait dans la même gorge. Avant toute modification, faites mesurer l'alésage du presse-étoupe et comparez-le aux spécifications dimensionnelles du fabricant du joint. Pour les vérins de levage présentant une usure connue de l'alésage ou de la tige, une évaluation dimensionnelle est recommandée avant de choisir le matériau du joint pour le kit de remplacement.

Q 02

Pourquoi la fuite externe de mon vérin de levage cesse-t-elle après la vidange d'huile, mais réapparaît-elle quelques semaines plus tard ?

Ce phénomène – fuite qui cesse après une vidange puis réapparaît – est un indicateur classique d'incompatibilité chimique entre le matériau du joint d'origine et un additif ou une contamination accumulée dans l'huile usagée. Lors d'une vidange, l'agent contaminant est éliminé et le joint retrouve temporairement sa taille fonctionnelle. Cependant, dès que la nouvelle huile se charge des mêmes contaminants présents sur les parois du réservoir, les circuits et les surfaces des composants, la dégradation reprend. La méthode de diagnostic appropriée consiste à prélever un échantillon d'huile avant et après la vidange et à le faire analyser afin de déterminer la composition des additifs et le type de contamination. Si l'huile usagée contenait des additifs à base d'esters de phosphate (souvent ajoutés pour prévenir la corrosion dans les systèmes mal entretenus), les joints en NBR se dégraderont quelle que soit la fréquence de leur remplacement ; il est alors recommandé d'opter pour des joints en FKM ou en PTFE.

Q 03

Comment savoir quand remplacer les joints préventivement plutôt que d'attendre qu'une fuite se produise ?

Le choix entre le remplacement préventif et réactif des joints d'étanchéité des vérins d'ascenseur dépend des conséquences d'une panne imprévue. Pour tout vérin d'ascenseur où du personnel travaille sur ou sous la plateforme, le remplacement préventif à intervalle fixe est la seule solution acceptable : attendre l'apparition d'une fuite visible signifie que le joint est déjà défectueux et que la chute de pression qui en découle provoque une descente incontrôlée de la plateforme. Pour les vérins d'ascenseur d'équipements non destinés au personnel, la comparaison des coûts entre le remplacement préventif et l'arrêt de production planifié, d'une part, et la réparation d'urgence et l'arrêt de production imprévu, d'autre part, penche généralement en faveur du remplacement préventif entre 70 et 80 % de la durée de vie estimée du joint. En règle générale, si le coût d'un kit de joints est inférieur à deux heures d'arrêt machine, il est toujours plus économique d'opter pour un remplacement préventif à intervalle fixe.

Q 04

Quel état de surface est requis sur la tige et l'alésage pour que les joints en PTFE fonctionnent correctement ?

Les joints de vérin en PTFE exigent des tolérances de finition de surface plus strictes que les joints élastomères, car le PTFE ne peut épouser élastiquement les irrégularités de surface. Pour la surface de la tige en contact avec un joint de tige en PTFE : Ra 0,1–0,4 µm (4–16 µin) avec une finition chromée dure d’une dureté minimale de 45 HRC ; le sens de la stratification doit être circonférentiel et non axial. Pour l’alésage en contact avec un joint de piston en PTFE : Ra 0,2–0,8 µm (8–32 µin) avec une finition rodée présentant un quadrillage retenant l’huile pour la lubrification. Si la surface de la tige ou de l’alésage présente des valeurs de Ra supérieures à ces plages (rayures, piqûres ou usure du chrome), les joints en PTFE ne garantiront pas une étanchéité parfaite, quelle que soit leur qualité. Dans ce cas, il est nécessaire soit de rechromer et de rectifier la tige, soit d’opter pour des joints en polyuréthane (qui tolèrent des surfaces plus rugueuses).