Les joints à lèvres à ressort sont utilisés depuis de nombreuses années. Les joints à lèvres à ressort sont utilisés de la même manière que les joints en élastomère conventionnels , tels que les joints toriques . Les joints en élastomère échouent souvent en raison de conditions qui se produisent souvent dans leur environnement de fonctionnement, telles que la corrosion chimique, les températures extrêmement élevées ou basses, l'extrusion, la friction ou la compression. Cependant, les joints à lèvres élastiques ont des structures différentes et ne fonctionnent pas comme les élastomères conventionnels pour éviter la cause d'une telle défaillance du joint. Ces joints à lèvre ressort comprennent une chemise en polymère haute performance associée à un ressort métallique ou dispositif similaire. Ces joints conviennent à diverses applications, telles que les joints de tige et de piston, les joints faciaux et les joints d'arbre rotatifs.

La conception de base du joint à lèvre à ressort comprend deux composants : une chemise en forme de U en matériau d'étanchéité polymère haute performance et un dispositif de chargement à ressort en métal. La chemise en forme de U est actionnée par pression, de sorte que la pression du fluide contenu dans l'élément d'étanchéité alimente la lèvre d'étanchéité, forçant la surface d'étanchéité de la lèvre contre le matériel d'accouplement. Lorsque la pression du fluide augmente, la charge sur la lèvre d'étanchéité augmente également pour améliorer le contact final avec le joint. La chemise est usinée plutôt que moulée par injection, de sorte que le contour extérieur du joint peut être facilement amélioré pour un contour de surface spécifique. Grâce aux matériaux polymères et aux chemises usinées, ces joints à lèvres à ressort conviennent à presque toutes les applications.

Le ressort du joint à ressort est disposé dans la chemise pour fournir la force de décalage à la lèvre d'étanchéité. Les ressorts sont généralement en acier inoxydable. Lorsque la pression du fluide est insuffisante pour décaler la lèvre d'étanchéité, le ressort fournit toute la charge nécessaire pour décaler la lèvre d'étanchéité par rapport au matériel environnant. De plus, le ressort compense les variations de tolérance du presse-étoupe et l'usure normale des joints. En tant que dispositif de chargement de joint, les ressorts métalliques sont plus précis que les autres dispositifs utilisés pour contrôler le frottement, tels que les joints toriques en élastomère. Trois types de ressorts métalliques sont couramment utilisés : les ressorts en porte-à-faux, les ressorts hélicoïdaux inclinés et les ressorts hélicoïdaux. La charge nominale des ressorts requise pour une application particulière peut être ajustée en fonction des exigences de frottement linéaire ou de couple de l'application.

Le matériau de la gaine présente plusieurs caractéristiques typiques : faible frottement, utilisation à grande vitesse, compatibilité chimique générale, capacité à basse et haute température, haute pression et élasticité permanente, anti-vieillissement, corrosion et déformation permanente par compression. Il existe plusieurs types de polymères qui fournissent ces propriétés : la résine de polytétrafluoroéthylène (PTFE), d'autres polymères fluorés tels que les copolymères éthylène/tétrafluoroéthylène (ETFE), les composés d'élastomère thermoplastique (TPE), les composés de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé (UHMWPE) et les composés à haut module. thermoplastiques tels que le polyétheréthercétone (PEEK).

Cependant, dans les applications où des fluides corrosifs existent à proximité des bagues d'étanchéité, même l'acier inoxydable de la plus haute qualité peut être corrodé. Si le matériau du ressort se détériore au point qu'il ne contribue plus à l'étanchéité de la bague d'étanchéité, une défaillance de l'étanchéité peut se produire. Les environnements corrosifs sont également destructeurs pour les matériaux élastomères. Bien qu'il soit connu que les ressorts sont intégrés dans des joints en élastomère pour retenir les ressorts, cette méthode ne fournit une protection des bords que pour les environnements corrosifs. De plus, l'incorporation de ressorts dans le polymère limitera l'efficacité des ressorts et nécessitera la fabrication de joints en polymère par moulage par injection plutôt que par des procédés de traitement et de fabrication plus précis.

Par conséquent, une étanchéité à l'environnement de corrosion plus efficace est nécessaire.