JOINTLUB: Lubrification des Étanchéités dynamiques


L’opération JointLub s’intéresse aux problèmes de lubrification dans les systèmes d’étanchéités dynamiques (joint à lévres, garnitures mécaniques, joints hydrauliques, etc). Le principal problème est l’optimisation du compromis entre la fuite, l’usure et la fiabilité. En effet, il est nécessaire qu’un film fluide lubrifiant se forme entre les surfaces pour limiter les frottements et l’usure mais celui-ci doit être aussi mince que possible afin de limiter les fuites vers l’environnement.

 

L’épaisseur du film lubrifiant est contrôlé par de plusieurs phénomènes physiques. Leur étude constitue les thèmes prioritaires de l’opération :

Effet de surface : Les surfaces jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement des étanchéités et ceci à plusieurs échelles. La réalisation de texture macroscopique permet d’améliorer la lubrification de l’interface. A une échelle plus fine, les rugosités des surfaces interviennent dans le processus de génération de pression et de formation du film fluide, on parle alors de lubrification mixte. Enfin, les effets de capillarité, mouillabilité et glissement du fluide aux parois sont également étudiés.

 

Ecoulements multi-phasiques : La lubrification des étanchéités est réalisée avec les fluides environnants qui ne sont généralement pas des fluides purs (mélanges liquide-gaz ou fluide chargés en particules) ou des lubrifiants idéaux (fluides cryogéniques). L’étude de la lubrification en présence d’un fluide contaminé est un thème prioritaire de même que l’étude du changement de phase dans le film fluide (cavitation, vaporisation).

Couplage fluide-structure :L’épaisseur du film lubrifiant est également contrôlée par les déformations des surfaces contiguës sous l’effet des chargements thermomécaniques. Ce problème est particulièrement important pour les étanchéités en élastomère, dont le comportement est complexe (hyper-élasticité, visco-élasticité), et qui subissent de grandes déformations.

 

Pour mener à bien ses travaux, l’opération JointLub s’appuie sur la modélisation théorique et la simulation numérique mais également sur des approches expérimentales. Pour cela, l’opération dispose d’un banc d’étude des joints à lèvres ainsi qu’un tout nouveau banc d’essais pour garnitures mécaniques.

 

Evolution 3D de la température de la lèvre d’un joint

 

Banc d’essais pour garnitures mécaniques

 








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