Etancheité avec section rectangulaire

[goodvibes69]

Bonjour à tous,

Je travaille actuellement sur un projet pour lequel je suis à la recherche d’une solution techno afin de réaliser une étanchéité entre un ballonnet souple et un boitier de sonde rectangulaire.

Le fichier presentation.jpg illustre mon problème :

La sonde en question se compose d’un boitier (matière plastique Peek) avec a sa base une enveloppe souple en polyuréthane (feuille de dimensions 500x500mm, ep = 50µm) jouant le rôle d’un réservoir rempli par un volume de 500mL d’eau régulé en température. Le remplissage s’effectue à l’aide d’un circuit fermé part l’intermédiaire de canaux situés sur la sonde le tout mis en mouvement à l’aide d’une pompe péristaltique. L’étanchéité entre le boitier et le ballonnet devait être réalisé à l’aide d’un joint torique monté dans une gorge rectangulaire.

Un rapide essai m’a permis de me rendre compte du très mauvais choix de conception et egalement de dimensionnement de la dite gorge (malgré le fait d’avoir sollicité l’aide d’une fameuse société spécialisée dans les joint torique pour valider mes dimensions) et du coup l’étanchéité ne fonctionne absolument pas. J’ai beau modifier la taille de mon joint (achat d’un kit de joint torique au mètre pour tester différents modèles avant de valider la dimension définitive standard) donc son périmètre, je n’arrive jamais à obtenir une bonne étanchéité, le serrage le plus important ayant lieu au niveau des rayons R20 (trop petit pour le coup) et le plus faible ayant lieu bien évidemment le plus loin de ces fameux rayons. Donc après cette magnifique erreur de ma part, je dois solutionner tout cela (l’avantage étant que dorénavant, je ne risque plus de me planter sur ce type d’étanchéité !!!) et je fais ainsi appel aux personnes éclairés qui enrichissent ce forum.

Les solutions que j’envisage sont les suivantes mais je souhaiterai avoir des avis/conseils/recommandations afin de valider celle qui sera la plus simple et rapide à mettre en place sachant que je souhaiterai éviter tout ré-usinage du boitier de la sonde si possible (faute de temps) :

1. Continuer à réaliser des JT (joint torique) ayant un périmètre encore plus petit (le dernier testé étant proche du modèle R65, soit Ø6,99x151,7) avec comme limite principale au dimensionnement : la déformation à fournir au JT pour le mettre en position sur le boitier. Mais même si je réussissais à monter un joint modèle R53 (le plus petit existant avec un diamètre de tore de 7mm environ), mécaniquement je ne pense pas pouvoir obtenir l’étanchéité voulue du fait des rayons R20.

2. Réaliser une découpe avec forme particulière (augmenter la section au niveau intéressant pour « rigidifier » et appuyer sur le JT, c’est juste une impression qu’une telle découpe irait dans le bon sens) dans une plaque d’élastomère (type EPDM)  cf. solutions.jpg. Comment bien dimensionner les galbes du joint pour bien écraser le JT ?


3. Réaliser des pièces en tôle pliée pour venir contraindre l’extérieur du JT aux endroits où la déformation est insuffisante  idem, comment bien dimensionner le pliage afin d’obtenir l’effort contraignant suffisamment le joint cf. solutions.jpg ? De plus cela va nécessiter de l’usinage pour fixer les tôles sur le boitier (à la limite je peux réaliser dans notre atelier les taraudages nécessaires)

4. Réaliser un système ayant le même rôle que celui cité ci-dessous mais où je pourrais régler l’effort permettant de contraindre suffisamment le JT et obtenir mon étanchéité  l’idée générale serait un ensemble pouvant contraindre (si possible de manière simultanée) 2 à 2 le JT sur la longueur et la largeur du boitier de la sonde sous l’action d’une vis de serrage cf. solutions.jpg. Analogie avec le cerclage des pots de peinture pour les rendre hermétique mais en ayant une géométrie rectangulaire…beaucoup plus amusant .

Je suis donc un peu bloqué pour le moment et suis ouvert à toutes remarques/avis pouvant m’orienter dans mon choix.

Merci d’avance à ceux qui prendront le temps de me lire jusqu’au bout et/ou de me répondre.

Bonne soirée à vous.
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[Zozo_MP]

Bonjour Goodvibes

Pourriez vous nous donner quelques informations complémentaires.

1°) je comprend la pièce mâle avec le JT coincé dans la gorge mais je ne vois pas la pièce disons femelle (qui serait le ballonnet souple ? ? ?)

2°) comment se fait le montage.

2bis) quelle pression dans le ballonnet (je suppose que c'est plus le poids de l'eau que la pression qui génère les fuites).

3°) si je prend la solution 4 et a condition que j'ai presque compris le problème ! il suffirait, au lieu d'utiliser une tôle, d'utiliser un feuillard en plastique (un peu comme ceux qui cercle les carton de papier photocopieuse) qui serait serré par une ou deux grenouillères. Ainsi vous auriez une tension et une étanchéité quelque soit la déformation du joint. Éventuellement un petit profil en L ou en U dans la plus grand ligne droite.

J'attends vos remarques avant de dire plus de sottises

Bon ! on ne va pas se déballonner devant un problème de fuites.

Cordialement.
.

[goodvibes69]

Bonjour Zozo_MP,

Voici des elements de réponses à vos questions :

1. en effet, je n'ai pas représenté le ballonnet sur mon schema afin de clarifier ce dernier...ce qui au final n'est pas le cas ...il faut imaginer un feuille souple en globant le boitier.

2. pour le montage, je vous renvoie au jpg illustrant mes propos.

3. pour la pression, je suis bien incapable de definir celle due au circuit de refroidissement (par la pompe). Pour le reservoir en lui même nous avons donc un volume de 500mL pour une hauteur d'eau de 40mm max (le schema montré est simplifié mais les données sont celles cités ci-dessus).

Pour en revenir aux solutions proposées, je suis favorable à la N°4. J'imagine mal un système "monobloc" pour reussir à serrer convenablement le joint torique à la fois sur la longuer et sur la largeur du boitier. D'où le système N°4 proposé sur mon précédent post.

Par contre, deux remarques importantes:
1. du fait de l'epaisseur du ballonnet, la moindre arête vive éventre aisement ce dernier.
2. encombrement disponible très reduit, il va falloir trouver des grenouillère miniature inox (chez notre ami Emile, elles ne sont pas aussi miniature que celà, mais à trouver sur le net).

Voilà, j'espère avoir été un peu plus clair.

Bonne journée à vous.

[Zozo_MP]

Bonjour

Si le ballonnet n'est pas changé trop souvent vous pouvez utiliser à la place de la grenouillère des colliers à bande tout inox. Il en existe en longueur 3 mètres à découper à la longueur.
En cherchant un peu on doit pouvoir en trouver en plastique de petite taille.

Un fois le test fait vous pouvez faire votre propre système car ce n'est ni plus ni moins qu'un engrenage avec une vis sans fin et que selon le même principe et qu'avec un peu de jus de crane on doit pouvoir réduire la taille

Regardez chez Caillau car ils sont les colliers répondant aux normes aéronautique avec notamment le tendeur inox qui est dans une gaine. Justement pour éviter de déchirer ou blesser les tuyaux et autres durites. Regardez chez le même fournisseur les collier à vis HOP qui sont pas mal car moins troués.

Regardez aussi les colliers à bande non perforés qui pourrait améliorer l'étanchéité en jouant sur l'excroissance qui est dans le diamètre intérieur.

Cordialement.

Petite grenouillère à bande
.
Chez Emile

Un de mes fournisseurs Chez Southco et ici une pas trop épaisse

[A voir en vidéo sur Futura]

[goodvibes69]

Merci Zozo_MP pour ces liens, je vais les consulter dès que possible.

Sinon, et une fois de plus, vous avez mis le doigt sur un element important que je n'avais pas précisé : le ballonnet et son joint seront mis/retiré à chaque utilisation de la sonde soit pratiquement tous les jours durant une periode de 6 mois mini. En plus il faut compter un changement de ballonet chaque semaine.

Je reviens vers vous dès que possible.

[polo974]

Le pb ne vient pas du rayon de 20, mais des cotés droits, rien ne tenant le joint vers l'extérieur.

Donc applique une force de pression périmétrique...

Mais le pb suivant sera comment assurer l'étanchéité dans tous les replis de la feuille, car si j'ai bien compris, la feuille est repliée et donc il y a trop de surface dans les "coins" et donc des plis.

Il aurai fallu descendre une cloison avec une surface de contact dans le plan de la feuille (et fermer comme on fait avec les confitures et une feuille de cellophane).

ça sent le mastic tout ça...

[goodvibes69]

Pour Zozo_MP :

Je ne vous cache pas que je suis assez sceptique sur la fonctionnalité de tel collier, j'ai bien peur de ne pas reussir à venir plaquer mon joint sur la partie longueur de mon boitier...je dois partir d'un diamètre intérieur de 245mm (tangeant au joint torique) et la fleche la plus importante à "éliminer" sera de 64mm (au centre du plus long côté du boitier), je vais sortir ma visseuse sinon je vais m'endormir donc quoiqu'il en soit, j'ai commandé un kit de cerclage inox (11mm de largeur pour la collier mais pas de ref sur l'epaisseur) de 10m donc je dois le recevoir demain matin et réaliserai donc mes essais pour commencer...qui ne tente rien n'a rien, je vous tiens au courant demain dès que l'essai aura été mené.

Pour Polo :

En effet, pour l'instant je n'ai pas encore abordé les soucis des plis multiples du ballonnet. pour ce qui est d'appliquer une force de pression perimétrique, on s'y colle en ce moment.

Merci à vous 2.

[Zozo_MP]

Bonjour

Plouf ! plouf!

la fleche la plus importante à "éliminer" sera de 64mm (au centre du plus long côté du boitier),

alors là ! ! ! je n'ai rien compris.

Sur le coté le plus long rien ne vous interdit de mettre un profil en U en plastique le collier étant à l'intérieur à peut prêt au milieu du U vous mettez un bout de néoprène ou de métal collé (ou une goupille fendue avec deux trous dans les ailes du U) pour avoir une sur-épaisseur. Ainsi le collier appui au centre et aux deux bouts. Le reste de la rigidité est assuré par le U.

Je serais vous j'essaierais de mettre deux joint toriques en parallèle dans deux gorges. Principe si tu crains une fuite alors met deux joints en série le premier arrête 90% le second 10 %.
Mais le mieux serait de ne pas mettre un joint torique du tout.

Question : en quelle matière le ballonnet ? (feuille souple c'est les confitures évoquées par polo974).

Dernière astuce (en vrac) mettre le collier à l'intérieur d'un tube de caoutchouc alvéolé. C'est la souplesse du caoutchouc qui assure les défaut de planéité dus à la feuille.

Autrement traitement radical celui là

Une couronne rectangulaire avec une gorge. Cette gorge contient un joint carré creux (ou rond beurk) qui est gonflé avec une pompe à vélo ou une petite cartouche de C0² (ça fera plus labo). Le joint en gonflant vient plaquer la feuille sur la sonde.
Avantage aucun frottement de la feuille puisqu'une fois dégonflé le passage se fait sans trop de difficulté. La feuille n'est pas blessée car en contact seulement avec du caoutchouc.
C'est une variante de la solution 4 à bien regarder.

Cordialement

[goodvibes69]

Zozo,

AU temps pour moi, j'avais mal interprété votre utilisation du collier (j'accumule les problèmes sur divers projet et suis un peu )...bref ne prenez pas compte de mon dernier post .

Au sujet de votre proposition d'un joint "gonflable", je m'étais egalement posé la même question, il suffirait ensuite de bien choisir la matière et l'épaisseur du joint rond creux afin qu'il authorise facilement une deformation. je vais contacter un de mes sous-traitant prosant ce type de joint.

Par contre, je suis un peu perdu sur l'utilisation du collier+profil U suggérée...le collier passeil me faudra 4 profils en U (car même sur le coté court de mon boitier, le joint ne plaque pas assez) en tout. Voici un jpg illustrant mes propos et retranscrivant les votres. Des sur epaisseurs sur chaque profilé pour garantir que le collier vienne bien appuyer sur le profilé U et donc sur le joint ?

[goodvibes69]

Petit oubli : l'enveloppe est en polyuréthane epaisseur 50 µm.

[polo974]

Questions qui tuent:
ça sert à quoi ?
ça doit marcher comment ?
Peut-on faire autrement ?

(car les plis, c'est pas gagnés...)

[goodvibes69]

Sans pouvoir trop m'étandre sur le sujet mais en explicitant un peu plus le pourquoi du comment, c'est une sonde de thérapie (recherche medicale) utilisant des ondes ultrasonores par le biais d'un transducteur pour detruire des tissus cibles.

Lorsque le transducteur transforme l’énergie électrique en énergie ultrasonore, cette conversion s’accompagne de pertes importantes sous forme de chaleur. L’élévation thermique du transducteur peut conduire à la déformation du matériau piézo-électrique et à la destruction de la sonde. Un circuit de refroidissement, avec une circulation continue d’eau froide dans un ballonnet entourant le transducteur permet de limiter cette élévation thermique et ainsi de protéger le transducteur. De plus, le ballonnet d’eau est nécessaire au couplage entre le transducteur et le tissu cible pour permettre la propagation des ultrasons.

A la question peut on faire autrement, je dirai oui mais cette methode est à mon sens la plus simple utilisés pour toutes nos sondes sauf que ces dernière avaient toujours des forme de révolution. Mais je suis ouvert à toute suggestion...j'avoue avoir toujours pensez prendre le temps de developper un ensemble qui pourrait se "clipper" de manière étanche pour éviter bon nombre de souci au montage (car ce fameux ballonnet doit etre monté/démonté à chaque utilisation de la sonde, on ne peut pas laisser un transducteur humide en permanence), malheureusement jamais eu le temps de m'y mettre. l'idée etant une sorte d'armature rigide avec autour une membrane fixe, transparente aux ultrasons...

[goodvibes69]

désolé pour le nombre de fautes d'orthographes dans le précédent post, c'est honteux...

[Zozo_MP]

Bonsoir

Petite idée iconoclaste est-ce qu'un simple préservatif ou deux superposés ne pourraient-ils pas remplacer la feuille.
Les préservatifs peuvent contenir 10l d'eau sans exploser et cela évite que les projets capotent.

Bref pour le U je vous ais fait un dessin rapido subito.

La pièce en bleu représente partiellement le clinquant il vient simplement tangenter toute les petits goupilles placées dans le U. Avec cette configuration vous avez un serrage par tout.
C'est simplifier il suffit d'articuler les quatre U avec des trous ayant un 1 mm de jeu et le tour est jouer cela fait un bracelet. On doit même pouvoir mettre une grenouillère plastique


Cordialement.
.

[goodvibes69]

Merci Zozo pour l'illustration.

Au sujet du preservatif, nous utilisons des enveloppes faites pour l'échographie et la plus grande existant sur le marché est fait pour s'étandre jusque'à 180mm de diamètre, on en possède et j'ai essayé mais impossible à monter donc je le coupe en 2 afin de me retrouver avec une feuille...ensuite, comme le soulignait Polo, bonjour les plis !!!

[polo974]

Allez, on fait entre le rond et le rectangle: une forme elliptique.

sinon, un emmanchement conique:
la forme mâle refaite avec une pente de qq %, et une gorge pour un joint torique fixe (ou plusieurs).
le film plastique
et enfin par dessus la forme femelle (bien rigide sur les lignes droites ou les supprimer) avec la même pente.

bref un bête assemblage en coin.

Un peu de gel (ultrason ou coiffant ) pour assurer une étanchéité dans les plis pendant quelques minutes et hop... car sauf erreur, ça doit être étanche sur une période assez courte.

[goodvibes69]

Bonjour Messieurs (ceux visés se reconnaitront ),

Je reviens enfin vers à la suite d'essais aujourd'hui pour étanchéifier mon fameux ballonnet par rapport à mon boitier rectangulaire. J'ai donc fait ce que m'aviez conseillé (cf. jpg):
- collier de serrage
- joint torique actuel
- 4 portions découpés d'un disque trainant dans notre atelier (diamètre 295mm, ep = 20mm, en PVC-U)

Et résultat parfait, pas de fuite du ballonnet !!!!

L'ennui étant qu'ayant suffisamment tiré sur la corde du point de vu finance pour la méca de ce projet, je ne peux pas réaliser un bel outillage propre et ergonomique (parce que malgré tout, celui-ci, bien que fonctionnel est comment dire pas esthétique, pas ergonomique et plutot beurk !!! mais il fonctionne)...j'aurai quand même souhaité solidariser les 4 pièces en PVC, je peux trouver une solution à mon avis avec des pièces du commerce peu honéreuse.

Voilà pour le bilan, je souhaitais simplement vous donner un retour suite à vos conseils avisés.

Merci et bonne soirée à vous.

[Zozo_MP]

Bonjour

Bravo et merci pour le retour.

Pour solidariser puisque votre pièce bleu est du pvc vous achetez au brico du coin du film PVC transparent épaisseur entre 150 et 300 micromètres et vous coller sur la tranche du diamètre extérieur avec une colle technique ou celle servant pour coller les tubes PVC de plombiers et vous aurez des charnières indestructibles pour 5 €. On peut même les thermoformer légèrement pour faire un gaufrage pour améliorer le fonctionnement de la charnière.

Cordialement

[goodvibes69]

Merci Zozo pour le conseil.

Je vais quand même faire chiffrer la réalisation de ces 4 pièces en partant d'un diamètre extérieur plus grand (ici 295mm, je vais modéliser un 400mm et/ou 500 et voir ce que cela donne sur la 3D) afin de diminuer l'ensemble et afin de soigner l'esthétique (solidariser les pièces d'une manière plus propre) et l'ergonomie. Le tout sera réalisé en prototypage rapide (frittage PA ou depose de fil ABS), je pense pouvoir sortir un outillage propre pour 100€ maxi...bref, je n'abandonne pas de suite malgré la volonté de ma hierarchie.

Je reviens vous montrer la 3D dès que cela est fait.

Bonne journée à vous.