Qu'est-ce qu'un joint à lèvres?
Un joint à lèvre est un dispositif mécanique passif utilisé pour sceller les points de sortie d'arbre de moteurs électriques et d'autres machines de sortie rotatives et alternatives. Les joints sont conçus pour exclure la poussière et l'humidité des mécanismes internes de la machine tout en ayant un effet négatif minimal ou nul sur leurs performances. La plupart des modèles de joint à lèvre se composent d'un boîtier externe rigide qui s'adapte de manière statique au capot d'extrémité de la machine et d'un élément interne flexible qui forme un joint dynamique sur l'arbre en mouvement. La partie rigide du joint est généralement constituée de métal de faible épaisseur ou de plastique résistant, et la partie flexible de différentes qualités de caoutchouc. Certains joints à lèvre ont un ressort supplémentaire enroulé dans l’élément en caoutchouc souple qui procure une pression supplémentaire autour de l’arbre, garantissant l’intégrité du joint.
La plupart des machines rotatives ou à mouvement alternatif comportent un mécanisme interne fermé qui entraîne un arbre utilisé pour transférer le travail. Dans la plupart des cas, l’arbre traverse le boîtier de la machine à une ou aux deux extrémités. Bien qu'essentiels, ces points de sortie permettent également à l'humidité et à la poussière de pénétrer dans le boîtier s'ils ne sont pas scellés. La plupart de ces machines étant par nature sensibles, cette situation n’est pas souhaitable. Sceller un arbre à rotation rapide ou à mouvement alternatif sans ajouter de frottement excessif n'est pas une mince affaire, cependant, en particulier lorsque l'usure de l'arbre et les surfaces rugueuses et inégales qui en résultent sont prises en compte.
Ce dilemme d'ingénierie est l'endroit où le joint à lèvre entre en jeu. Ces joints sont de forme circulaire, avec une ouverture au centre légèrement plus petite que l’arbre. Ils sont conçus pour être bien ajustés dans les capots d'extrémité de la machine, créant ainsi une barrière anti-poussière et d'humidité statique à la jonction du joint d'étanchéité et du bouclier. L'ouverture de la tige est flexible et, étant plus petite que la tige, elle s'étire légèrement pour la recevoir. La pression exercée par le bord intérieur du joint forme une barrière dynamique le long de la surface de la tige. Les barrières combinées scellent efficacement l'arbre en mouvement et le mécanisme interne de la machine.
La construction d'un joint à lèvre nécessite une construction en deux parties, à savoir une partie externe rigide qui appuie sur le bouclier d'extrémité et une partie interne suffisamment flexible pour accueillir l'arbre en mouvement. Ceci est généralement réalisé en formant une coupelle en acier léger ou en plastique rigide, puis en y liant chimiquement ou mécaniquement une jupe en caoutchouc souple et flexible le long de l'ouverture de la tige. Cette jupe est suffisamment solide pour exercer une pression suffisante sur l'arbre pour exclure la poussière et l'humidité, mais suffisamment souple pour supporter l'usure à la surface de l'arbre et ne pas dégrader les performances de la machine. Dans certains cas, la jupe flexible du joint à lèvre comportera un compartiment intégré dans lequel un ressort hélicoïdal circulaire est inséré, contribuant en outre à l’étanchéité de l’arbre.