Études de cas

Solution d'étanchéité pour la régulation de l’hydrogène dans des systèmes de propulsion basés sur des piles à combustible

Enjeu
L'hydrogène sous des pressions extrêmement élevées, supérieures à 800 bars, doit être étanchéifié de manière dynamique dans les vannes de régulation de pression des réservoirs à commande électrique (Fuel Cell Electrical Valves).

Solution
L’étanchéité de la valve de régulation/la tige de piston, avec un profil d’exigences des plus variés et des pressions extrêmes (jusqu’à 800 bar), est assurée grâce à une solution de joint en U à ressort spéciale, réalisée au moyen de matériau PTFE optimisé pour cette application.

Résultat
La conception du design orientée vers l'espace de montage du client offre aux fabricants de vannes une solution d'étanchéité universelle. Ce joint de tige de piston répond à toutes les exigences fonctionnelles, comme par ex : Stabilité à la pression, résistance aux produits chimiques et à la température ainsi qu'à l'usure.

La transformation du monde automobile vers l'électrification présente de nouveaux défis techniques. Un aspect de la solution de mobilité de demain est la production d'électricité au moyen d'hydrogène "vert". L'hydrogène "vert" en tant que source d'énergie stockable et transportable est considéré comme une partie de la solution pour la mobilité de demain.

La manipulation de l'hydrogène présente de grands défis, comme les hautes pressions nécessaires pour le stockage dans le réservoir. Ces pressions sont amenées à un niveau de circulation optimal lors de la conversion de l'énergie. Cela signifie que les interfaces des vannes doivent être parfaitement étanches afin d'éviter toute accumulation dangereuse de fluides. Pour cette application spécifique au client, la matière plastique haute performance optimisée à base de PTFE assure l'étanchéité de l'interface de la vanne. Le développement du produit a en outre permis de répondre aux exigences en matière de stabilité à la pression, de résistance aux fluides et de facilité de montage avec un encombrement minimal. Il en résulte une solution d'étanchéité simple mais exigeante, qui répond aux besoins du client d'un point de vue technique et économique.

D’autres matériaux d’étanchéité hautes performances et modèles de conception pour les applications de l’hydrogène sont disponibles pour des applications similaires spécifiques aux clients. Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: automotive[at]elringklinger.com

Réduction des émissions et de la consommation grâce à des joints en plastiques hautes performances destinés à des pompes à carburant haute pression

Enjeu
Les pompes à carburant à piston haute pression, qui génèrent des pressions atteignant jusqu’à 500 bar (pour l’essence) et 2700 bar (pour le diesel), doivent garantir des fuites minimales des deux côtés tout en séparant les fluides (carburant/huile moteur) et atteindre la durée de vie requise du moteur.

Solution
Un système d’étanchéité dynamique prenant la forme d’un joint en U à ressort double effet, doté d’une bague de guidage fabriquée à partir d’une composition hautes performances. Ce système d’étanchéité fournit des performances uniques sur toute la plage de température, de -40 °C à +180 °C, pour l’éventail entier d’exigences dynamiques de même qu’avec des carburants de substitution.

Résultat
Le système d'étanchéité multifonctionnel offre aux fabricants de pompes une solution facile à monter et économique. La conception spéciale du joint a permis d’optimiser la combinaison des composants et de réduire ainsi le coût global du système.

Le secteur automobile est soumis à des changements massifs avec pour objectif le "zéro émission". L'électromobilité est au cœur du changement à long terme. En ce qui concerne les effets réalisables à court terme sur les flottes, les moteurs à combustion ont également leur importance et offrent des potentiels.

L'optimisation du processus d'injection permet d'augmenter l'efficacité du moteur et de réduire encore les émissions. Ces optimisations ont également une influence sur le système d'étanchéité de la pompe haute pression, dont le développement est décrit dans cette étude de cas. Le résultat de l'optimisation des matériaux et du design est un système d'étanchéité plus stable en pression, avec toujours un taux de fuite le plus faible possible et l'utilisation de carburants alternatifs. Ce système d'étanchéité haute performance résistant à l'usure pose de nouveaux jalons dans les conditions difficiles des pompes à piston hautement dynamiques (jusqu'à environ 5 m/s).

Notre efficacité orientée qualité et notre approche rentable, combinées à des méthodes de fabrication de pointe, parviennent à convaincre nos clients partout dans le monde. Vous trouverez ici d’autres exemples d’applications liés à la catégorie Powertrain Fuel.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: automotive[at]elringklinger.com

L’échangeur thermique Thermo-X™ comme élément clé des installations de production pour les énergies renouvelables

Enjeu
Lors de la gravure chimique par voie humide de plaquettes de silicium pour le photovoltaïque, les acides mixtes agressifs génèrent de la chaleur de réaction qui doit être évacuée au cours du processus.

Solution
Le mélange d’acides est pompé et traverse le circuit d’un échangeur thermique à faisceau tubulaire Thermo-X™ en PVDF pour être refroidi à contre-courant par un circuit d’eau de refroidissement.

Résultat
L’échangeur thermique Thermo-X™ assure un refroidissement permanent et la gravure chimique peut ainsi avoir lieu dans la plage de température optimale. Ceci garantit un déroulement parfait de la fabrication des tranches et renforce l’efficacité des installations de production.

Grâce à une conception spécifique à l'application, ElringKlinger a déterminé la taille optimale de l'échangeur thermique nécessaire au processus de refroidissement et l'a construit conformément à la directive sur les équipements sous pression. Pour garantir la rentabilité, les principaux composants sont fabriqués par moulage par injection. Outre les avantages de coûts qui en résultent, on obtient également des améliorations de la qualité de la surface, ce qui réduit la contamination par des particules de l'échangeur de chaleur et donc de l'installation de production.

Vous trouverez ici de plus amples informations sur les différents modèles de l’échangeur thermique Thermo-X™.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: chemie-prozesstechnik[at]elringklinger.com

Protection des capteurs par des plastiques hautes performances dans les liquides agressifs pour les applications agro alimentaires

Enjeu
Notre client était à la recherche d'un enrobage pour des capteurs de température métalliques afin de les rendre étanches à un environnement agressif contenant de l'acide lactique.

Solution
Le recours à des plastiques hautes performances à la fois soudables, résistants à l’acide lactique et agréés pour l’usage alimentaire a permis d’élaborer une solution parfaitement adaptée aux besoins du client.

Résultat
Le client a ainsi la garantie que le capteur est protégé de son environnement et reste intégralement opérationnel. L’interaction du matériau et le design permet d’éviter toute contamination par des germes et d’assurer la qualité du processus.

Les plastiques hautes performances à base de fluoropolymères sont parfaitement adaptés à une utilisation dans le secteur alimentaire. Ils ont la propriété d'être inertes et sont donc physiologiquement inoffensifs. La bonne propriété anti-adhérente des surfaces permet de lutter contre les impuretés et la contamination par des germes de part le fait que les contours sont faciles à nettoyer.

En l’occurrence, notre client recherchait un matériau qui, en plus des agréments alimentaire habituels selon GMP, FDA, (UE) 10/2011, (CE) 1935/2004 et (CE) 2023/2006, répond également à la norme 3A Sanitary. Des critères indispensables pour protéger le capteur utilisé en contact avec de l’acide lactique. L’enveloppe plastique du capteur a été conçue conformément aux règles de conception hygiénique, lesquelles exigent d’éviter les espaces morts, les dégagements, les bords tranchants et les surfaces rugueuses.

Le défi consistait à relier plusieurs composants en plastique pour parvenir à envelopper le capteur malgré sa géométrie hétérogène, ce qui a été réalisé en utilisant des plastiques soudables à haute performance. La solution produit, développée en collaboration avec le client, assure la protection du capteur dans un environnement difficile sans compromettre sa sensibilité.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: food-pharma[at]elringklinger.com

Solution d'étanchéité spéciale pour les moteurs hautes performances des outils électriques chirurgicaux

Enjeu
Production d'un joint qui, d'une part, satisfait à toutes les exigences techniques spécifiques au client et, d'autre part, répond aux exigences des autorités d'approbation des dispositifs médicaux de la FDA. De plus, le processus de fabrication est soumis à la norme médicale DE EN ISO 13485.

Solution
Pour l’utilisation dans un moteur électrique destiné à des instruments chirurgicaux électroportatifs, ElringKlinger a développé en collaboration avec le client une bague d’étanchéité hautes performances ElroSeal™ dotée d’une lèvre d’étanchéité et de matériaux spécialement conçus pour le génie médical.

Résultat
Grâce à la bague d’étanchéité hautes performances ElroSeal™, le client est en mesure de respecter les normes de qualité et de sécurité qui sont cruciales pour l’usage médical et sa validation.

Lors de la fabrication de dispositifs et de composants médicaux, il est absolument primordial de se conformer à l’ensemble des normes médicales pertinentes. Les composants utilisés et les propriétés de leurs matériaux doivent être médicalement sûrs, stérilisables plusieurs fois et satisfaire par ailleurs aux exigences médicales de la FDA, de la directive RoHS et du règlement REACH.

Les instruments électroportatifs et leurs moteurs atteignent des vitesses de rotation de plusieurs milliers de tours par minute et mettent les joints à rude épreuve. Pour cette application, ElringKlinger a développé un système d'étanchéité qui répond aux exigences des clients pour un faible coefficient de frottement, une résistance élevée aux fluides et à la température, et des spécifications de stérilisation strictes de 1 000 cycles. Ce joint hautes performances se caractérise notamment par sa longévité, assurée grâce à des matériaux soigneusement sélectionnés.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: 
lifescience[at]elringklinger.com

Membranes hautes performances

Enjeu
La fabrication des semi-conducteurs fait entre autres l’objet d’exigences particulièrement complexes concernant les forces d’arrachement axiales des composants à relier avec du PTFE. Dans ce domaine, ce sont principalement les membranes qui doivent répondre à des critères très difficiles. Ainsi, la membrane doit être conçue de manière à exclure impérativement tout risque de contact de l’insert avec le fluide.

Solution
Grâce à la sélection de matériaux appropriés, il est possible de fabriquer une membrane conforme aux exigences en recourant au processus de fabrication par estampage.

Résultat
Le processus de fabrication par estampage des membranes permet d'augmenter la capacité de charge des assemblages de composants par insertion et d'éviter le contact avec le fluide. Il a ainsi été possible d'augmenter de manière significative les forces d'extraction axiales du composant à assembler.

Les exigences envers les membranes augmentent continuellement. Dès que celles-ci ne résistent pas aux sollicitations mécaniques et chimiques dans les systèmes fermés, des contaminations se produisent. De telles contaminations entraînent des défaillances qui sont liées à des coûts énormes. Parallèlement, les composants sont soumis à différentes réglementations et à des exigences supplémentaires. Dans ce contexte, l'accent est généralement mis sur les domaines suivants:

  • Domaine des denrées alimentaires selon (UE) 10/2011 et FDA 21 § 177.1550
  • Domaine médical selon USP classe VI et ISO 10993-5
  • Technologies des semi-conducteurs (eau ultra-pure, produits chimiques agressifs)

ElringKlinger Kunststofftechnik a réussi à développer des membranes qui, tout en respectant des réglementations strictes, répondent aux contraintes mécaniques et chimiques requises.

Cela est possible grâce à une liaison durable entre la couche de PTFE et le composant correspondant. Grâce au perfectionnement de cette liaison, les forces d'extraction axiales ont presque doublé. Ces propriétés essentielles permettent de réaliser des mouvements dynamiques de la membrane, ce qui élargit considérablement son champ d'application.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: maschinenbau[at]elringklinger.com

Joints hautes performances pour modules thermiques

Enjeu
Etanchéité d'une vanne de régulation dans la zone du circuit de refroidissement principal pour les moteurs à combustion et hybrides. Etanchéité dynamique et statique optimale avec des coefficients de frottement minimaux sur une plage de températures de -40°C à +140°C et un kilométrage de 300.000 km du véhicule.

Solution
En raison de la géométrie concernée ainsi que des faibles forces de frottement exigées en plus de l’étanchéité, seul un corps d'étanchéité en Moldflon® injecté, combiné à un support à ressort était envisageable.

Résultat
La solution d'étanchéité "plug-and-place" réunit les fonctions d'étanchéité statique et dynamique en un seul composant. La fusion des composants a permis de simplifier considérablement le concept de montage du client et de réduire considérablement le risque d'erreurs de montage/d'interfaces de fuite.

La géométrie des composants à rendre étanche et les exigences spécifiques pour la vanne de régulation du circuit de refroidissement principal ont posé différents défis: résistance au fluide de refroidissement, résistance à des températures de -40 °C à +140 °C, réduction des fuites dynamiques à un minimum, durée de vie de 300 000 km de fonctionnement, compensation des tolérances jusqu’à 7 dixièmes, étanchéité statique sans joint élastomère supplémentaire.

Sur la base de la géométrie choisie par le client, un corps d'étanchéité en Moldflon® MF10010 a été conçu. Ce matériau permettait une certaine liberté de conception grâce au moulage par injection, tout en offrant des avantages économiques en termes d'utilisation des matériaux.

Afin de garantir la fonction d'étanchéité pendant la durée de vie et la plage de température, le joint nécessitait une force élastique qui assurait l'étanchéité statique et dynamique de manière fiable tout en maintenant une force relative constante avec la surface de roulement opposée.

La solution adoptée s’inspire du système de joint en U à ressort proposé par Elring. Afin de pouvoir mettre en œuvre ce principe pour l’application prévue, il a été nécessaire d’adapter l’effet de la force du ressort aux spécificités de l’espace de montage disponible. Un procédé spécial a dû être mis au point pour le montage du ressort afin de pouvoir assurer l’étanchéité. Celui-ci garantit au client une étanchéité optimale sans altération des forces de réglage de la valve, y compris avec des valeurs de tolérance critiques.

Le nouveau concept d'étanchéité a permis de réduire le nombre de composants et donc les risques d'erreurs de montage et de problèmes de fuites. Ces améliorations, ainsi que l'avantage économique/écologique de la solution d'étanchéité "Plug and Place", ont permis de satisfaire pleinement le client.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à: automotive[at]elringklinger.com

Assemblage de groupe de capteurs

Enjeu
La principale difficulté consistait à fabriquer un composant destiné à la mesure capacitive de niveau de remplissage en respectant les exigences en vigueur dans l’industrie agroalimentaire, telles que BPF, FDA, (UE) 10/2011, (CE) 1935/2004 et (CE) 2023/2006. La conformité aux règlements indiqués faisait partie des consignes fondamentales s’appliquant à l’ensemble des matériaux et composants utilisés.

Solution
Développement en collaboration avec le client et mise en œuvre par ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH de toutes les normes ou directives imposées.

Résultat
Au terme d’un travail de développement mené en commun, nous avons pu remettre au client, avec les emballages appropriés, un groupe entièrement assemblé conforme aux normes imposées. Tous les composants sont fabriqués ou transformés en interne, ou proviennent de fournisseurs validés et certifiés.

Dans le cadre de la production d’aliments tout comme dans le domaine du génie des procédés, une surveillance continue des processus est indispensable pour atteindre le haut niveau de qualité et de sécurité exigé. Le matériau PTFE est fréquemment utilisé pour ces applications en raison de son excellente compatibilité avec les denrées alimentaires et de ses propriétés anti-adhérentes, et ce, tout en offrant une grande résistance aux fluides agressifs.

Grâce à notre longue expérience en tant que fournisseur de l'industrie alimentaire dans le domaine des capteurs, nous avons soutenu notre client dans le développement et la fabrication d'un capteur de niveau capacitif pour les zones en contact avec les aliments. Au cours de cette étroite collaboration, le portefeuille de produits du client a pu être élargi ou complété par le domaine d'application de la mesure du niveau de remplissage.

Afin d'offrir au client une valeur ajoutée supplémentaire dans sa chaîne d'approvisionnement, nous nous procurons, outre la fabrication des composants en plastique, divers autres composants que nous confectionnons et assemblons dans un module. L'assemblage final est effectué sur nos sites certifiés BPF et répond aux prescriptions déjà mentionnées.

Nous fournissons depuis déjà des décennies à nos clients des composants tels que des enveloppes ainsi que des composants sous gaine, thermorétractable ou non, et soudés destinés aux applications des capteurs. Nous serions heureux de vous aider vous aussi à développer et élargir votre gamme de produits.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à:
maschinenbau[at]elringklinger.com

Le joint d'arbre radial ElroSeal™ à boîtier moulé par injection pour le réglage de la voilure des avions

Enjeu
Les avions modernes disposent de mécanismes de réglage ultra-complexes indispensables à la sécurité durant le vol ainsi qu’à l’atterrissage. La protection de ces unités d’actionnement des volets et des becs de bord d’attaque, d’une importance critique pour la sécurité, fait l’objet d’exigences strictes. Il est donc nécessaire de recourir à des systèmes de joints innovants et fiables pour protéger les mécanismes de la pénétration de matières extérieures telles que l’eau, la glace et les salissures.

Solution
Pour assurer la protection des actionneurs, ElringKlinger a utilisé comme base de développement la lèvre d’étanchéité PTFE combinée à un boîtier d’aluminium anodisé, un type de joint qu’il proposait déjà, pour aboutir à la bague d’étanchéité ElroSeal™ fabriquée par moulage par injection.

Résultat
L’aboutissement de cette démarche est la « bague d’étanchéité à moulage par injection ». Ce joint innovant se compose d’un boîtier moulé par injection et renforcé de fibres de verre combiné à une lèvre d’étanchéité fabriquée à partir d’une composition de PTFE. Le boîtier en plastique renforcé réduit le poids de la pièce de 40 % et permet une production plus rapide et plus flexible que le concept de joint existant.

Les géométries d'ailes mobiles se sont imposées dans l'aviation et sont indispensables aux machines ultramodernes d'aujourd'hui. Cette zone critique pour la sécurité doit être protégée de l'entrée de fluides externes provenant de l'environnement afin de vous offrir une sécurité et une fiabilité maximales dans les airs.

L'année dernière, nous avons pu démontrer notre savoir-faire dans le cadre d'un projet pour l'un de nos clients dans le domaine du transport aérien de passagers. L'objectif était de développer notre concept d'étanchéité existant, composé d'une lèvre d'étanchéité en PTFE haute performance et d'un boîtier en aluminium anodisé, pour les actionneurs de réglage des ailes d'avion.

Pour parvenir à cet objectif, nous avons examiné plusieurs pistes de solution avec différents matériaux de boîtier. Parallèlement au défi posé par la résistance aux graisses de protection contre l’usure ainsi que la vaste plage de température d’utilisation, de -54 °C à +90 °C, la solution élaborée apporte une réponse technique à de multiples autres exigences.

L’aboutissement de ce travail de perfectionnement est la « bague à lèvre à moulage par injection ». Cette bague d’étanchéité ElroSeal™ est fabriquée à partir d’une composition de PTFE hautes performances, utilisée pour former la lèvre d’étanchéité, et d’un plastique résistant aux fluides renforcé de fibres de verre, moulé par injection autour de la lèvre d’étanchéité. En comparaison avec le type de joint à boîtier d’aluminium utilisé comme point de départ, le boîtier en plastique renforcé de fibres de verre réduit de 40 % le poids total. Malgré cela, les performances d’étanchéité restent tout aussi élevées. En outre, le nouveau type conçu peut être fabriqué plus rapidement et permet d’assurer une agilité de production tout en atteignant un haut niveau de reproductibilité.

Merci d’adresser vos demandes pour cette solution produit à:
luft-raumfahrt[at]elringklinger.com

ElroSeal™ E - Le joint d'arbre rotatif à lèvre innovant du secteur automobile

Enjeu
Le développement des moteurs/propulsions électriques se concentre actuellement sur une augmentation de la vitesse de rotation combinée à une perte de puissance réduite pour un kilométrage maximum.

Solution
ElringKlinger Kunststofftechnik a développé une nouvelle gamme de produits qui répond à ces exigences accrues et offre au client encore plus de marge de manoeuvre pour les défis du futurs.

Résultat
Grâce à la mise en œuvre d’une conception innovante et au recours à des matériaux et des procédés de fabrication innovants, le client peut atteindre des vitesses périphériques jusqu’à 50 % plus élevées tout en minimisant la perte de puissance à un faible niveau. Il est ainsi possible de renforcer encore l’efficacité des essieux électriques et d’accroître le kilométrage.

Sous l’effet des mutations que connaît l’industrie automobile en matière de technologies de propulsion, on assiste à une croissance constante de l’expérience, des progrès et des exigences dans le domaine des essieux électriques. ElringKlinger Kunststofftechnik a alors été contacté pour savoir dans quelle mesure il pouvait proposer un joint haute performance pour l'étanchéité de l'essieu moteur électrique, dépassant jusqu'à 50% les exigences habituelles du marché en termes de vitesse de rotation et de kilométrage total.

Une étroite collaboration avec des spécialistes des produits, des matériaux et des processus a ainsi donné le jour à une nouvelle génération de joint d'arbre rotatif à lèvre à base de PTFE. Une nouvelle gamme de produits plus performants aujourd’hui disponible sous la marque « ElroSeal™ ». Cette création a permis de répondre aux nouvelles exigences du client et d’augmenter nettement les performances réalisables dans ce domaine d’interface d’application.

Vous trouverez ici de plus amples informations sur ElroSeal™.

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automotive[at]elringklinger.com

Systèmes optimisés de bague radiales d'étanchéité pour compresseurs à vis

Enjeu
Le joint de secours d’un système d’étanchéité pour compresseurs à vis a cédé en très peu de temps. Sa défaillance a provoqué une très grosse fuite d’huile sur le compresseur. La fuite est due à une défaillance prévisible du joint primaire ainsi qu’à un système de retour antifuite inefficace. De ce fait, le joint de secours a été exposé à la pression du système, pour laquelle il n’est cependant pas conçu.

Solution
ElringKlinger a rapidement identifié le problème et a équipé le joint de secours d'une extension de soutien, de sorte que le fonctionnement sûr soit maintenu même en cas de défaut du joint primaire, sans que les conditions d'application ne soient modifiées.

Résultat
Le joint secondaire amélioré a fait ses preuves dans de nombreux tests au banc d'essai et est fabriqué en série avec succès par ElringKlinger dans le monde entier.

Les exigences posées aux modules et aux sous-ensembles des compresseurs à vis ne cessent d'augmenter. Ce que les différents composants doivent atteindre est de plus en plus influencé par les conditions ambiantes. Des exigences de performance toujours plus élevées et une manipulation inappropriée augmentent en outre le risque de panne.

Un fabricant s'est adressé à ElringKlinger avec une problématique dans le domaine de l'étanchéité d'arbre afin d'obtenir une solution efficace et durable. Les causes réelles n'ont été découvertes qu'après des essais internes sur banc d'essai.

Le défi consistait à concevoir un système d'étanchéité composé de deux bagues d'étanchéité radiales de manière à ce que, en cas de défaillance du joint primaire et de panne simultanée de l'aspiration d'huile, le joint de secours continue d'assurer l'étanchéité malgré la charge de pression maximale. Après une description détaillée et une clarification des exigences, ElringKlinger a pu élaborer une solution correspondante. Le système a finalement été équipé de bagues d'étanchéité radiales qui, grâce à des propriétés de matériau spécialement adaptées, permettent une durée de vie élevée même en cas de fonctionnement à sec/de lubrification insuffisante. En outre, le joint de secours a été optimisé pour devenir une variante haute pression.

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