Ressorts métalliques dans l’industrie alimentaire

Les ressorts métalliques jouent un rôle important dans la production, la transformation et le conditionnement des produits alimentaires. De la transformation des aliments à l’emballage en passant par les lignes de remplissage, les ressorts de compression, de traction et de torsion fournissent des forces fiables dans d’innombrables processus. Ils doivent être mécaniquement précis et répondre aux normes d’hygiène et de sécurité les plus strictes. Quelles sont les fonctions des différents types de ressorts ? Quelles sont les exigences en matière de matériaux et de surfaces qui sont importantes dans l’environnement alimentaire ? Gutekunst Federn vous explique ci-après de manière pratique et compacte comment choisir le bon ressort.

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Ressorts de compression dans l’industrie alimentaire

Les ressorts de compression, également appelés ressorts hélicoïdaux, sont des accumulateurs de force mécaniques qui absorbent les forces lorsqu’ils sont comprimés et les restituent lorsqu’ils sont relâchés. Ils se caractérisent par une courbe caractéristique course-force généralement linéaire (courbe caractéristique du ressort, constante du ressort), qui peut être définie par une géométrie de ressort cylindrique et le choix du matériau du ressort. Si la géométrie du ressort est conique ou biconique, le ressort de compression peut également fournir une caractéristique de force de déplacement progressive. Pour ce faire, la forme conique peut être conçue de manière à ce que les spires s’emboîtent les unes dans les autres. Cela permet au ressort de compression d’être utilisé dans des espaces axialement restreints, où la hauteur du bloc du ressort correspond à environ deux fois l’épaisseur du fil.

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Dans l’industrie alimentaire, les ressorts de compression sont utilisés dans :

Technique de remplissage et de fermeture : grâce à une pression de contact définie, au guidage et aux centrages.
Vannes / vannes de process : par le rappel et le maintien des forces de fermeture.
Unités de dosage : grâce à des forces de rappel reproductibles et à la compensation des tolérances.
Machines de convoyage et d’emballage : avec support à ressort, amortissement et équilibrage des forces.

Instructions de conception spéciales pour les ressorts de compression :

Guidage contre le flambage : les ressorts de compression minces ont besoin d’un mandrin ou d’une douille pour éviter les déviations latérales.
Éviter les frottements : Tout frottement doit être évité par conception, car la chaleur générée entraîne une perte de force élastique. Cette modification de l’effet de ressort est appelée hystérésis.

Tenir compte du tassement : Les ressorts de compression peuvent perdre leur élasticité lorsqu’ils sont soumis à une tension permanente et à des températures élevées. Cette perte de force est appelée relaxation. Elle est prise en compte dans la conception du ressort, en pourcentage de la force initiale « F1 ».
Résistance à la fatigue : les ressorts de compression peuvent être conçus pour résister à la fatigue (10 puissance 7 cycles de charge). Les ressorts coniques, biconiques et en forme de ruche, avec une courbe caractéristique progressive, contribuent à la résistance à la fatigue des ressorts de compression.

Ressorts de traction dans l’industrie alimentaire

Les ressorts de traction sont des accumulateurs de force mécaniques qui, contrairement aux ressorts de compression, absorbent les forces lorsqu’ils sont étirés et les restituent lorsqu’ils sont relâchés. Les ressorts de traction cylindriques ont également une caractéristique linéaire de déplacement/force définie par la géométrie du ressort et le choix du matériau. Dans le cas d’une géométrie de ressort conique ou biconique, le ressort de traction présente une caractéristique de force de déplacement progressive. La caractéristique du ressort de traction est la précontrainte (FO) créée par les spires rapprochées. C’est un avantage pour précontraindre des mécanismes sans jeu. La conception des extrémités des ressorts de traction est particulièrement variée : outre la version habituelle sous forme d’œillet allemand, d’œillet anglais ou de crochet individuel, il est également possible d’installer des extrémités de ressort vissées ou enroulées en cas de fortes sollicitations.

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Dans l’industrie alimentaire, les ressorts de traction sont utilisés dans :

Convoyage : pour les éléments de serrage et de rappel, compensation des tolérances.
Machines d’emballage : pour le rappel des pinces et la tension du film.
Capots de protection / portes / trappes de maintenance : pour la fixation et le retour.

Instructions de conception spéciales pour les ressorts de traction :

Les œillets comme point faible : une contrainte de flexion accrue au niveau de l’arc de transition vers l’œillet augmente le risque de rupture de l’œillet. Dans ce cas, l’application d’une force centrée au sommet de l’œillet est un avantage.

Évitez les forces transversales : Charger les ressorts de traction uniquement dans le sens axial.
Forme conique : les ressorts de traction de forme conique ou conique ont une caractéristique de ressort progressive et peuvent conduire à une durée de vie plus longue.

Ressorts de torsion dans l’industrie alimentaire

Les ressorts de torsion, également connus sous le nom de ressorts de torsion, sont fondamentalement différents des ressorts de compression et de traction. Ils sont constitués d’un corps de ressort enroulé en spirale et de deux branches saillantes. Contrairement aux ressorts de compression et de traction, qui sont soumis à une charge de compression et de traction (axiale), les ressorts de torsion exercent un couple sur les branches – via le mouvement angulaire des branches lors du mouvement de retour. Les facteurs décisifs pour la conception sont, outre le corps du ressort, la longueur des branches, la courbure des branches, le sens d’enroulement, qui peut être à droite ou à gauche, ainsi que le support du ressort par un mandrin ou un axe. Avec le ressort à double branche, il existe également un ressort à double branche avec deux corps de ressort enroulés en sens inverse, qui est particulièrement utilisé pour les applications nécessitant une force de ressort accrue dans des espaces restreints. Grâce à sa conception symétrique, le ressort à double branche présente en outre une répartition des forces et une stabilité plus homogènes.

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Dans l’industrie alimentaire, les ressorts de torsion sont utilisés dans :

Trappes, charnières, couvercles : couples de rappel sur les trappes d’inspection et de maintenance.
Mécanismes de levier et d’encliquetage : couples de retenue définis, réinitialisation des leviers de commande.
Fonctions de serrage et de bridage : agrafes/verrous à ressort dans les assemblages.

Instructions de conception spéciales pour les ressorts de torsion :

Sens d’enroulement Définir correctement la position de montage pour que le ressort soit sollicité dans le sens de l’enroulement lorsqu’il est chargé.
Application de la force sur la branche : plus le point d’application de la force est éloigné du centre du corps du ressort, plus la flexion de la branche (ß) doit être prise en compte dans la performance du ressort.

Ressorts de torsion flexion de la torsion - Gutekunst Federn — Fléchissement des cuisses

Exigences spécifiques pour les ressorts métalliques dans l’environnement alimentaire

Les ressorts métalliques utilisés dans l’environnement alimentaire sont soumis à des exigences strictes afin de garantir la sécurité alimentaire, l’hygiène et la résistance à la corrosion. C’est pourquoi les caractéristiques suivantes doivent être garanties pour les ressorts métalliques.

Résistance à la corrosion par l’humidité, le sel, les acides/bases et les produits chimiques de nettoyage
Surfaces lisses et faciles à nettoyer (faible rugosité, peu d’adhérence)
Conception hygiénique des extrémités du ressort : Les zones des œillets sont géométriquement « complexes » et doivent rester faciles à nettoyer
Nettoyabilité de la zone de stockage : le ressort est souvent placé sur un mandrin ou à l’intérieur d’un manchon – des résidus alimentaires peuvent s’y accumuler.
Prévention de l’abrasion des particules et des défauts de surface (conception hygiénique)
Résistance aux cycles de nettoyage : phases CIP/SIP répétées, changements de température, condensation.

Exigences en matière de matériaux dans l’industrie alimentaire

Dans l’industrie alimentaire, des exigences particulières s’appliquent aux matériaux et aux traitements de surface utilisés. Les ressorts métalliques qui peuvent entrer en contact avec les aliments doivent être composés de fils d’acier pour ressorts de qualité alimentaire. Les aciers inoxydables tels que 1.4310 (X10CrNi18-8), 1.4301 (X5CrNi1810) ou 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) sont souvent utilisés. Sa couche d’oxyde de chrome lisse, protectrice et stable en est la raison décisive. Celle-ci rend les ressorts métalliques résistants à la corrosion. Cela signifie que le métal n’est pas attaqué lorsqu’il entre en contact avec des aliments ou par des influences environnementales telles que l’oxygène et les agents de nettoyage. acier inoxydable présente d’autres avantages en termes d’hygiène: le matériau ne laisse aucune substance ni particule nocive au contact des aliments. Les utilisateurs évitent ainsi toute contamination ou altération des aliments. En outre, l’acier inoxydable est très facile à nettoyer. De plus, les germes et les bactéries n’ont aucune chance de se développer.

Si nécessaire, un traitement de surface supplémentaire rend les ressorts métalliques résistants à des charges de corrosion plus élevées, à des températures élevées ou rétablit leur conductivité. Les procédures possibles sont Placage au chrome , Étain ou revêtement avec Téflon (PTE) .

Critères de sélection des ressorts dans l’industrie alimentaire

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors du choix du ressort métallique approprié pour une application dans l’industrie alimentaire :

Température d’utilisation: la température affecte les propriétés mécaniques du ressort. Dans l’industrie alimentaire, il peut y avoir des températures élevées lors des processus de stérilisation ou des températures basses dans les zones de refroidissement.
Type de charge: pour les charges dynamiques, les ressorts de compression et, dans certains cas, les ressorts de traction avec extrémités vissées conviennent le mieux. Pour les mouvements de rotation, les ressorts de torsion sont le seul choix possible.
Résistance à la corrosion: dans les environnements humides ou en cas de contact avec des produits de nettoyage agressifs, une résistance élevée à la corrosion du matériau du ressort est nécessaire, éventuellement avec un traitement de surface supplémentaire.
Encombrement: les ressorts de compression coniques offrent des avantages lorsque le jeu axial est limité. Les ressorts de torsion peuvent souvent être intégrés dans des mécanismes avec un faible encombrement.
Les exigences en matière d’hygiène: Les ressorts doivent être faciles à nettoyer et ne pas offrir de niches dans lesquelles des résidus alimentaires ou des micro-organismes pourraient s’accumuler.

Le choix et le dimensionnement corrects des ressorts métalliques sont essentiels pour la fiabilité et la durée de vie des machines et des équipements dans l’industrie alimentaire. Les fabricants de ressorts expérimentés tels que Gutekunst Federn offrent leur aide pour le développement et la sélection de ressorts pour des applications spécifiques.

Grâce à l’utilisation de technologies de fabrication modernes et de matériaux et traitements de surface appropriés, les ressorts métalliques peuvent aujourd’hui être parfaitement adaptés aux exigences de l’industrie alimentaire, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue et une meilleure sécurité alimentaire.

Vous trouverez plus d’informations et de connaissances sur les ressorts de compression, de traction et de torsion ainsi que sur leurs domaines d’application sur blog.federnshop.com. Vous pouvez contacter le service technique de Gutekunst Federn à l’adresse technik@gutekunst-co.com.

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