Thèmes:
- Clapet anti-retour à ressort
- Soupape de décharge à ressort à action directe
- Calculer la soupape de surpression de pression de ressort requise
- Soupape de surpression indirecte
- La vanne de fermeture
- Vanne de séquence
Clapet anti-retour à ressort :
Une soupape de surpression protège le circuit hydraulique contre une pression excessive. Une soupape de surpression est également appelée soupape de limitation de pression ou soupape de sécurité. Sans cette vanne, la pression dans le système pourrait monter trop haut, provoquant des fuites des joints ou une défaillance des composants.
Le mode de réalisation le plus simple est le clapet anti-retour à ressort, illustré dans la figure suivante. La pompe à huile avec filtre et système de protection d'un moteur à combustion est utilisée comme exemple. La pompe à huile est entraînée par le vilebrequin. Une fois que la pression d'huile dépasse la pression du ressort sur la bille du clapet anti-retour, une ouverture est créée et l'huile retourne vers le réservoir. Ce type de protection contre la pression se retrouve dans les systèmes de lubrification où la pression d'huile maximale ne doit pas dépasser environ 5 bars.
En plus du clapet anti-retour à ressort, nous rencontrons également souvent des soupapes de surpression directes et indirectes dans l'hydraulique.
Soupape de décharge à ressort à action directe :
Le clapet anti-retour à action directe est très similaire au clapet anti-retour à ressort ci-dessus. Cependant, les différences et les avantages de la soupape de surpression à action directe sont :
- une construction relativement simple et bon marché ;
- réponse rapide aux coups de bélier et aux fluctuations du système ;
- Les soupapes à siège scellent sans fuite.
Les deux images ci-dessous montrent les schémas d'un clapet de retour à ressort avec le symbole (à gauche) et un dessin du composant (à droite).
La soupape de surpression est fermée en standard par un ressort ; aucun passage de liquide n'est possible. Sur le schéma, nous voyons le ressort avec une flèche : cela signifie que le ressort est réglable manuellement. Dans l'image de droite, nous voyons la vis avec laquelle le ressort peut être tendu. Plus la vis est vissée loin, plus la pression d'ouverture augmente.
Lorsque la pression du fluide atteint la pression réglée, elle pousse le piston conique vers l'intérieur contre la force du ressort. Une ouverture est créée par laquelle le liquide peut s'écouler directement vers le retour. La pression côté pompe (ligne rouge) n’augmente plus.
L'inconvénient de la soupape de surpression à action directe est qu'il y a toujours une fuite interne.
Calculer la force de ressort requise pour la soupape de surpression :
Le calcul suivant donne un aperçu de la force du ressort nécessaire pour maintenir la vanne fermée à une certaine pression. Nous utilisons les données suivantes :
- pression à régler (p) = 10 bar (équivalent à 1.000.000 XNUMX XNUMX Pa) ;
- passage de valve = 25 mm.
La force que doit fournir le ressort est assez élevée. À des pressions plus élevées, une construction à ressorts lourds est nécessaire.
Une alternative est une soupape de surpression indirecte ou une soupape de surpression pilotée.
Soupape de surpression indirecte :
Le paragraphe précédent montre que la force du ressort d'une soupape de surpression directe ne doit pas être inférieure à 491 N pour maintenir la soupape fermée à une pression de 10 bars.
Cela rend la soupape de surpression directe inadaptée aux systèmes hydrauliques qui fonctionnent avec des pressions plus élevées (>100 bar) et un débit volumétrique important. Pour éviter les constructions à ressorts lourdes, les systèmes avec des pressions de fonctionnement élevées utilisent une soupape de surpression indirecte. Dans la soupape de surpression indirecte, il y a une pression de fluide des deux côtés de la soupape principale, de sorte que le ressort peut être réduit. Les trois images ci-dessous montrent le principe schématique de ce type de vanne de régulation de pression. La soupape de surpression indirecte contient deux soupapes dont chacune est fermée en position de repos par son propre ressort :
- vanne pilote ;
- la valve principale.
La pression du système provenant de la pompe hydraulique est connectée directement au bas de la vanne de régulation de pression et atteint la vanne pilote (1) via une restriction dans la conduite d'alimentation et la vanne principale (2). Tant que la pression du système ne dépasse pas la pression réglée avec la vanne pilote, les deux vannes restent fermées (image A). Lorsque la pression augmente trop, par exemple lorsque le vérin atteint sa butée, la pression du fluide pousse la soupape de commande (1) vers l'intérieur contre la pression du ressort (image B). L'huile s'écoule désormais via le papillon et la vanne de régulation ouverte, via le canal de retour vers le réservoir.
L'étranglement provoque une différence de pression à travers la vanne principale, même à partir d'un faible débit volumétrique. Cette différence de pression provoque l'ouverture de la vanne principale contre la force du ressort (image C). De cette manière, la totalité du débit de la pompe peut être évacuée vers le réservoir via la vanne principale.
La vanne de fermeture:
La tâche du réducteur est de réduire la pression dans le système hydraulique ou seulement dans une partie du système à une valeur souhaitée et de la maintenir constante.
Le diagramme suivant montre le symbole du réducteur de pression dans la conduite de pression entre la vanne de régulation et le cylindre. Le symbole est quelque peu similaire à celui de la soupape de surpression.
Le réducteur laisse passer la pression du fluide tant que la pression n'atteint pas la valeur réglée. Le cylindre peut ainsi être contrôlé sans problème.
Lorsque la pression réglée est atteinte, le réducteur de pression coupe l'alimentation et maintient initialement la pression constante. Si la pression côté cylindre augmente encore, la vanne réduit (réduit) cette pression en la évacuant vers le retour.
Les trois schémas ci-dessous montrent le principe de fonctionnement du détendeur dans trois situations. Pour plus de commodité, seule une partie du schéma est représentée : la pompe hydraulique, la soupape de surpression, etc. sont omises en raison de leur taille. La tige de piston des figures B et C a également été raccourcie en raison de la taille de l'image.
- A. Le réducteur de pression est au repos. Le liquide de la pompe hydraulique s'écoule sans relâche vers le raccord A du vérin ;
- B. Le piston dans le cylindre a atteint la butée. La pression dans la conduite d'alimentation augmente. Le piston de commande du réducteur coupe l'alimentation de la soupape de commande au cylindre. La pression dans le cylindre est maintenue constante (jaune) ;
- C. À mesure que la charge sur l'extrémité de la tige de piston augmente, cela affectera la pression du fluide dans le cylindre. Le piston de commande se déplace encore plus vers le haut en raison de l'augmentation de la pression en bas. Cela ouvre le canal de retour et permet au fluide de s'écouler du cylindre vers le réservoir.
Après la chute de la pression du fluide, le processus se déroule à rebours : en cas de chute de pression, le piston ferme le canal de retour et maintient la pression constante, après quoi le piston descend plus bas et une nouvelle augmentation de pression a lieu. La pression à laquelle le réducteur doit fonctionner peut être réglée manuellement en tournant davantage la vis vers l'intérieur ou l'extérieur.
Vanne de séquence :
Avec une vanne de séquence, par exemple, deux cylindres peuvent être contrôlés dans une séquence souhaitée par le fabricant. L'ordre de soumission ne peut pas être contrôlé pendant le fonctionnement ; le cylindre chargé le plus léger se déplacera en premier.
Dans l'image ci-dessous, le cylindre gauche sera éjecté en premier. Dès qu'elle atteint la butée, la pression dans la conduite d'alimentation rouge augmente. La vanne de séquence s'ouvre à une certaine pression prédéfinie. Une fois la force du ressort dans la vanne de séquence surmontée, le fluide s'écoule vers le cylindre droit, après quoi il sera mis en mouvement. Une vanne de séquence est essentiellement une soupape de surpression avec un clapet anti-retour intégré. Le clapet anti-retour s'ouvre lorsque la vanne de régulation commute l'alimentation vers le raccord B du cylindre et le retour vers A.
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