Installation hydraulique I-Introduction : 1- Définition : L’ hydraulique industriel , c’ est un domaine très vaste, al ors on s’ intéresse d’ abord aux composants essentiels part ici pant à la réalisation des circuits hydrauliques: (pompes, distributeurs, vérins, limiteur de pression, limiteur de débit …).Ce chapitre présente les caractéristiques de ces composants et les notions de base des systèmes hydrauliques. Tous les vérins vont effectuer le même mouvement et à la même vitesse, alors les paramètres calculés pour un seul vérin vont être similaires. Le circuit de transmission e puissance : Description générale : . Un circuit d’hydraulique industriel est représenté schématiquement par des symboles conventionnels normalisés. Le rôle d’un schéma hydraulique est de donner un moyen pratique et simple de représentation d’une installation hydraulique. Fig.4 : Le schéma de l’installation hydraulique. Rép. Désignation 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Réservoir Fonction Stocker le fluide Pompe hydraulique Générer la puissance hydraulique Moteur électrique Distributeur 4/3 Vérin double effet Accumulateur Actionner la pompe Distribuer la puissance hydraulique au vérin Transformer la puissance h yd ra ul iq ue en puissance mécanique Stocker l’énergie hydraulique et la restituer en cas de besoin Régulateur de débit Régler le débit et la vitesse du fluide vanne Distribuer ou interrompre le passage du fluide Limiteur de pression Protéger l’installation contre les surpressions filtre Manomètre débitmètre Clapet anti-retour Empêcher les impuretés de s’infiltrer dans les organes sensibles Indiquer la valeur de la pression Indiquer la valeur de débit Autoriser le passage du fluide dans un seul sens Les vérins sont alimentés par une pompe hydraulique protégée par un limiteur de pression. Deux clapets de retenue pilotés avec suppression possible par pilotage de la fermeture sont installées avant les vérins du coté tête du vérin. Leur principale fonction est de bloquer l’entrée de la tige lorsque le distributeur est à la position neutre. Des limiteurs de débit sont installées à l’entrée et à la sortie des vérins pour de contrôler la vitesse de l’entrée et de la sortie de la tige, ainsi la monté et la descente de la plateforme. Constitution d’un circuit industriel : Un circuit hydraulique industriel est constitué de 3 zones : • • • Première zone : Source d’énergie, c’est un générateur de débit. (centrale hydraulique). Deuxième zone : Récepteur hydraulique : transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique. (vérin hydraulique) Troisième zone : Liaison entre les deux zones précédentes. On peut trouver dans cette zone : Des éléments de distribution (distributeur) Des éléments de liaison (tuyaux). Des accessoires (appareils de mesure, de protection et de régulation). Générateur Liaison Récepteur Pd’entrée Energie primaire central hydraulique Phydraulique Conduites, distributeurs … P’hydraulique Energie secondaire du vérin Pmécanique Le système de filtration : Si on analyse les pannes se produisant sur les installations hydrauliques, on constate qu’un grand nombre de celle-ci proviennent du mauvais état du fluide hydraulique. L’huile sous pression, circulant dans l’installation, véhicule toutes sortes d’impuretés peuvent être abrasives ou non abrasives. Dans tous les cas, il faut absolument les éliminer, car elles provoqueront des pannes et une usure anormale des composants amenant rapidement des fuites. C’est le rôle de la filtration. Fig.6 : Constitution d’un filtre Dans le circuit hydraulique, la filtration s’effectue : - Filtration sur la haute pression : le montage se fait sur la conduite de refoulement de la pompe. Filtration sur le retour : Le montage se fait sur la conduite de retour, la totalité de fluide est filtrée. On choisit la filtration sur la haute pression car elle est efficace  Elle protège les composants hydrauliques  Arrête les débris provenant de l’usure des pompes  Agit en filtre de sécurité devant un composant sensible. Les types de filtre dans un circuit hydraulique sont : Filtre de sécurité But : Filtre de pollution Protection d’un composant très sensible But : Maintenir le niveau de propreté de fluide à une valeur satisfaisante. à la pollution. Dimensionnement : Efficacité en fonction de la sensibilité du seul composant à protéger. Taille du filtre en fonction du débit qui le traverse. possible du Position : S u r u n e l i g n e i m p o r t a n t e d u composant à protéger. Montage flasque si circuit ; il est impératif que ce filtre traite une grande partie de fluide en opération. possible. Position : Le p l u s p r o c h e Une filtration de sécurité n’a pas pour objet de maintenir le niveau de propreté d’un système. Elle doit toujours être conçue en fonction de la filtration de dépollution qui l’accompagne. Détermination de filtration : Filtration non immergé : Le filtre d’aspiration peut être placé à l’extérieur du réservoir hydraulique et juste à l’entrée de la pompe. La filtration est plus fine : de 80 à 100 µm - Filtration de retour : À la fin de son parcours dans le réseau, l’huile est nettoyée par une filtration de 25 à 30 µm (pouvant descendre jusqu’à 10 µm). Le débit de filtre est égal à celui de l’aspiration (2 ou 3 fois celui de la pompe). La perte de charge normale est de 0,25 à 0,50 bar. Le filtre doit être équipé d’un clapet anti-retour Amortissement de fin de course des vérins : Cet amortissement est indispensable aux vitesses ou cadences élevées et sous fortes charges Si des blocs en élastomère suffisent lorsque l’énergie à amortir est modérée, les dispositifs avec tampons amortisseurs sont recommandés aux plus hautes énergies. Dès que le tampon entre dans son alésage, le fluide à l’échappement est obligé de passer par l’orifice B plus petit, au lieu de l’orifice A. La réduction du débit provoque une surpression créant l’amortissement. Les vérins Enerpac sont déjà équipés d’un amrtissement de fin de course. Les accumulateurs : Les accumulateurs sont des appareils entrant dans la constitution des systèmes hydrauliques. Ils servent à emmagasiner une réserve d’énergie. Ils se montent en dérivation avec le circuit principal permettant de stocker une quantité de fluide sous pression et la restituer (donner) en cas de besoin par exemple en cas de chute de pression accidentelle, compensation des fuites, équilibrage des forces... Dans certains cas l’utilisation d’un accumulateur est indispensable pour la sécurité. Principe : L’accumulateur consiste à emmagasiner l’énergie cinétique engendrée par une colonne de fluide en mouvement lors d’une fermeture brutale du circuit (vanne, électrovanne…) ou, plus généralement, lors d’une variation brutale de pression dans le circuit. 1-2 : Constitution : 1. Corps. 2. Soupape d’huile. 3. Vessie. 4. Valve de gonflage Accumulateur a vessie : 1-3 : Les Différentes Fonction d’un Accumulateur : Dilatation thermique : L’augmentation de volume due à l’élévation de température sera absorbée par la mise en place d’un accumulateur. Amortissement de chocs : Suspension : L’amortisseur par son rôle d’amortisseur diminue la fatigue des composants hydrauliques et mécaniques. Récupération et restitution d’énergie : L’énergie fournie par la descente d’une charge peut être absorbée par l’accumulateur et restituée à un mouvement mécanique. Amortissement de pulsations : L’adjonction d’un accumulateur sur un circuit hydraulique permet de limiter le taux d’irrégularité des pompes : il s’en suit un meilleur fonctionnement de l’installation, protection et augmentation de la durée de vie des éléments du circuit, ainsi qu’une diminution sensible du niveau sonore. Compensation de fuites : Une fuite dans un circuit hydraulique peut entraîner une chute de pression. L’accumulateur compense alors la perte de volume et maintient ainsi une pression sensiblement constante dans le circuit. Hydraulique peut entraîner une chute de pression. L’accumulateur compense alors la perte de volume et maintient ainsi une pression sensiblement constante dans le circuit. Réserve d’énergie : Dans un circuit sous pression, l’accumulateur permet de tenir immédiatement disponible une réserve de fluide. On peut ainsi utiliser, au cours d’un cycle, dans un tune énergie importante, accumulée par une installation de faible puissance pendant les périodes de non consommation. Dans un circuit sous pression, l’accumulateur permet de tenir immédiatement disponible une réserve de fluide. On peut ainsi utiliser, au cours d’un cycle, dans un temps très court, une énergie importante, accumulée par une installation de faible puissance pendant les périodes de non consommation. Les appareils de protection et de régulation : Régulation de pression : Fonction: Réduire la pression du réseau principal et la maintenir constante dans une partie du circuit. La nécessaire de limiter la pression maximale du fluide hydraulique, afin de protéger les différents éléments (pompe, actionneurs, etc.) constituants le circuit, est évidente. Le limiteur de pression : Le limiteur de pression comme son nom l'indique à pour rôle de limiter la pression dans un système hydraulique à un maximum de pression préréglée. Appelés aussi soupape de sûreté. Ce composant peut assurer deux fonctions dans un circuit hydraulique: -Permet de limiter la pression de fonctionnement dans l'ensemble d'un système hydraulique pour protéger la pompe, les appareils et les tuyauteries contre les surpressions dangereuses. C'est le premier appareil du circuit après la pompe hydraulique. Il assure la sécurité du groupe et des équipements (il est réglé de +10 à +20% de la pression de service et doit être plombé). Le réducteur de pression : Il est ouvert au repos et lorsque la pression en aval dépasse la valeur de tarage, elle coupe la communication entre l’entrée et la sortie. Le contrôle de débit : (limiteur de débit, régulateur de débit) • • La valve de séquence : Elle permet d’alimenter un circuit secondaire lorsqu’une certaine pression est atteinte dans le circuit primaire. La valve d’équilibre : Son rôle est de maintenir en position un récepteur hydraulique (vérin). Elle peut être envisagée avec deux pilotages. Clapet anti retour : Dans un système hydraulique, ils ont pour but de verrouiller un débit de fluide dans un sens et de permettre la circulation libre dans l’autre sens. En effet, ils ne génèrent pas de fuite et peuvent être montés directement sur la conduite. - Etat A : L'huile vient de X, soulève la soupape et est admise en Y. Etat B : L'huile vient de Y, applique la soupape sur son siège et n'est pas admise en X. Le choix du clapet anti-retour sera déterminé sur le différent type de clapet anti-retour qui se trouve au marché local de plus la simplicité ainsi la construction et leur prix doit être la moins chère que possible, installation facile et préparation facile Différents types des clapets anti-retour : Il existe plusieurs types de clapets anti-retour : -Clapets anti-retour simples. -Clapets anti-retour avec gicleur incorporé. -Clapets anti-retour pilotés. -Clapets anti-retour pilotés sans drain. -Clapets anti-retour pilotés avec drain externe. Notre choix est dirigé vers le clapet anti-retour simple à ongle droit à cause de son installation et préparation simple de plus c’est le plus trouvé au marché local, le moins cher. Le fluide hydraulique : Le fluide hydraulique correspond à ce centrale hydraulique est à basse d’huile minéral conforme à la norme DIN/ISO de viscosité 30 cst. La pollution d’huile limitée à classe 10 par emploie d’un filtre … Détermination des tuyauteries : Le débit le plus élevé pour ce vérin est de Q = 0.624 l/s. En retenons une vitesse de circulation de 4 m/s car la vitesse de circulation du fluide à l’intérieur des conduites peut avoir comme valeur : 4 à 6 m/s dans les conduites de pression. 2 m/s dans les conduites de retour. Il faut une section de : Pour les durites de forme circulaires : La vitesse de circulation du fluide est alors : D’après l’abaque suivant, on peut déterminer le choix du flexible à partir de plusieurs facteurs comme : Le diamètre intérieur du flexible. La pression de service. La pression d’éclatement. 9 Génie énergie électrique 1 0 Génie énergie électrique 1 1 Génie énergie électrique