Dans cet article, nous expliquerons la fonction d'un limiteur de pression à action directe et énumérerons les avantages et les inconvénients de la conception à action directe.
Fonction principale : assurer la sécurité d'un circuit ou d'une partie de circuit en limitant la pression à un maximum. Cette pression est maintenue.
Fonctions auxiliaires : assurer la division de débit lors du contrôle du débit, ou créer une perte de charge pour freinage.
L'appareil est installé en dérivation entre la ligne de circuit et la basse pression (la bâche par exemple). De par sa conception, cet appareil provoque une perte de charge qui est fonction du débit à évacuer (voir courbe de réponse ci-dessous).
Qu'est-ce qu'un limiteur de pression (soupape de sûreté) à action directe ?
Un limiteur de pression à action directe est le plus simple des contrôles de pression, puisqu'il ne comporte qu'un seul clapet et un seul ressort. Il est utilisé pour limiter la pression maximale du système.
Les avantages d’un limiteur de pression à action directe sont les suivants :
- Peu coûteux
- À action rapide
- Simple
Cette soupape est idéale pour contrôler les pics de pression soudains et momentanés. Elle peut également être utilisée comme commande pilote pour d'autres soupapes.
Symboles schématiques
Vous trouverez ci-dessous quelques variantes du limiteur de pression à action directe. L'étiquette P correspond à l'orifice d'entrée de la pompe et l'étiquette T à l'orifice de retour au réservoir.
Fonctionnement
Voici un limiteur de pression à action directe présenté sous forme de schéma et de coupe graphique.
La pression de décharge est réglée sur 1000 psi et la pression du système est actuellement de 250 psi : le limiteur de pression (soupape de sûreté) reste donc fermé.
La pression de sûreté est la pression maximale du système dans des conditions normales de fonctionnement et lorsque tout le débit de la pompe passe par la soupape de sûreté.
Lorsque la charge du moteur augmente, la pression augmente, ce qui entraîne une légère ouverture de la soupape de sûreté. En effet, la pression de tarage de cette soupape est inférieure de 500 psi à la pression de réglage actuelle.
La pression de tarage est la pression du système à laquelle une soupape de sûreté a commencé à laisser passer le débit.
Le limiteur de pression (soupape de sûreté) s'ouvre de plus en plus au fur et à mesure que la pression du système augmente, de la pression d'amorçage initiale vers la pression de réglage.
Lorsque le réglage de la pression de tarage est atteint, la soupape de sûreté est complètement ouverte et renvoie tout le débit de la pompe vers le réservoir. Le moteur est alors arrêté.
Dans cet exemple, la surpression est de 500 psi. Toutes les soupapes de sûreté ne sont pas identiques.
La surpression fait référence à la plage entre la pression de tarage et la pression de réglage de la soupape de sûreté.
Dès que la pression du système tombe en dessous de la pression nécessaire pour l'ouvrir, la soupape de sûreté se referme.
Il s'agit d'un dispositif de limitation de la pression qui permet à la pression du système d'augmenter jusqu'au réglage de la soupape, mais pas plus. Il n'autorise aucun débit en dessous de la pression de tarage.
Où est-elle utilisée ?
Parmi les exemples de systèmes hydrauliques utilisant cette simple soupape de sûreté, on trouve des fendeuses de bûches bon marché et des excavatrices sophistiquées.
Les excavateurs n'utiliseraient pas ce modèle simple comme soupape de sûreté principale, mais il pourrait servir à protéger contre les chocs de pression dans les conduites de l'orifice de travail du vérin.
Cette soupape est également populaire dans les champs pétrolifères en tant que régulateur de pression à distance pour une pression maximale à l'intérieur et à l'extérieur du trou sur les injecteurs de tubes hélicoïdaux. Là encore, elle est beaucoup trop simple et généralement trop petite pour être la soupape de sûreté principale du système de l'injecteur.
Inconvénients
La soupape de sûreté à action directe ne contenant qu'un seul ressort et un seul clapet, la totalité du débit de la pompe devra passer par le seul et unique clapet de la soupape. Cela signifie que le clapet doit commencer à s'ouvrir (se fissurer) à une pression nettement inférieure à la pression de tarage, et qu'il comprimera progressivement le ressort lourd, s'ouvrant davantage à mesure que la pression augmente.
Il s'agit d'une surpression importante : lorsque le système s'approche de la valeur maximale, le débit de la pompe est divisé et une grande partie retourne dans le réservoir au lieu d'alimenter le vérin ou le moteur.
Le ralentissement qui en résulte au niveau de l'actionneur peut être inacceptable. Un débit excessif ou continu à travers la soupape de sûreté créera toujours une chaleur indésirable.
Le moteur tourne à peine.
Un système bien conçu ne fait pas passer de fluide sur une soupape de sûreté à action directe pendant une période prolongée.
L'opérateur peut réagir au ralentissement de l'actionneur en réglant la pression de décharge à un niveau encore plus élevé. La soupape de sûreté peut alors ne se fissurer qu'à un certain point au-dessus du réglage de la charge maximale absolue.
Cela peut permettre une pression maximale du système bien au-delà de ce pour quoi les composants sont prévus, ce qui est une pratique très dangereuse !
Lors du choix d’une soupape de sécurité dans une installation simple et facile d’entretien, vous devez tenir compte des critères suivants :
- Le débit de surplus dirigé vers le réservoir doit être minime lors de l’activation de la soupape.
- La soupape doit fonctionner le moins souvent possible.
- Le bruit produit par la vibration du siège de la soupape doit être réduit au strict minimum, de façon à ne jamais être incommodant.
Limiteur de pression à pilotage externe
Puisque le limiteur de pression à action directe est très limité dans ses applications, il a été nécessaire de concevoir d’autres modèles plus adaptés aux circuits hydrauliques modernes. Pour combler ces besoins, les concepteurs de composants hydrauliques ont lancé sur le marché quelques modèles de limiteurs de pression.
Sami Rekik