Le clapet parachute hydraulique est un dispositif de sécurité utilisé pour empêcher la chute d’une charge en cas de rupture de flexible. Il est principalement monté sur des vérins simples effet, comme sur les bennes de camion, afin de garantir le maintien de la charge en position.

Son fonctionnement repose sur une fermeture automatique en cas de débit anormal, ce qui permet de sécuriser l’installation sans intervention extérieure.

Dans cet exemple concret, nous allons analyser le comportement d’un vérin de benne simple effet, comprendre le rôle du clapet parachute en fonctionnement normal, et voir ce qu’il se passe en situation de défaut.

Aller plus loin en hydraulique

À quoi sert un clapet parachute hydraulique ?

Le clapet parachute permet de protéger l’utilisateur d’une chute de la charge provoquée par une rupture d’un flexible.

De conception simple et bon marché, il est à usage unique. (Si un flexible se rompt, il est conseillé de remplacer le clapet).

Il sera en principe réservé au vérin simple effet. En effet, pour les vérins double effets, la valve d’équilibrage ou le clapet piloté ont également la fonction valve anti rupture de flexible.

On retrouve 2 symboles :

Fonctionnement du clapet parachute sur un vérin de benne simple effet

Sur le schéma ci-dessus, nous retrouvons :

Une pompe cylindrée fixe (rep 1) entrainée par un moteur thermique.
Un limiteur de pression (rep 2) qui protège la pompe et le circuit.
Un distributeur 4/3 tout ou rien, centre ouvert de P vers T (rep 3).
Un limiteur de débit unidirectionnel (rep 4) qui permet de maitriser la descente de la benne.
Un clapet parachute (rep 5) qui protège l’opérateur de la descente de la benne si le flexible (rep 7) se rompt.
Un vérin télescopique de benne simple effet (rep 6).

La pompe entraînée par le moteur thermique au régime travail débite 30l/min qui sont aiguillés vers le réservoir en passant par le centre du distributeur. En négligeant les pertes de charge, nous avons aucune pression sur le manomètre M1.

Lors du réglage ou du diagnostic d’un circuit hydraulique, l’utilisation d’un manomètre permet de contrôler précisément les pressions du système.

Montée de la benne : fonctionnement du vérin simple effet

Lorsque la bobine (a) du distributeur est alimentée, le tiroir se déplace flèches droites aiguillant ainsi l’huile de P vers A et de B vers T.

Toute l’huile issue de la pompe passe successivement par le distributeur (rep 3), le limiteur de débit (rep 4) (une partie par l’étranglement et le reste du débit par le clapet anti-retour), le flexible (rep 7), le clapet parachute (rep 5) et déplace la tige du vérin (rep 6).

Le limiteur de pression (rep 2) reste fermé. Il s’ouvrira uniquement lorsque la pression atteindra 200 bars (vérin en butée par exemple).

Pendant la montée de la benne nous constatons les valeurs suivantes :

M3 : 100 bars (pression créée par la charge).
M2 : 101 bars (pression créée par la charge + les pertes de charge du clapet parachute).
M1 : 105 bars (pression créée par la charge + les pertes de charge de l’ensemble du circuit).

Les pertes de charge : Frottement de l’huile dans la tuyauterie ou un composant hydraulique (perte transformée en chaleur). On tolère 10% de perte de charge pour une installation dimensionnée correctement.

Descente de la benne : fonctionnement du vérin simple effet et retour d’huile

Lorsque la bobine (b) du distributeur est alimentée, le tiroir se déplace flèches croisées aiguillant ainsi l’huile de P vers B et de A vers T.

Toute l’huile issue de la pompe retourne au réservoir librement par le distributeur.

Le vérin descend à l’aide de la charge. Pour éviter que le vérin descende en survitesse et tombe, un limiteur de débit est installé (rep 4).

Le vérin descend à vitesse maitrisée, nous constatons les pressions suivantes :

M3 : 100 bars (pression créée par la charge).
M2 : 99 bars (pression créée par la charge - les pertes de charge du clapet parachute).
M1 : 2 bars (les pertes de charge du distributeur).

À noter : La différence de pression aux bornes du clapet parachute observée durant la descente du vérin est de 1 bar (100 bars – 99 bars). Celle-ci est inférieure à la valeur du ressort du clapet parachute qui est compris entre 2 et 3 bars.

Fonctionnement du clapet parachute en cas de rupture de flexible

Si le flexible se rompt, la retenue créée par le limiteur de débit reste inefficace. La différence de pression (∆P) augmente brutalement aux bornes du clapet parachute (100 bars), la vitesse du fluide s’accélère dans la tuyauterie et ferme le clapet. La charge est bloquée.

Le clapet parachute est appelé ainsi car contrairement au symbole, il n’est pas étanche. Par les fuites du clapet, le vérin peut dériver légèrement.

Pour réouvrir le clapet parachute, il est nécessaire de changer ou réparer le flexible et de renvoyer de l’huile pour faire remonter le vérin.

À noter : l’installation d’un clapet parachute nécessite de maitriser les démarrages à froid et les chocs. Lors des démarrages à froid, l’huile est plus visqueuse et peut fermer le clapet lors de la descente de la charge. Un choc, une secousse lors de la descente de la charge peut également bloquer le clapet.

En conclusion : le clapet parachute est un moyen bon marché pour bloquer la charge des vérins si un flexible se rompt. Il sera normalement réservé au vérin simple effet car son utilisation nécessite de maitriser les démarrages à froid et les chocs. Pour les vérins double effets, les valves d’équilibrage et clapets pilotés assureront la fonction anti-rupture de flexible sans les inconvénients du clapet parachute.