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Fonctionnement pompe à sommation de puissance

1- Introduction

Pour des raisons de consommation, de pollution et de coût, les moteurs d’entraînement des pompes hydrauliques sont parfois dimensionnés volontairement plus petits.

Afin de ne pas caler le moteur thermique ou électrique, il est nécessaire d’installer une pompe avec une régulation de puissance.

Puissance hydraulique :

P = p*Q / 540

: Puissance en Kw

p : Pression en bar

Q : Débit en l/min

540 : Coefficient tenant compte des rendements mécaniques.

La puissance est le produit de la pression par le débit. L’idée est que la pompe réduise sa cylindrée lorsque la pression du circuit hydraulique devient trop importante.

La pompe à sommation de puissance possède 2 barillets reliés ensemble mécaniquement. Ce type de pompe est souvent utilisé pour les minipelles et engins de TP utilisant une distribution de type 6/3. Cela permet d’avoir 2 débits distincts, chaque débit est dirigé par un joystick, ce qui rend la conduite de l’engin plus agréable.

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2 - Stand-by

Fonctionnement pompe hydraulique à sommation de puissance

On retrouve Fig. A :

Rep 1 : Moteur thermique 20 Kw

Rep 10 : Tiroir étagé

Rep 2 : Piston de commande

Rep 11 : Clapet de sélection

Rep 3 : Equerre sur pivot

Rep 12 : Clapet de sélection

Rep 4 : Tiroir de régulation

Rep 13 : Limiteur de pression

Rep 5 : Ensemble ressort réglable

Rep 14 : Distributeur 6/3

Rep 6 : Ressort de rappel du piston de commande

Rep 15 : Vérin double effets

Rep 7 : Piston de mesure coulissant sur équerre

Rep 16 : Limiteur de pression

Rep 8 : Butée cylindrée mimi

Rep 17 : Distributeur 6/3

Rep 9 : Butée cylindrée maxi

Rep 18 : Vérin double effets

2 - Régulateur de débit fermé

Au démarrage du moteur thermique (Rep 1), les barillets de pompe sont orientés pleine cylindrée à l’aide du ressort du piston de commande (Rep 6). La pompe débite 100 l/min.

50 l/min sont dirigés vers le réservoir grâce au centre à suivre du distributeur 6/3 (Rep 14). 50 l/min sont dirigés vers le réservoir grâce au centre à suivre du distributeur 6/3 (Rep 17) Une pression résiduelle créée par les pertes de charges est constatée en M1 et M2

On constate que le moteur thermique a une puissance de 20 Kw, ce qui ne permet pas d’entrainer les 2 barillets de la pompe avec un débit maximal (100 l/min) à une pression maximale (250 bars)

P = 250 * 100 / 540 = 46.30 Kw.

Pour ne pas caler le moteur thermique, la pompe sera réglée à 15 Kw.

On remarque que le piston de mesure (Rep 7) coulisse sur l’équerre (Rep 3). Elle est reliée au tiroir de régulation (Rep 4) qui tend à s’opposer à son basculement. Grâce à cet assemblage mécanique, l’effort pour basculer l’équerre lorsque les barillets de pompe sont orientés pleine cylindrée est plus faible que lorsque les barillets de pompe auront réduit leurs cylindrées. De ce fait, dès que la pompe aura commencé à réduire sa cylindrée, la puissance demandée au moteur thermique sera constante (P * Q = Constant).

3- Phase régulation

Pompe hydraulique pelle à sommation de puissance

Sur la Fig. B, les distributeurs 6/3 (Rep 14 & 17) sont actionnés totalement. Tout le débit des barillets de la pompe sont orientés vers les vérins (Rep 15 & 18). La pression nécessaire pour déplacer le vérin (Rep 15) est de 120 bars. La pression nécessaire pour déplacer le vérin (Rep 18) est de 200 bars.

Chaquepression est aiguillée sur une surface du piston étagé (Rep 10). L’ensemble piston étagé (Rep 10) + clapets (Rep 11 & 12) ont pour rôle de calculer une pression moyenne qui sera appliquée sous le piston de mesure (Rep 7).

Constat du piston étagé :

Surface A = Surface B + Surface C

1 cm² = 0.5 cm² + 0.5 cm²

Calcul de la pression d’équilibre du piston étagé :

Pression * Surface A = Pression * Surface B + Pression * Surface C

P * 1 = 200 * 0.5 + 120 * 0.5

P = 160 bars

Le clapet de sélection (Rep 12) s’ouvre, l’huile est aiguillée sous le piston de mesure (Rep 7) à 160 bars.

 

Phase transitoire du changement de cylindrée :

A l’intérieure de la pompe, lorsque la pression appliquée sous le piston de mesure (Rep 7) atteint l’effort nécessaire pour basculer l’équerre (Rep 3), le tiroir de régulation (Rep 4) se déplace vers la droite et oriente l’huile de l’autre côté du piston de commande (Rep 2) du plateau de la pompe. La même pression est de chaque côté du piston de commande (Rep 2), mais la surface B est plus importante que la surface A et il en résulte un déplacement du piston de commande avec une réduction de la cylindrée de la pompe.

Positionnement des plateaux de pompe :

Les plateaux de la pompe se positionnent selon la courbe de puissance, c’est-à-dire que les barillets débitent 25 l/min chacun.

P = 160 * 50 / 540 = 14.81 Kw.

Pompe hydraulique à sommation de puissance (pompe pelleteuse et minipelle)

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