Fonctionnement des accumulateurs hydrauliques

Formation hydraulique

1- Rôle.

Le rôle des accumulateurs hydrauliques est de stocker un volume d’huile sous pression et de le restituer en fonction des besoins.

Il existe 3 types d’accumulateurs :

  - Accumulateur hydraulique à vessie.

  - Accumulateur hydraulique à membrane.

  - Accumulateur hydraulique à piston.

Les différents accumulateurs hydrauliques

La fonction est assez simple, une chambre à 2 orifices est séparée par un élément étanche. L’un des orifices est connecté sur le circuit hydraulique et l’autre est rempli d’un gaz neutre sous pression (azote). Ce gaz permet de créer un contre effort (équivalent à un ressort mécanique).

2- Fonctionnement.

Fonctionnement accumulateur à vessie

Rep 1 : Vanne de gonflage.

Rep 2 : Corps.

Rep 3 : Vessie.

Rep 4 : Soupape.

Rep 5 : Branchement conduite d'huile.

V0 : Capacité en azote de l'accumulateur.

P0 : Précharge initiale de l'accumulateur à 20°.

V1 : Volume de gaz à la pression hydraulique minimale.

P1 : Pression de gaz à la pression hydraulique minimale.

V2 : Volume de gaz à la pression hydraulique maximale.

P2 : Pression de gaz à la pression hydraulique maximale.

Δ V : Différence de volume restituée ou emmagasinée.

 

Accumulateur A : La vessie est dans la position gonflage (P0). L'accumulateur ne contient pas d'huile. La soupape (Rep 4) est fermée et protège la destruction de la vessie.

Accumulateur B : La vessie est dans la position à la pression minimum de service (P1). Une faible quantité d'huile est nécessaire entre la soupape et la vessie pour éviter les frottements à chaque restitution.

Accumulateur C : La vessie est dans la position à la pression maximum de service (P2). La différence de volume (Δ V) issue de l'augmentation de la pression (P1 vers P2), représente la quantité d'huile utile. (Δ V = V1 - V2)

Les accumulateurs placés dans un circuit hydraulique peuvent avoir de nombreuses fonctions :

  - Antichoc ou amortissement lorsqu’ils sont placés après le distributeur et couplés avec des clapets pilotés

- Maintenir une pression de bridage lorsqu’ils sont placés après le distributeur et couplés avec un clapet piloté.

- Réserve d’énergie pour combler les pics de débit de l’installation.

- Absorber des pics de pression sur une conduite (conduite drainage, pilotage…)

- Anti pulsation (sortie de pompe)

- Secours-sécurité. (freinage, mise en position sécurité …)

 

 

 

4- Dimensionnement.

Le dimensionnement des accumulateurs peut se faire à l'aide d'un abaque.

Il est nécessaire de déterminer la pression de gonflage à 20° (P0).

Les recommandations:

Accumulateur utilisé en amortissement : P0 = 0.6 à 0.9 de la pression moyenne de travail.

Accumulateur utilisé en anti-pulsation : P0 = 0.6 à 0.8 de la pression moyenne de travail.

Accumulateur utilisé en réserve d'énergie : P0 = 0.9 * P1 (pression mini de travail).

Il est nécessaire de définir si la transformation est isotherme ou adiabatique.

Courbe isotherme = Échange complet avec la température de l'environnement.

Correspond à la charge et décharge lente de l'accumulateur. (Par exemple accumulateur utilisé en compensation de fuite : bridage.)

Courbe adiabatique = Pas d'échange avec la température de l'environnement.

Correspond à la charge et décharge rapide de l'accumulateur. (Par exemple accumulateur utilisé en antichocs.)

Abaque détermination accumulateur

Ci-dessus, un abaque permettant de prédéterminer un accumulateur de petite dimension.

Pour exemple nous prendrons un accumulateur utilisé pour compenser les fuites d'un vérin de bridage.

Capacité de l'accumulateur : 1 litre.

P0 = 50 bars.

P1 = 55 bars.

P2 = 80 bars.

Sur la courbe isotherme, sélectionner la courbe orange P0 : 50bars.

Reporter : P1 = 55 bars et P2 = 80 bars.

Tracer la courbe rouge et reporter sur la ligne "capacité de l'accumulateur 1 litre".

Calculer le volume utile de l'accumulateur  (

Δ V = V1 - V2) soit 0.4 – 0.125 = 0.275 litre.

Le dimensionnement de l'accumulateur par abaque reste approximatif. Les changements d'état de l'azote pendant le fonctionnement et la température ont une forte influence.

Il est également possible de déterminer l'accumulateur grâce à des logiciels de calcul.

Toutes les grandes marques possèdent leur propre logiciel utilisable en ligne.

Par exemple, vous pouvez retrouver celui de la marque Hydac :

https://www.hydac.com/de-fr/service/outils-online/asp-light/asp-light.html

 

5- Réglementation.

Les accumulateurs hydrauliques peuvent être soumis à réglementation.

Si l’accumulateur a une pression admissible par le corps inférieure ou égale à 4 bars, il n’est pas soumis à réglementation.

Si l’accumulateur a un volume inférieur ou égal à 1 litre et que la pression admissible par le corps est inférieure ou égale à 1000 bars, il n’est pas soumis à réglementation.

Si l’accumulateur a un volume inférieur ou égal à 1 litre et que la pression admissible par le corps est supérieure à 1000 bars, il est soumis à réglementation.

Pour les autres cas, il est nécessaire d’effectuer le produit de la pression admissible par le corps de l’accumulateur par son volume.

(P * V < 200)

 Si le résultat est inférieur à 200, il n’est pas soumis à réglementation.

(P * V  ≥ 200)

Si le résultat est supérieur ou égal à 200 il est soumis à réglementation.

(P * V  > 1000)

Si le résultat est supérieur à 1000, l’accumulateur est soumis à réglementation, soumis à déclaration et un contrôle de mise en service doit être effectué. https://lune.application.developpement-durable.gouv.fr/externe/Acceuil.do

Fonctionnement et dimensionnement d'un accumulateur hydraulique

 

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