Fonctionnement des valves antichocs hydrauliques

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Les valves de pression secondaires permettent de protéger une partie du circuit hydraulique.

Elles sont de conception normalement fermées, pilotées sur l’entrée et dérivent de l’huile au réservoir.

Placées entre le distributeur et le récepteur, elles limitent la pression dans le vérin ou le moteur protégeant ainsi le récepteur des surpressions provoquées par des chocs ou l’inertie des récepteurs lorsque le distributeur n’est pas actionné.

On constate que les valves antichocs sont réglées au-dessus du limiteur de pression principal (protection de pompe).

Dans l’exemple ci-dessous, le limiteur de pression principal est réglé à 200 bars (protection de pompe) et les valves antichocs sont réglées à 220 bars.

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1 - Valves antichocs : circuit stand-by

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Le schéma hydraulique ci-dessus est représentatif de la mécanique.

On retrouve :

Une pompe cylindrée fixe (rep 2) entrainée par un moteur thermique.
Un limiteur de pression principal (rep 3).
Un distributeur 4/3 TOR (Tout Ou Rien) centre tandem (rep 4).
Un bloc antichoc (rep 5).
Un vérin double effets (rep 6).
Un clapet de contre-pression (rep 7).

En stand-by, la pompe entrainée par le moteur thermique au régime travail débite 30l/min. Tout le débit retourne au réservoir en passant par le centre du distributeur qui est ouvert de P vers T.

En retournant au réservoir, le débit trouve sur son passage le clapet anti-retour (rep 7) non réglable qui permet de pressuriser les conduites retours à 3 bars.

Le vérin est stoppé en position par le centre du distributeur (A et B fermés au repos).

En négligeant les pertes de charge (frottement de l’huile dans la tuyauterie) on constate :

M1 : 3 bars.
M2 : 3 bars.
M3 : 3 bars.
M4 : 3 bars.

A noter : la conduite A & B du vérin est sous une pression de 3 bars en stand-by. En effet les clapets (rep 5c & 5d) dont la valeur des ressorts est négligeable se sont ouverts.

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2 - Valves antichocs : phase sortie vérin

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En alimentant la bobine B du distributeur, le tiroir se déplace vers la droite correspondant aux flèches croisées du symbole.

L’huile issue de la pompe (30 l/min) est orientée vers la grande chambre du vérin en passant par le distributeur de P vers B. La pression nécessaire pour le déplacement de la charge s’établie à 50 bars.

Le débit de retour du vérin (15 l/min) retourne au réservoir en passant par le distributeur de A vers T et en poussant le clapet de contre-pression de 3 bars (rep 7).

En négligeant les pertes de charge on constate :

M1 : 50 bars.
M2 : 50 bars.
M3 : 3 bars.
M4 : 3 bars.

A noter : Le débit de retour du vérin est divisé par 2 puisque le rapport de section du vérin est de 2 (différence de surface du piston entre la grande chambre & la petite chambre).

Le limiteur de pression principal réglé à 200 bars reste fermé.

Les valves antichocs réglées à 220 bars restent également fermées puisque la pression dans le circuit est de 50 bars.

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3 - Valves antichocs : phase sortie vérin en butée

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Lorsque le vérin arrive en butée, le débit de la pompe se cumule, monte en pression et retourne au réservoir par le limiteur de pression (rep 3) réglé à 200 bars, protégeant ainsi la pompe.

Les conduites retours sont toujours pressurisées à 3 bars par le clapet de contre-pression (rep 7).

En négligeant les pertes de charge on constate :

M1 : 200 bars.
M2 : 200 bars.
M3 : 3 bars.
M4 : 3 bars.

À noter : Dans cette phase, aucun débit ne passe par les valves antichocs, puisque la pression dans le circuit est limitée à 200 bars par la protection de pompe.

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4 - Valves antichocs : phase rentrée vérin

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En alimentant la bobine A du distributeur, le tiroir se déplace vers la gauche correspondant aux flèches droites du symbole.

L’huile issue de la pompe (30 l/min) est orientée vers la petite chambre du vérin en passant par le distributeur de P vers A. La pression nécessaire pour le déplacement de la charge s’établie à 100 bars.

Le débit de retour du vérin (60 l/min) retourne au réservoir en passant par le distributeur de B vers T et en poussant le clapet de contre-pression de 3 bars (rep 7).

En négligeant les pertes de charge on constate :

M1 : 100 bars.
M2 : 3 bars.
M3 : 100 bars.
M4 : 3 bars.

À noter : Le débit de retour du vérin est multiplié par 2 puisque le rapport de section du vérin est de 2 (différence de surface du piston entre la grande chambre & la petite chambre).

À charge identique, il faut 2 fois plus de pression pour faire rentrer le vérin.

Le limiteur de pression principal réglé à 200 bars reste fermé.

Les valves antichocs réglées à 220 bars restent également fermées puisque la pression dans le circuit est de 100 bars.

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5 - Valves antichocs : phase rentrée vérin en butée

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Lorsque le vérin arrive en butée, le débit de la pompe se cumule, monte en pression et retourne au réservoir par le limiteur de pression (rep 3) réglé à 200 bars, protégeant ainsi la pompe.

Les conduites retours sont toujours pressurisées à 3 bars par le clapet de contre-pression (rep 7).

En négligeant les pertes de charge on constate :

M1 : 200 bars.
M2 : 3 bars.
M3 : 200 bars.
M4 : 3 bars.

À noter : Dans cette phase, aucun débit ne passe par les valves antichocs, puisque la pression dans le circuit est limitée à 200 bars par la protection de pompe.

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6 - Valves antichocs : choc rentrée tige

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Le circuit est en stand-by, le distributeur est au repos, la pompe tourne et débite 30 l/min.

Tout le débit retourne au réservoir en passant par le centre du distributeur qui est ouvert de P vers T.

En retournant au réservoir, le débit trouve sur son passage le clapet anti-retour (rep 7) non réglable qui permet de pressuriser les conduites retours à 3 bars.

Si un effort mécanique, un choc par exemple se produit sur la rentrée de tige du vérin, la pression monte instantanément dans la grande chambre du vérin jusqu’à atteindre la valeur d’ouverture de la valve antichoc (rep 5b). Le vérin débraye et recule pour encaisser le choc. Dans l’exemple, le débit créé par le recul est estimé à 2 l/min.

Les 2 l/min sont évacués par la valve antichoc (rep 5b). À cet instant dans la petite chambre du vérin il manque 1 l/min d’huile qui sera amené par le clapet de réalimentation (rep 5c) évitant ainsi la cavitation du vérin.

Au moment du recul du vérin les débits sont les suivants :

30 l/min sorte de la pompe (rep 2)
2 l/min passe par la valve antichoc (rep 5b)
0 l/min passe par la valve antichoc (rep 5a)
0 l/min passe par le clapet de réalimentation (rep 5d)
1 l/min passe par le clapet de réalimentation (rep 5c)
31 l/min retourne au réservoir (30 l/min de la pompe + 1 l/min excédentaire du recul du vérin.

Au moment du recul du vérin et en négligeant les pertes de charge on constate les pressions suivantes :

M1 : 3 bars.
M2 : 220 bars.
M3 : 3 bars.
M4 : 3 bars.

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Tout le débit retourne au réservoir en passant par le centre du distributeur qui est ouvert de P vers T.

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Si un effort mécanique, un choc par exemple se produit sur la sortie de tige du vérin, la pression monte instantanément dans la petite chambre du vérin jusqu’à atteindre la valeur d’ouverture de la valve antichoc (rep 5a). Le vérin débraye et recule pour encaisser le choc. Dans l’exemple, le débit créé par le recul est estimé à 2 l/min.

Les 2 l/min sont évacués par la valve antichoc (rep 5a). À cet instant dans la grande chambre du vérin il manque 4 l/min d’huile qui seront amenés par le clapet de réalimentation (rep 5d) évitant ainsi la cavitation du vérin.

Au moment du recul du vérin les débits sont les suivants :

30 l/min sorte de la pompe (rep 2)
0 l/min passe par la valve antichoc (rep 5b)
2 l/min passe par la valve antichoc (rep 5a)
4 l/min passe par le clapet de réalimentation (rep 5d)
0 l/min passe par le clapet de réalimentation (rep 5c)
28 l/min retourne au réservoir (30 l/min de la pompe
2 l/min pour réalimenter le vérin en complément des 2 l/min du recul.

Au moment du recul du vérin et en négligeant les pertes de charge on constate les pressions suivantes :

M1 : 3 bars.
M2 : 3 bars.
M3 : 220 bars.
M4 : 3 bars.

En conclusion : On constate que les valves antichocs fonctionnent uniquement lorsque le distributeur est au repos. Elles protègent uniquement les récepteurs des surpressions provoquées soit par des chocs ou par l’inertie de la charge lors de l’arrêt du mouvement.

Réglages des valves antichocs : consulter la fiche N° 27