Comment installer un limiteur de débit hydraulique

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La figure 1 représente un limiteur de débit bidirectionnel. C'est-à-dire qu’il réduit le débit dans les 2 sens de passage.

La figure 2 représente un limiteur de débit unidirectionnel. C'est-à-dire qu’il réduit le débit que dans 1 sens de passage.

A noter : Dans le jargon hydraulique, limiteur de débit, réducteur de débit, réducteur de vitesse, limiteur de vitesse, étrangleur, gicleur … sont les noms donnés au même composant.

Attention à ne pas confondre avec le régulateur de débit qui est un autre composant.

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1 - Fonctionnement du circuit sans étrangleur

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Rep 1 : Réservoir.

Rep 2 : Pompe cylindrée fixe.

Rep 3 : Moteur thermique.

Rep 4 :Limiteur de pression principal. (Protège la pompe).

Rep 5 : Distributeur 4/3 TOR centre tandem. (Aiguille l’huile vers le récepteur).

Rep 6 : Vérin double effets.

En alimentant électriquement la bobine b du distributeur, le tiroir se déplace en flèches croisées et aiguille l’huile issue de la pompe vers le vérin. Le vérin sort avec un débit de 30l/min. La pression nécessaire pour déplacer la charge s’établie à 50 bars.

Le débit sortant du vérin est de 15 l/min (30 l/min / 2). Ceci est dû au rapport de section du vérin (R=2 dans l’exemple).

Rapport de section : Différence de surface du piston (surface côté fût / surface côté tige).

En négligeant les pertes de charge, on constate (Fig. B) :

M1 : 50 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 50 bars	Débit B : 30 l/min
M3 : 0 bar	Débit A : 0 l/min

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En alimentant électriquement la bobine a du distributeur, le tiroir se déplace en flèches droites et aiguille l’huile issue de la pompe vers le vérin. Le vérin rentre avec un débit de 30l/min. La pression nécessaire pour déplacer la charge s’établie à 100 bars. (2 fois plus de pression quand sortant car la surface du piston est 2 fois plus petite).

Le débit sortant du vérin est de 60 l/min (30 l/min x 2). Ceci est dû au rapport de section du vérin (R=2 dans l’exemple).

En négligeant les pertes de charge, on constate (Fig. D) :

M1 : 100 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 0 bar	Débit B : 60 l/min
M3 : 100 bars	Débit A : 30 l/min

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Lorsque le vérin arrive en butée, le débit de la pompe se cumule et retourne au réservoir en soulevant le limiteur de pression.

On constate (Fig. E) :

M1 : 200 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 0 bar	Débit B : 0 l/min
M3 : 200 bars	Débit A : 0 l/min

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2 - Etrangleur installé en série à l’admission

Pour réduire la vitesse d’un vérin, on peut installer un limiteur de débit à l’admission (entrée du vérin).

Lorsque la vitesse du vérin diminue, on constate que tout le débit de la pompe n’est pas consommé par le récepteur ce qui provoque une montée en pression devant l’étranglement. Si 10 l/min passent par le limiteur de débit, la pompe qui débite toujours 30 l/min, a 20 l/min de débit excédentaires qui retourneront au réservoir par le limiteur de pression sous 200 bars.

En négligeant les pertes de charge, on constate (Fig. G) :

M1 : 200 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 50 bars	Débit B : 10 l/min
M3 : 0 bar	Débit A : 5 l/min

A noter : Toute modification d’un circuit hydraulique n’est pas anodine, dans ce cas, nous remarquons que le circuit risque de chauffer puisque de l’huile lamine en permanence dans le limiteur de pression.

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3 - Etrangleur installé en série à l’échappement

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Pour réduire la vitesse d’un vérin, on peut installer un limiteur de débit à l’échappement (sortie du vérin).

Lorsque la vitesse du vérin diminue, on constate que tout le débit de la pompe n’est pas consommé par le récepteur ce qui provoque une montée en pression devant l’étranglement. Si 5 l/min passent par le limiteur de débit, la pompe qui débite toujours 30 l/min, à 20 l/min de débit excédentaires qui retourneront au réservoir par le limiteur de pression sous 200 bars.

La pression à l’entrée du vérin est de 200 bars pour un effort mécanique qui demande une pression de seulement 50 bars.

La contre-pression dans la petite chambre du vérin s’établie à 300 bars. (200 bars – 50 bars) x 2 = 300 bars (2 étant le rapport de section du vérin).

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Par le calcul :

Charge du vérin : 500 Kg = 500 daN

Grande surface piston : 10 cm²

Petite surface piston : 5 cm²

P=F/S

P : Pression en bar

F : Force en daN

S : Surface en cm²

Force hydraulique sur la grande chambre du vérin.

F = PxS

F = 200 x 10

F = 2000 daN

Contre-pression dans la petite chambre du vérin.

2000 – 500 =1500 daN

P = F/S

P = 1500/5

P = 300 bars

En négligeant les pertes de charge, on constate (Fig. H) :

M1 : 200 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 200 bars	Débit B : 10 l/min
M3 : 300 bars	Débit A : 5 l/min

A noter : On constate des pressions supérieures au limiteur de pression du circuit. L’installation d’un étrangleur sur l’échappement d’un vérin peut s’avérer dangereuse. L’effet multiplicateur de pression créé par le rapport de section du vérin est à prendre en compte avant d’effectuer une modification.

Etrangler du côté grande chambre sur le retour ne pose pas de problème de contre-pression puisqu’elle se divise.

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4 - Etrangleur installé en parallèle

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Pour réduire la vitesse d’un vérin, on peut installer un limiteur de débit en dérivation.

On constate que tout le débit de la pompe est consommé par le récepteur et l’étrangleur. Le débit se sépare au niveau du limiteur de débit évitant ainsi la montée en pression du circuit.L’huile ne lamine pas dans le limiteur de pression comme dans les 2 autres cas.

En négligeant les pertes de charge, on constate (Fig. I) :

M1 : 50 bars	Débit pompe : 30 l/min
M2 : 50 bars	Débit B : 10 l/min
M3 : 0 bar	Débit dans étrangleur : 20 l/min

A noter : L’inconvénient de ce montage est que tout le débit de la pompe est utilisé. Il ne sera pas possible de faire fonctionner plusieurs récepteurs en même temps. (Exemple : Schéma avec 2 vérins et 2 distributeurs).

En conclusion :

Limiteur de débit en série à l’admission :

Avantage : permet de faire fonctionner plusieurs récepteurs en même temps.
Inconvénient : laminage dans le limiteur de pression.

Limiteur de débit en série à l’échappement :

Avantage : peut permettre de contrôler la descente d’une charge menante.
Inconvénient : surpression côté petite chambre.

Limiteur de débit en parallèle :

Avantage : aucun laminage dans le limiteur de pression.
Inconvénient : mouvement simultané de plusieurs récepteurs impossible.

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Commentaires

1 Abdelilah Le 30/01/2020

Une source hydraulique alimente un circuit hydraulique avec du l’huile à 200 bar, ce circuit
commande un vérin double effet fonctionnant avec 100 bar.
En sortant, le piston se déplace avec une vitesse de 1 m/s. Une fois à mi-course, se vitesse
s’abaisse à une valeur inférieur à 0.5 m/s.

hydraulique Le 31/01/2020

La charge augmente à mi course