Fonctionnement des pompes hydrauliques à pistons

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1 - Rôle

Le rôle de la pompe à pistons est de générer un débit.

Elle transforme l’énergie mécanique du moteur thermique ou électrique en énergie hydraulique.

Il existe plusieurs types de pompe à pistons :

Pistons axe en ligne (axiaux)
Pistons axe brisé (axiaux)
Pistons radiaux
Pistons en ligne

La pompe à pistons axiaux est utilisée sur de nombreuses installations. En fonction de sa conception, la pression peut atteindre 350 bars (série moyenne haute pression), ou 450 bars (série haute pression).

Au vu de sa conception, la pompe à pistons peut être à cylindrée fixe ou variable.

D’un coût élevé la pompe à pistons est réparable (le coût de la réparation est intéressant pour les grosses cylindrées).

Cylindrée : volume refoulé pour 1 tour d’arbre.

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2 - Fonctionnement

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La figure ci-dessus représente une pompe à pistons axe en ligne.

On retrouve :

Rep 1 : Corps de pompe.
Rep 2 : Arbre de pompe.
Rep 3 : Joint d’arbre.
Rep 4 : Roulements.
Rep 5 : Plateau.
Rep 6 : Patins.
Rep 7 : Pistons.
Rep 8 : Barillet.
Rep 9 : Ressort.
Rep 10 : Glace de distribution.
Rep 11 : Drainage.
Rep 12 : Débattement plateau (uniquement pour les pompes à cylindrée variable)

Les pistons coulissent dans le barillet. De manière générale ils sont de nombre impairs (9 par exemple) ce qui limite le phénomène de pulsation. Une glace de distribution assure l’étanchéité entre les pistons.

Lorsque la pompe est entraînée en rotation par un moteur thermique ou électrique, l’arbre de pompe entraîne l’ensemble plateau, barillet, pistons. En fonction du degré d’inclinaison du plateau, les pistons ont un mouvement de va et vient qui crée une aspiration côté (S) et un refoulement côté (P).

Si la pompe est à cylindrée variable, le plateau pourra s’orienter à l’aide d’un servo piston (non représenté sur la figure). L’inclinaison du plateau change la course des pistons et par conséquent la cylindrée de la pompe.

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Sur la figure (A) apparait une glace de distribution d’une pompe circuit ouvert. On distingue un grand « haricot » qui se situe côté aspiration pour faciliter l’entrée de l’huile dans la pompe et éviter les phénomènes de cavitation.

Sur l’autre demi partie de la glace apparait 3 « haricots » qui sont côté refoulement. Ces renforts sont indispensables pour résister aux pressions importantes.

Sur la figure (B) apparait une glace de distribution d’une pompe circuit fermé ou d’un moteur hydraulique.

On distingue plusieurs « haricots » de chaque côté. Les pompes circuit fermé ont un débit réversible, il est donc indispensable de renforcer chaque côté de la glace. Cela implique qu’il faut impérativement gaver les pompes circuit fermé.

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Sur la photo apparait un piston avec son patin muni d’un gicleur. Le gicleur permet de créer un équilibre hydrostatique. La pression sous le piston est ramenée sur le patin grâce au gicleur réduisant ainsi les efforts mécaniques au minimum.

3 - Le choix

Les pompes à pistons sont onéreuses, mais elles sont réparables.

Les pompes à pistons résistent à des pressions jusqu’à 450 bars, mais sont très sensibles à la pollution.

Les pompes à pistons sont plus silencieuses que les pompes à engrenages.

Les pompes à pistons aspirent mal, il est conseillé de les mettre en charge ou de les gaver.

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4 - Les pannes

Le rendement d’une pompe à pistons neuve est proche de 1 (98% - varie en fonction des constructeurs). A partir d’un rendement de 90% il est conseillé de la changer car elle arrive en fin de vie.

Pour la tester, il faut comparer à l’aide d’un débimètre le débit théorique (ou mesuré sans aucune presssion) au débit réel mesuré pompe en charge (pression maximum du circuit).

Une fuite au joint d’arbre est souvent due à une pression trop importante dans le carter provoquée par une usure importante de la pompe ou un tuyau de drainage surchargé.

La fuite au drain est représentative de l’usure de la pompe.

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5 - Quelques conseils

La conduite d’aspiration doit être réalisée de façon à obtenir une vitesse de circulation maximum de fluide de 2,5 m/s. (À réduire si possible, surtout pour les gros débits).

Ci-après, quelques indications de débits en fonction des dimensions des tuyauteries :

1 / 4 " 8 x 13 = 8 l / min
3 / 8 " 12 x 17 = 17 l / min
1 / 2 " 15 x 21 = 27 l / min
3 / 4 " 21 x 27 = 52 l/ min
1 " 26 x 34 = 80 l / min
1 " 1 / 4 33 x 42 = 130 l / min
1 " 1 / 2 40 x 49 = 190 l / min
2 " 50 x 60 = 295 l / min
2 " 1 / 2 66 x 76 = 513 l / min
3 " 80 x 90 = 750 l / min

Il est conseillé de placer le réservoir en charge, c'est à dire au-dessus de la pompe (l’huile par gravité gavera celle-ci).

Ne pas utiliser de matériaux souples pour confectionner la tuyauterie, la dépression et la température ayant tendance à rapprocher les parois et à réduire la surface de passage.

Veiller au bon serrage des raccordements pour éviter les prises d’air.

La température de l’huile dans le réservoir ne doit pas dépasser 60°C maximum.

Le réservoir doit tenir compte de la quantité d’huile pouvant être prélevée pour assurer les différents cycles afin d’éviter le déjaugeage de la pompe.

Le réservoir doit permettre au fluide de se décanter des émulsions éventuelles.

Toutes les tuyauteries retournant au réservoir doivent obligatoirement être retour plongeant.

Le réservoir doit être parfaitement propre et étanche aux impuretés extérieures.

Il doit être réalisé de forme simple, soit rectangulaire ou cylindrique.

Le circuit hydraulique doit être muni d’un système de filtration efficace.

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Commentaires

1 NOUH MEFNOUN Mounir Le 06/11/2022

Salut

pouvez vous ne donnez les causes de chute de pression hydraulique dans le circuit d huile d une turbine a gaz ou se trouve une pompe volumitrique a piston .

merci

sebhydro Le 06/11/2022

Bonjour,
Merci pour votre intérêt.
Une fuite interne à la pompe ou dans le circuit hydraulique est certainement à l'origine de votre baisse de pression.
2 Imane Le 15/05/2022

Quelles sont les raisons qui ont conduit le constructeur à changer la
conception du pompe HP BX ( 5 pistons) à une pompe HP DS ( 7pistons)?

sebhydro Le 16/05/2022

Sans doute pour augmenter la cylindrée de la pompe.