Formation hydraulique :Le distributeur à action pilotée

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Les distributeurs ont pour rôle d’aiguiller l’huile vers les récepteurs. En fonction des débits, l’huile pourra être dirigée soit :

Par un distributeur à action directe.
Par un distributeur à action pilotée.
Par un clapet logique.

Le distributeur à action pilotée est utilisé lorsque les débits sont importants. Un distributeur de taille moyenne pilote un tiroir plus gros. Cette méthode permet de conserver des bobines électriques de petite dimension. En faisant l’analogie avec l’électrique, le distributeur à action pilotée s’apparente à un système de relayage.

Le distributeur à action pilotée peut être représenté dans un schéma par un symbole simplifié ou détaillé.

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Sur le symbole simplifié, seul le tiroir de l’étage puissance est représenté. Il n’apparait pas le distributeur pilote qui est désigné par les 2 flèches situées dans le symbole des bobines électriques.

Le symbole détaillé prend plus de place sur le schéma hydraulique mais représente parfaitement le fonctionnement du composant. Le trait mixte représente le sous-ensemble, les pointillés symbolisent les conduites de pilotage (peu de débit) et les traits forts symbolisent les conduites de débit.

Le distributeur en photo est de type tiroir 4/3 TOR normalisé CETOP (4 orifices, 3 positions Tout Ou Rien) :

P : Pressure = Pression.

T : Tank = Réservoir.

A & B : Sortie vers récepteur.

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1 - Fonctionnement stand-by

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Le symbole détaillé est représentatif de la mécanique. On retrouve :

Rep 1 : Pompe cylindrée fixe.
Rep 2 : Moteur thermique.
Rep 3 : Réservoir.
Rep 4 : Limiteur de pression principale à action pilotée.
Rep 5 : Étage puissance du distributeur.
Rep 6 : Étage pilote du distributeur.
Rep 7 : Tiroir étage puissance.
Rep 8 : Ressort de rappel du tiroir (rep 7).
Rep 9 : Tiroir étage pilote.
Rep 10 : Ressort de rappel du tiroir (rep 9).
Rep 11 : Connecteur électrique de type Hirschmann.
Rep 12 : Poussoir de commande mécanique pour test.
Rep 13 : Vérin double effets. (R=2)
Rep A & B : Bobines électriques.

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Pour des raisons didactiques, le frottement des joints de vérin ainsi que les pertes de charge sont négligés.

Perte de charge : frottement de l’huile dans la tuyauterie et les composants.

En stand-by, Le tiroir (rep 7) de l’étage puissance est fermé au repos (P, T, A, B fermés) grâce aux 2 ressorts de rappel (rep 8).

Le tiroir de l’étage pilote (rep 9) est ouvert au repos (A & B vers T & P fermés) grâce aux 2 ressorts de rappel ce qui décompriment chaque extrémité du tiroir de puissance.

La pompe est entraînée par le moteur thermique au régime travail. Elle délivre un débit de 100 l/min. Les orifices P des tiroirs de puissance et de pilotage sont fermés, instantanément l’huile se cumule dans le circuit et retourne au réservoir par le limiteur de pression. La pression nécessaire pour contrer les efforts mécaniques du limiteur de pression est de 200 bars constatés sur le manomètre M1.

Après le limiteur de pression, l’huile retourne librement au réservoir sans contrainte.

L’huile lamine dans le limiteur de pression et échauffe rapidement l’huile. Pour solutionner ce problème il est possible d’installer un distributeur de by-pass ou un tiroir de puissance centre ouvert (P vers T).

À noter : Les orifices A et B du tiroir de puissance sont fermés, le vérin est immobilisé. La technologie tiroir des distributeurs n’est pas étanche. Les fuites internes peuvent provoquer une dérive du vérin si celui-ci est peu chargé. Pour bloquer le récepteur, il est possible d’utiliser un distributeur centre Y (ouvert A & B vers T) associé à des clapets pilotés.

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2 - Fonctionnement sortie vérin

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En alimentant la bobine A du distributeur pilote, le tiroir (rep 9) se déplace vers la droite et comprime le ressort de rappel opposé (rep 10).

L’orifice P se découvre vers B et l’orifice A se découvre vers T.

Un débit de pilotage est orienté sur le côté gauche du tiroir de puissance (rep 7). Le côté droit est décomprimé au réservoir. Le tiroir de puissance se déplace vers la gauche et comprime le ressort de rappel opposé (rep 8).

L’orifice P du tiroir de puissance se découvre vers A et l’orifice B se découvre vers T.

Toute l’huile issue de la pompe est orientée vers la grande chambre du vérin (rep 13). L’huile se comprime et déplace la tige du vérin sous une pression créée par la charge (50 bars constatés sur le manomètre M1 & M2). L’huile de la chambre annulaire (petite chambre) retourne au réservoir en passant par le tiroir de l’étage puissance de B vers T.

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Lorsque la bobine A du distributeur pilote n’est plus alimentée, le ressort de rappel (rep 10) replace le tiroir (rep 9) en position centrale (P fermé, A & B vers T).

Les 2 côtés du tiroir de l’étage puissance (rep 7) sont décomprimés au réservoir par le distributeur pilote. Le ressort de rappel (rep 8) replace le tiroir en position centrale (P, T, A, B fermés).

L’alimentation en huile du vérin est stoppée, l’huile issue de la pompe retourne au réservoir en ouvrant le limiteur de pression à 200 bars lus sur M1.

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3 - Fonctionnement rentrée vérin

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En alimentant la bobine B du distributeur pilote, le tiroir (rep 9) se déplace vers la gauche et comprime le ressort de rappel opposé (rep 10).

L’orifice P se découvre vers A et l’orifice B se découvre vers T.

Un débit de pilotage est orienté sur le côté droit du tiroir de puissance (rep 7). Le côté gauche est décomprimé au réservoir. Le tiroir de puissance se déplace vers la droite et comprime le ressort de rappel opposé (rep 8).

L’orifice P du tiroir de puissance se découvre vers B et l’orifice A se découvre vers T.

Toute l’huile issue de la pompe est orientée vers la chambre annulaire du vérin (rep 13). L’huile se comprime et déplace la tige du vérin sous une pression créée par la charge (100 bars* constatés sur le manomètre M1 & M3). L’huile de la grande chambre retourne au réservoir en passant par le tiroir de l’étage puissance de A vers T.

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Lorsque la bobine B du distributeur pilote n’est plus alimentée, le ressort de rappel (rep 10) replace le tiroir (rep 9) en position centrale (P fermé, A & B vers T).

L’alimentation en huile du vérin est stoppée, l’huile issue de la pompe retourne au réservoir en ouvrant le limiteur de pression à 200 bars lus sur M1.

*Rappel : Les vérins double effets ont des surfaces d’appuis différentes entre la grande et la petite chambre. Cette différence de surface est appelée rapport de section. Sur le schéma le ratio est de 2 (R=2). C'est-à-dire qu’avec une charge identique, la pression nécessaire pour faire rentrer le vérin est 2 fois plus importante que pour le faire sortir.

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