Fonctionnement d'un régulateur de débit à voie prioritaire

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Le régulateur de débit 3 voies est un composant hydraulique qui permet d'ajuster un débit constant sur la voie prioritaire (CF) afin d'alimenter un récepteur. Le débit excédentaire sera dirigé vers la voie (EF) pour retourner au réservoir ou alimenter un autre récepteur.

Souvent appelé à tort diviseur de débit réglable, ce composant est très présent dans les applications agricoles et travaux publics.

Le terme diviseur de débit n'est pas approprié, car le régulateur de débit partagera le flux d'huile uniquement lorsque le débit d'entrée est excédentaire à la voie prioritaire. Pour les hydrauliciens un diviseur de débit n'est pas réglable.

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CF : Constant Flow.

EF : Excess Flow.

P : Pressure.

Le composant est représenté en Fig. A, un étranglement est encadré d'un trait fort.

L'arrivée d'huile se branche sur l'orifice P. Le récepteur prioritaire se connecte en CF. EF est connecté soit au réservoir ou sur un autre récepteur.

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2 - Régulateur de débit fermé

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Sur la Fig. C est représenté un régulateur de débit à voie prioritaire connecté à une pompe cylindrée fixe (rep 5). Le circuit est protégé par un limiteur de pression principal (rep 6) réglé à 200 bars.

La voie EF est connectée au moteur hydraulique (rep 7) qui est chargé. La pression nécessaire pour vaincre les efforts mécaniques de ce moteur est de 50 bars.

La voie CF est connectée au moteur hydraulique (rep 8) qui est chargé. La pression nécessaire pour vaincre les efforts mécaniques de ce moteur est de 100 bars.

Les manomètres M1, M2 et M3 permettent de contrôler les pressions.

Le réglage de l'étranglement (rep 3) est fermé, le débit 30 l/min issu de la pompe se cumule dans le circuit et pousse le tiroir (rep 2). L'huile trouve appui sur la surface B grâce au perçage A.

Tout le débit de la pompe est orienté vers le moteur (rep 7) et se comprime à la pression créée par la charge. La vitesse du moteur (rep 7) est maximale. Le moteur (rep 8) ne tourne pas.

En négligeant les pertes de charge : M1 & M2 = 50 bars.

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3 - Régulateur de débit ouvert

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L'étranglement (rep 3) est ouvert.

Explication de la phase transitoire, mise en position du tiroir (rep 2):

Lorsque l'opérateur ouvre l'étranglement, l'huile se comprime dans la chambre CF du régulateur de débit. L'huile prend appui sur la surface C du tiroir. A cet instant, l'état d'équilibre est rompu à cause du ressort de 5 bars (rep 4). Le tiroir se décale vers la droite.

Ce déplacement du tiroir a pour effet d'obliger l'huile à se diriger vers le moteur (rep 8). L'huile se comprime à la pression créée par la charge.

100 bars sont constatés en M3. Le moteur (rep 8) tourne à vitesse réduite, il est alimenté par 20 l/min.

Le débit excédentaire (10 l/min) se cumule en sortie de pompe et pousse le tiroir (rep 2) pour alimenter le moteur (rep 7). La pression constatée en M1 est de 105 bars. ( 100 bars en M3 + 5 bars du ressort )

On constate une ΔP de 5 bars aux bornes de l'étranglement (rep 3). Si la charge change au niveau du moteur (rep 8), par exemple 150 bars, la pression en sortie de pompe augmente à 155 bars. La ΔP est conservée et la vitesse du récepteur reste inchangée.

ΔP : Différence de pression.

Rappel : d’après le théorème de Bernoulli, le débit passant dans un étrangleur varie en fonction de la différence de pression aux bornes de celui-ci.

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Sur la Fig. E, la charge du moteur (rep 7) augmente à 150 bars. Instantanément, l'huile issue de la pompe se comprime à 150 bars. Le tiroir (rep 2) se déplace légèrement sur la gauche. La pression sur la surface d'appui C nécessaire pour que le tiroir (rep 2) soit en équilibre est de 145 bars (150 bars sur la surface B – 5 bars de ressort (rep 4)). L'huile une fois passée le tiroir (rep2) se détend à la pression nécessaire pour vaincre les efforts mécaniques du moteur (rep 8). On constate que la ΔP de 5 bars aux bornes de l'étranglement (rep 3) est maintenue. La vitesse des moteurs reste identique.

Conclusion : le régulateur de débit à voie prioritaire permet de régler et maintenir constant, la vitesse des récepteurs. Les limites de fonctionnement seront les charges qui varient brutalement. Par exemple un point dur mécanique.

Un moteur fuyard aura parfois pour incidence de rendre instable la balance de pression (rep 2) lors de l'ouverture de l'étranglement (rep 3).

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