Fonctionnement interne d'un distributeur proportionnel hydraulique 6/3 (vue en coupe)

Le distributeur proportionnel hydraulique 6/3 est utilisé pour commander progressivement le déplacement d’un vérin ou d’un moteur hydraulique. Il permet de faire varier le débit envoyé au récepteur en fonction de la consigne donnée par l’opérateur.

Contrairement à un distributeur Load Sensing, le distributeur 6/3 ne maintient pas automatiquement une vitesse constante lorsque la charge varie. La vitesse du récepteur dépend donc de l’effort à déplacer, de la position du tiroir, du débit de pompe et des pertes de charge dans le circuit.

Ce type de distributeur est courant sur les applications mobiles, agricoles et travaux publics. Il est apprécié pour sa simplicité, sa robustesse et son faible coût, mais il demande une bonne compréhension du fonctionnement hydraulique pour être correctement utilisé et dimensionné.

Vous souhaitez approfondir vos connaissances, diagnostiquer efficacement vos installations ou former vos équipes directement sur site ?

Formation hydraulique sur site

Demander un devis pour former vos équipes

 Accéder à nos livrets techniques

On retrouve généralement 2 types de distributeur proportionnel dans les applications mobiles (travaux publics (TP) et l’agricole).

• Le distributeur de type 4/3 LS (Load Sensing) qui permet de gérer la vitesse des récepteurs. La prise en main des machines est rapide.
• Le distributeur de type 6/3 qui permet de ressentir l’effort de la machine. En revanche, les machines utilisant ce type de distribution sont plus difficiles à conduire.

Pour comprendre le symbole hydraulique et le rôle des différentes positions du tiroir, consultez également notre fiche «Fonctionnement d'un distributeur hydraulique 6/3 (schématiquement) »

Les distributeurs 6/3 (6 orifices internes et 3 positions) peuvent être à commande manuelle, hydraulique ou électrique.

Le distributeur 6/3 est raccordé à 4 tuyaux :

• P : Pression (arrivée d'huile).
• T : Réservoir (retour d'huile).
• A & B : 2 sorties connectées au récepteur (vérin ou moteur hydraulique).

Sur la Fig. A est représenté un distributeur de type 6/3 en stand-by . La symbolisation représente la mécanique.

On retrouve :

• Rep 1 : Pompe cylindrée fixe.
• Rep 2 : Moteur thermique.
• Rep 3 : Bloc distributeur (corps).
• Rep 4 : Levier de commande manuelle.
• Rep 5 : Ressort de rappel du tiroir.
• Rep 6 : Limiteur de pression principale.
• Rep 7 : Clapet antidérive.
• Rep 8 : Tiroir.
• Rep 8a : Fente de progressivité.
• Rep 8b : Centre à suivre*.
• Rep 9 : Vérin double effet.

Au repos, la pompe cylindrée fixe (rep 1) est entraînée par le moteur thermique (rep 2) au régime travail. Le débit de la pompe (60 l/min) retourne librement au réservoir en passant par le centre à suivre (rep 8b) du distributeur. On constate aucune pression sur le manomètre M1 à l'exception des pertes de charge* qui sont négligées dans l'explication.

Les orifices A & B sont fermés par le tiroir du distributeur et immobilisent le vérin en position.

A noter : Le distributeur 6/3 est de conception " à tiroir ". C'est-à-dire qu'il n'est pas étanche en interne. Les orifices A & B sont fermés au repos, mais des micros fuites internes sont présentes. Si le vérin possède une charge suspendue & menante le vérin sera immobilisé mais pas bloqué. Pour bloquer le récepteur il est nécessaire d'installer par exemple des clapets pilotés ou des valves d'équilibrages entre le distributeur et le vérin.

* Pertes de charge : pression créée par le frottement de l'huile dans la tuyauterie et les composants hydrauliques.

* Centre à suivre : la flèche de la case centrale se prolonge et passe par tous les centres des tiroirs.

Sur la Fig. B, le levier de commande (rep 4) est actionné pleine consigne. Le tiroir (rep 8) se décale vers la gauche et comprime le ressort de rappel (rep 5). Le centre à suivre (rep 8b) se ferme complètement, le tiroir découvre le passage d'huile de P vers A & B vers T.

L'huile qui ne peut plus retourner au réservoir par le centre à suivre (rep 8b) se cumule dans le circuit et monte à la pression nécessaire pour faire sortir le vérin (rep 9). Le clapet antidérive dont la valeur du ressort est négligeable se soulève, tout le débit de la pompe (60 l/min) passe de P vers A sous une pression de 100 bars constatée en M1 (pression créée par la charge d'1 tonne). L'huile de retour du vérin (30 l/min) retourne librement au réservoir en passant par le tiroir du distributeur de B vers T.

 Fig. C : Dans cette phase (distributeur pleine ouverture), tout le débit de la pompe est orienté vers le vérin qui sort à la vitesse maximum. Lorsque le vérin rencontre un effort supplémentaire ( 2éme charge), la pression augmente instantanément à 200 bars dans le circuit et la vitesse du vérin reste constante.

Dans cette phase, le distributeur se comporte comme un distributeur TOR (Tout Ou Rien). L'opérateur n'a aucun ressenti de l'effort pendant la conduite de la machine.

Sur la Fig. D, le vérin (rep 9) arrive en butée mécanique. L'huile issue de la pompe se cumule dans le circuit et monte instantanément en pression jusqu'à atteindre la valeur de réglage du limiteur de pression (rep 6).

A cet instant, le limiteur de pression s'ouvre et l'huile retourne au réservoir de P vers T. On constate 250 bars en M1 (valeur du ressort de tarage du limiteur de pression).

Le limiteur de pression protège la pompe des surpressions. Le passage d'huile dans le limiteur de pression provoque une élévation de la température de l'huile. On parle de laminage.

Dans cette phase la puissance demandée au moteur thermique (Rep 2) est maximale.

P = p*Q / 540

P : Puissance en Kw

p : Pression en bar

Q : Débit en l/min

540 : Coefficient tenant compte des rendements mécaniques.

P = 250 * 60 / 540

P = 27.77 Kw

Sur la Fig. E, le levier de commande (rep 4) est actionné pleine consigne. Le tiroir (rep 8) se décale vers la droite et comprime le ressort de rappel (rep 5). Le centre à suivre (rep 8b) se ferme complètement, le tiroir découvre le passage d'huile de P vers B & A vers T.

L'huile qui ne peut plus retourner au réservoir par le centre à suivre (rep 8b) se cumule dans le circuit et monte à la pression nécessaire pour faire rentrer le vérin (rep 9). Le clapet antidérive dont la valeur du ressort est négligeable se soulève, tout le débit de la pompe (60 l/min) passe de P vers B sous une pression de 200 bars constatée en M1 (pression créée par la charge d'1 tonne sur une surface 2 fois plus petite). L'huile de retour du vérin (120 l/min) retourne librement au réservoir en passant par le tiroir du distributeur de A vers T.

A noter : on constate que le débit de retour du vérin passant dans le distributeur est dans ce cas 2 fois supérieur au débit de la pompe. Ceci est dû au rapport de section* du vérin (R = 2). Le volume des chambres du vérin est différent, ce qui influe sur le débit de retour. C'est pourquoi il est nécessaire de dimensionner les distributeurs hydrauliques en fonction du débit de retour des vérins et non pas seulement en fonction du débit de la pompe.

* Rapport de section : rapport entre la surface du piston et la surface annulaire (piston - la tige).

Sur la Fig. F, le vérin est sollicité par une charge menante (monte-charge par exemple).

En stand-by, toute l'huile issue de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre du distributeur.

Lorsque le levier (rep 4) du distributeur est actionné progressivement (petite consigne), le tiroir se déplace légèrement et découvre le passage de l’huile de P vers A et B vers T grâce aux fentes de progressivité (rep 8a) tout en étranglant légèrement le passage du centre à suivre (rep 8b).

La pression de 100 bars créée par la charge vient se loger derrière le clapet antidérive (rep 7). Ce clapet comme son nom l’indique empêche le vérin de descendre lorsque la consigne donnée par l’opérateur est insuffisante pour reprendre la charge. Sans ce clapet, l’huile du vérin retourne au réservoir par le centre à suivre et le vérin descend.

À cet instant, l’huile qui retourne au réservoir par le centre à suivre force. La pression monte en sortie de pompe (par exemple 50 bars constatés en M1). Cette pression ne permet pas de contrer l’effort du vérin qui est chargé à 100 bars. (Pression nécessaire créée par la charge pour déplacer le vérin).

Toute l’huile issue de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre du distributeur et le vérin ne se déplace pas.

Sur la Fig. G, l’opérateur augmente la consigne de commande du distributeur, le centre à suivre s’étrangle un peu plus et augmente la pression en sortie de pompe à 100 bars. Une partie de l’huile (2 l/min)  soulève le clapet antidérive et est orientée vers le vérin ce qui permet de soulever la charge. Le reste du débit de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre (58 l/min).

Lorsque le vérin se déplace à faible vitesse, le débit de retour de la chambre annulaire (petite chambre) retourne au réservoir en passant par le centre du distributeur (1l/min) qui s’additionne au 58 l/min passant par le centre à suivre.

On note une différence de pression de 100 bars aux bornes du centre à suivre qui se comporte comme un étranglement installé en dérivation.

À noter : pendant le mouvement du vérin, si l’opérateur augmente la consigne du distributeur, il change les valeurs de débit passant par le centre à suivre et le vérin accélère.

Sur la Fig. H, l’opérateur conserve sa consigne, le vérin rencontre un effort supplémentaire. Le total de la charge s’élève maintenant à 200 bars. On observe que le vérin s’arrête car la pression nécessaire pour vaincre l’effort du vérin doit s’élever à 200 bars augmentant la ΔP  aux bornes du centre à suivre. À partir de 110 bars (pression arbitraire) tout le débit de la pompe retourne au réservoir par le centre à suivre.

ΔP  : Différence de pression aux bornes d’un composant.

D’après le théorème de Bernoulli, si la ΔP  augmente aux bornes de l’étranglement du centre à suivre, le débit passant par celui-ci augmente et par conséquent moins d’huile est orientée vers le vérin.

L’opérateur observe un ralentissement ou un arrêt du vérin, il doit augmenter sa consigne pour conserver sa vitesse ce qui lui procure un ressenti de l’effort. (Ressenti de l’effort qui est uniquement visuel + modification de la commande).

En conclusion : le distributeur 6/3 est un distributeur proportionnel bon marché, il est fiable et peu sensible à la pollution. Il permet de gérer les efforts des récepteurs. Le ressenti de l’effort par l’opérateur peut être un atout.

En revanche la vitesse des récepteurs reste aléatoire si les charges changent, l’opérateur doit en permanence corriger sa consigne pour garder une vitesse constante.

Comprendre le fonctionnement interne d'un distributeur proportionnel est indispensable. Pour sélectionner la configuration la plus adaptée à votre circuit hydraulique (centre ouvert, centre fermé, centre à suivre, etc.), consultez également notre fiche « Comment choisir un distributeur hydraulique 6/3 ? ».

À quoi sert un distributeur proportionnel hydraulique 6/3 ?

Il permet de commander progressivement le sens et la vitesse de déplacement d’un vérin ou d’un moteur hydraulique.

Quelle est la différence entre un distributeur 6/3 et un distributeur Load Sensing ?

Le distributeur 6/3 permet de ressentir les variations de charge, mais la vitesse du récepteur varie avec l’effort. Le distributeur Load Sensing maintient une vitesse plus stable grâce à la régulation de débit.

Pourquoi la vitesse du vérin varie-t-elle avec un distributeur 6/3 ?

La vitesse varie parce que le débit envoyé vers le vérin dépend de la position du tiroir, de la charge et de la différence de pression dans le distributeur.

Pourquoi dimensionner le distributeur avec le débit de retour du vérin ?

Lors de certains mouvements, le débit de retour peut être supérieur au débit de pompe. Si le distributeur est trop petit, il crée des pertes de charge et de l’échauffement.

Le distributeur 6/3 est-il adapté aux charges menantes ?

Oui, mais il faut prévoir des clapets pilotés, des valves d’équilibrage ou des dispositifs anti-dérive lorsque la charge peut entraîner le récepteur.

Pour comprendre le circuit hydraulique :

Fonctionnement d'une pompe Load Sensing

Fonctionnement du distributeur 4/3 Load Sensing

Pour former vos équipes :

Formation dépannage hydraulique

Formation sécuité hydraulique

Ces supports sont les mêmes que ceux utilisés lors de nos formations sur site, avec une approche orientée compréhension, réglage et diagnostic réel.

Ils permettent aux techniciens de retrouver rapidement les informations essentielles lors des interventions.