Un schéma hydraulique de foreuse permet de comprendre le fonctionnement d’un circuit combinant moteur hydraulique et vérin. Il est utilisé pour diagnostiquer les pannes, analyser les phases de fonctionnement et optimiser les réglages. Cette fiche détaille les composants, les phases (stand-by, montée, descente) et les comportements en charge.

Aller plus loin en hydraulique

À quoi sert un circuit hydraulique de foreuse ?

Quels sont les composants principaux ?

Sur le schéma ci-dessus on retrouve :

1M : Moteur électrique pour transformer l’énergie électrique en énergie mécanique.
1P : Pompe hydraulique cylindrée fixe pour transformer l’énergie mécanique en énergie hydraulique.
1 GP, 2GA1, 2GA2, 3GB, 3GA : Manomètres, pour contrôler les pressions sur le circuit.
3QP :Limiteur de débit bidirectionnel réglable pour régler la vitesse du moteur hydraulique dans les 2 sens.
1RP : Limiteur de pression principale pilotée réglable avec fonction by-pass (symbole simplifié) pour protéger la pompe des surpressions. Le by-pass évite le laminage de l’huile en stand-by.
2D : Distributeur 4/3 tout ou rien, centre fermé à commande électrique (rappel par ressorts) pour aiguiller l’huile vers le vérin (montée/descente)
3D : Distributeur 3/2 tout ou rien, à commande électrique (rappel par ressort) pour aiguiller l’huile vers le moteur (droite/gauche)
2RA : Valve de séquence à pilotage externe réglable pour protéger la tige de forage des efforts mécaniques trop important en cas de blocage.
2QA : Limiteur de débit unidirectionnel réglable pour régler la vitesse du vérin en position descente.
2A : Vérin double effet avec amortisseur fin de course pour transformer l’énergie hydraulique en énergie mécanique linéaire.
3W : Moteur hydraulique double sens de rotation pour transformer l’énergie hydraulique en énergie mécanique rotative.
OF : Filtre retour pour dépolluer l’huile.

À noter : Sur les schémas hydrauliques, on distingue 3 types de trait.

Les traits continus indiquent les canalisations où passe le débit d’huile.
Les traits discontinus indiquent les canalisations de drainage (retour fuite) ou de pilotage (info de pression). Le débit dans ces canalisations est faible.
Les traits mixtes indiquent les sous-ensembles et permettent d’identifier les composants sur la machine.

Phase stand-by : fonctionnement du circuit hydraulique au repos

Lorsque le moteur électrique est alimenté, la pompe cylindrée fixe est entraînée et débite 30 l/min. Tout le débit retourne au réservoir en passant par l’étage puissance du limiteur de pression (1RP) car le distributeur de by-pass (1YV1) n’est pas actionné et décomprime le ressort. Nous lisons une très faible pression en sortie de pompe qui est issue des pertes de charge (frottement de l’huile dans la tuyauterie et passage dans le filtre (OF)).

Phase remontée (mouvement du vérin et alimentation du circuit)

Simultanément les bobines (1YV1) et (2YV1) sont alimentées. Le tiroir du distributeur de by-pass se déplace et ferme la fuite dans le limiteur de pression (1RP). L’huile issue de la pompe ne peut plus retourner au réservoir par celui-ci que sous une pression de 200 bars.

L’huile de la pompe se partage entre le moteur et le vérin. L’huile allant au moteur passe par le limiteur de débit (3QP) qui a été réglé par l’opérateur. 20 l/min vont au moteur et se compriment à la pression nécessaire pour faire tourner la tige de forage (20 bars). L’huile excédentaire (10 l/min) est aiguillée vers la petite chambre du vérin par le distributeur (2D). L’huile dans le vérin se comprime à la pression nécessaire pour remonter l’outil (150 bars) constatés sur le manomètre (1GP).

L’huile de retour du moteur retourne librement au réservoir en passant par le distributeur (3D) et le filtre. Seules les pertes de charge sont constatées sur le manomètre (3GB).

L’huile de retour du vérin retourne librement au réservoir en passant par le clapet de by-pass du limiteur de débit (2QA), le distributeur (2D) et le filtre.

Lors du réglage ou du diagnostic d’un circuit hydraulique, l’utilisation d’un manomètre permet de contrôler précisément les pressions du système.

Phase butée mécanique : montée en pression et réaction du limiteur

Lorsque le vérin arrive en butée mécanique, l’huile se cumule dans le circuit et monte en pression instantanément jusqu’à l’ouverture du limiteur de pression principale (1RP) à 200 bars. Dans le cas où le moteur force de la même manière (20 bars), il accélère. Sans changer le réglage du limiteur de débit (3QP), on constate que la ∆P augmente aux bornes de celui-ci et par conséquent le débit qui le traverse augmente (théorème de Bernoulli).

∆P : Différence de pression.

Phase descente / forage : interaction vérin–moteur et comportement en charge

Simultanément, les 3 bobines (1YV1, 2YV2, 3YV1) des distributeurs sont alimentées.

L’huile issue de la pompe se partage :

22 l/min dosés par le limiteur de débit (3QP) vont au moteur sous une pression créée par l’effort à vaincre de la tige à 20 bars lus sur le manomètre (3GB).
6 l/min dosés par le limiteur de débit (2QA) vont au vérin sous une pression créée par la charge à 50 bars lus sur le manomètre (2GA2).
2 l/min excédentaires retournent au réservoir en soulevant le limiteur de pression à 200 bars constatés sur le manomètre (1GP).

La valve de séquence (2RA) reste fermée car la pression de pilotage (20 bars) prise sur la branche B du moteur hydraulique n’est pas suffisante pour déclencher son ouverture.

Phase descente / blocage : maintien en charge et comportement du circuit hydraulique

À noter : le moteur hydraulique et le vérin sont liés mécaniquement : si le moteur force, cela impacte directement le vérin. Ce type de comportement permet d’identifier rapidement un problème de charge ou de réglage.

L’effort du moteur hydraulique augmente. Dès que la pression atteint 100 bars sur la branche B du moteur, la pression de pilotage de la valve de séquence est atteinte. La valve (2RA) s’ouvre et toute l’huile issue de la pompe retourne au réservoir sous 100 bars constatés sur le manomètre (1GP). L’effort du vérin est limité et évite de casser la tige.