Orifice combiné et soupape de décharge :
Le type le plus commun de limiteur de débit hydraulique est représenté sur la figure suivante. Cette valve combine l’action de l’orifice et la soupape de décharge dans une seule partie mobile. L’opération de compensation de pression est la même que celle du limiteur de débit à pression compensée de type avec By-pass. Le graphique sur la gauche de la figure suivante montre le débit à travers la valve qui a une valeur qui est soit dans la marge de la valeur nominale ou inférieur à la valeur nominale du débit de la valve. Le graphique sur le côté droit de la figure suivante montre que le flux est en train de dépasser la valeur nominale du débit de la valve, le différentiel de pression résultant de l’écoulement à travers l’orifice devient assez grande pour commencer à comprimer le ressort et commencer à vider l’excédent d’huile comme indiqué sur la figure. Si le débit traversant la valve augmente, l’action de l’orifice fera comprimer le ressort encore plus, et plus de débit d’huile sera vidé au réservoir. Le débit limité (mesuré) demeure assez constant lorsque le débit à travers la valve augmente ou diminue.
Limiteur de débit à pression compensée de Type Restrictor :
La dernière figure montre une illustration d’un limiteur de débit à pression compensée de Type Restrictor. Le débit d’huile limité est réglé en ajustant le robinet à pointeau. Le tiroir de compensation et le ressort de modulation fonctionnent comme une valve de réduction de pression. La pression d’huile d’alimentation est réduite à la pression qui envoie le débit correcte à travers la soupape à pointeau. Quand le système est au repos, le ressort déplace le tiroir de compensateur vers la gauche. Au démarrage, le tiroir de compensation est ouvert en plein débit et pression. Quand le débit d’huile devient plus grand que le réglage du robinet à pointeau, celui-ci limite le débit d’huile et provoque une augmentation de la pression d’huile comme indiqué sur la jauge (manomètre) 2. L’augmentation de la pression d’huile est également ressentie sur le côté gauche du tiroir de compensation. Lorsque la force de la pression sur le côté gauche du tiroir de compensation surmonte la force du ressort, le tiroir de compensation se déplace vers la droite. Bien que la pression d’alimentation puisse continuer à augmenter comme indiqué sur la jauge 1, l’orifice 1 réduit la pression d’huile au niveau du robinet à pointeau à la valeur de la force du ressort. La pression du débit d’huile contrôlé (limité) est de 0 kPa (0 psi), la pression différentielle à travers le robinet à pointeau est de 1378 kPa (200 psi) qui est égale à la force du ressort. Le robinet à pointeau est ajusté pour laisser passer 7.6 LPM (2 gal/mn) à travers l’orifice 2 lorsque la pression différentielle à travers le robinet à pointeau atteint 1378 kPa (200 psi). Sur la dernière figure, il y a une soupape de sécurité (non montrée), semblable à celle de la dernière figure, qui est réglée à 4134 kPa (600 psi). Le débit excédentaire de l’huile d’alimentation retournerait au réservoir par cette soupape de sécurité.
Pression d’huile commandée :
Sur la dernière figure, la pression d’huile commandée est de 1378 kPa (200 psi) comme l’indique la jauge (manomètre) 3. La pression d’huile dans la chambre du ressort de la valve est également de 1378 kPa (200 psi). La force de la pression d’huile dans la chambre du ressort est ajoutée à la force du ressort. Les forces combinées déplacent le tiroir de compensation vers la gauche. Lorsque le tiroir de compensation se déplace vers la gauche, l’orifice 1 s’ouvre. L’orifice 1 permet à la pression d’huile d’augmenter du côté amont du robinet à pointeau. L’augmentation de la pression d’huile est également ressentie sur le côté gauche du tiroir de compensation. Cette pression élevée déplace le tiroir de compensation vers la droite contre la force combinée du ressort et la pression d’huile commandée (limitée). Le tiroir de compensation se déplace à une nouvelle position qui permet d’obtenir une pression de 2756 kPa (400 psi) à travers l’orifice 1. La pression élevée de 2756 kPa (400 psi) indiquée sur la jauge 2 du côté amont du robinet à pointeau maintient un différentiel de pression de 1378 kPa (200 psi) à travers le robinet à pointeau (la pression de la jauge 2 moins la pression de la jauge3). La pression différentielle de 1378 kPa (200 psi) à travers le robinet à pointeau envoie 2 gal/mn à travers l’orifice 2. Les limiteurs de débit à pression compensée offrent une commande plus précise de vitesse du vérin que les limiteurs de débit a pression non compensée. Les limiteurs de débit à pression compensée s’ajustent automatiquement pour garder le débit constant pendant que les conditions de charge varient. Les limiteurs de débit a pression compensée sont habituellement installées quand les charges d’opération du vérin sont de 6890 kPa (1000 psi) et plus.
Soupape d’abaissement rapide « Mode Abaissement rapide » :
La dernière figure montre une illustration d’une soupape d’abaissement rapide en « Mode Abaissement rapide ». La soupape d’abaissement rapide est généralement installée sur le vérin de levage de bulldozer. Lorsqu’elle est activée, la soupape d’abaissement rapide permet à la lame du bulldozer de tomber rapidement au sol. Lorsque la lame du bulldozer est soulevée (en position haute) et que l’opérateur déplace la commande de Relevage/Abaissement à la position DESCENTE RAPIDE, le tiroir du distributeur de Relevage/Abaissement se déplace afin de permettre à l’huile du côté tige du vérin de levage de s’écouler vers le réservoir. Les forces de gravité agissant sur la lame du bulldozer tire la tige hors du vérin et entraine le déplacement du piston indépendamment de la force de la pression d’huile de la pompe. Cette action augmente considérablement le débit d’huile à travers l’orifice de la soupape d’abaissement rapide et crée un vide au côté fond du vérin de levage. L’augmentation du débit d’huile à travers l’orifice provoque une augmentation de pression en amont de l’orifice. La pression élevée d’huile ouvre le clapet interne. Le clapet qui est ouvert relie le passage du côté tige du vérin au passage du côté fond du vérin. L’huile du côté tige du vérin s’écoule à travers le clapet interne afin de rejoindre (compléter) l’huile du distributeur de Relevage/Abaissement qui va vers le côté fond du vérin. Une petite quantité d’huile s’écoule à travers l’orifice vers le distributeur de Relevage/Abaissement puis vers le réservoir. Lorsque la lame touche le sol, le mouvement de la tige hors du cylindre cesse. Cela entraîne une diminution rapide du débit d’huile à travers l’orifice. La pression causée par l’écoulement à travers l’orifice diminue et le ressort ferme le clapet interne. Tout le débit d’huile du côté font du vérin, provient maintenant du distributeur de Relevage/Abaissement uniquement.
Soupape d’abaissement rapide « Mode Relevage de la lame » :
La dernière figure montre la soupape d’abaissement rapide lorsque la lame est soulevée « Mode Relevage de la lame ». Lorsque l’opérateur déplace la commande de Relevage/Abaissement de la lame à la position RELEVAGE, l’huile de la pompe s’écoule à partir du distributeur de Relevage/Abaissement, traverse l’orifice puis vers le côté tige du vérin. L’orifice crée une restriction à l’écoulement d’huile, ce qui augmente la pression en amont (de l’orifice). L’huile à pression élevée s’écoule à travers le passage vers la chambre du ressort qui se trouve derrière le clapet interne. L’huile sous pression assiste le ressort et maintient le clapet interne fermé lorsque la pression est appliquée sur le côté tige du vérin. L’huile du côté fond du vérin s’écoule à travers la soupape d’abaissement rapide vers le distributeur de Relevage/Abaissement puis vers le réservoir.
Symboles ISO de limiteur de débit :
La dernière figure, montre les symboles ISO des composants de base de limiteur de débit. Les symboles ISO de limiteur de débit à pression non-compensée sont les orifices fixes et variables. Les dispositifs de limiteur de débit à pression compensée sont le limiteur de débit à pression compensée et le limiteur de débit à pression compensée avec By-pass. Le symbole ISO ne fournit aucune information sur la structure physique réelle du composant.
La première partie: Les limiteurs de débit (Orifice) – Partie I
Image source: Marco Nürnberger, Hydraulic System.
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