Pompes hydrauliques - Leur fonctionnement

Une pompe hydraulique convertit l'énergie mécanique en énergie hydraulique. Il est utilisé dans les systèmes hydrauliques pour effectuer des travaux, tels que le levage de charges lourdes dans les excavateurs ou les crics, ou encore dans les fendeuses hydrauliques. Cet article traite du fonctionnement des pompes hydrauliques, des différents types de pompes hydrauliques et de leurs applications.

Table des matières

• Comment fonctionne une pompe hydraulique ?
• Types de pompes hydrauliques
• Applications courantes
• Critères de sélection
• FAQ

Comment fonctionne une pompe hydraulique ?

Une pompe hydraulique fonctionne par déplacement positif, c'est-à-dire qu'un fluide confiné est soumis à une pression par un mouvement alternatif ou rotatif. La force motrice de la pompe est fournie par un moteur principal, tel qu'un moteur électrique, un moteur à combustion interne, un travail humain (figure 1) ou de l'air comprimé (figure 2), qui entraîne la roue, l'engrenage (figure 3) ou l'aube pour créer un flux de fluide à l'intérieur du corps de la pompe.

L'action mécanique d'une pompe hydraulique crée un vide à l'entrée de la pompe, ce qui permet à la pression atmosphérique de forcer le fluide à entrer dans la pompe. Le fluide aspiré crée un vide dans la chambre d'entrée, ce qui permet au fluide d'être poussé vers la sortie à une pression élevée.

Les différents types de pompes (à engrenages, à palettes et à piston) utilisent des mécanismes différents pour créer un flux de fluide et une pression.

• Pompe à engrenages : Deux engrenages tournent en sens inverse, créant des chambres qui se dilatent et se contractent, ce qui génère un flux de fluide et de la pression.
• Pompe à palettes : Les palettes sont poussées vers l'extérieur par la force centrifuge et repoussées dans le rotor lorsqu'elles passent devant l'entrée et la sortie de la pompe, générant ainsi un débit et une pression du fluide.
• Pompe à piston : Un piston est déplacé d'avant en arrière à l'intérieur d'un cylindre, créant des chambres de taille variable qui aspirent et compriment le fluide, générant ainsi un débit et une pression.

Les performances d'une pompe hydraulique sont déterminées par la taille et la forme des chambres internes de la pompe, la vitesse à laquelle la pompe fonctionne et la puissance fournie à la pompe. Les pompes hydrauliques utilisent un fluide incompressible, généralement de l'huile de pétrole ou un substitut alimentaire, comme fluide de travail. Le fluide doit avoir des propriétés lubrifiantes et pouvoir fonctionner à des températures élevées. Le type de fluide utilisé peut dépendre des exigences de sécurité, telles que la résistance au feu ou la préparation des aliments.

Types de pompes hydrauliques

Il existe de nombreux types de pompes hydrauliques. Ils peuvent entrer dans les catégories suivantes :

• Source d'alimentation
• Basé sur l'action de la pompe
• Types de déplacement positif

Source d'alimentation

En fonction de la source d'énergie, il existe différents types de pompes hydrauliques :

• Pompe hydraulique à air : Ces pompes ont une conception compacte et ne nécessitent pas de source d'énergie externe. Cependant, une source fiable d'air comprimé est nécessaire et est limitée par la pression d'alimentation de l'air comprimé.
• Pompe hydraulique électrique : Ils disposent d'une source d'énergie fiable et efficace et peuvent être facilement intégrés dans des systèmes existants. Cependant, ces pompes nécessitent une source d'énergie constante, peuvent être affectées par des coupures de courant et requièrent des mesures de sécurité électrique supplémentaires. En outre, leur coût initial est plus élevé que celui des autres types de pompes.
• Pompe hydraulique à gaz : Les pompes à gaz sont des pompes hydrauliques portables qui sont faciles à utiliser dans des environnements extérieurs et éloignés. Cependant, elles sont limitées par l'approvisionnement en carburant, ont des émissions plus élevées que les autres pompes hydrauliques et les systèmes de carburant nécessitent un entretien régulier.
• Pompe hydraulique manuelle : Ils sont faciles à transporter et ne nécessitent pas de source d'énergie. Cependant, elles sont limitées par la capacité physique de l'opérateur, ont un débit plus faible que les autres types de pompes hydrauliques et peuvent nécessiter plus de temps pour effectuer les tâches.
  • Pompe à main hydraulique : Les pompes à main hydrauliques conviennent aux applications à petite échelle et à faible pression et coûtent généralement moins cher que les pompes à pied hydrauliques.
  • Pompe à pied hydraulique : Les pompes à pied hydrauliques conviennent aux applications lourdes et à haute pression et nécessitent moins d'efforts que les pompes à main hydrauliques.

Basé sur l'action de la pompe

Les pompes hydrauliques peuvent être à simple ou double effet. Les pompes à simple effet sont dotées d'un seul orifice par lequel le fluide hydraulique pénètre pour étendre le cylindre de la pompe. Les pompes à double effet ont deux orifices, l'un pour l'extension du cylindre et l'autre pour sa rétraction.

Principes de travail

• En un seul acte : Avec les pompes hydrauliques à simple effet, le cylindre se déploie lorsque le fluide hydraulique y pénètre. Le cylindre se rétracte à l'aide d'un ressort, par gravité ou sous l'effet de la charge.
• Double effet : Avec les pompes hydrauliques à double effet, le cylindre se rétracte lorsque le fluide hydraulique pénètre dans l'orifice supérieur. Le cylindre revient à sa position de départ.

Applications

• En un seul acte : Les pompes hydrauliques à simple effet conviennent aux applications simples qui ne nécessitent qu'un mouvement linéaire dans une direction. Par exemple, soulever un objet ou appuyer sur une charge.
• Double effet : Les pompes hydrauliques à double effet sont destinées aux applications qui nécessitent un mouvement linéaire précis dans deux directions, comme les ascenseurs et les chariots élévateurs.

Types de déplacement positif

Les trois types de mécanismes de déplacement positif sont les engrenages, les palettes et les pistons.

• Pression : Les pompes hydrauliques à engrenages et les pompes hydrauliques à palettes conviennent aux applications à basse pression, tandis que les pompes hydrauliques à pistons conviennent aux applications à haute pression.
• Coût : Les pompes à engrenages sont les moins coûteuses à l'achat et à l'entretien, tandis que les pompes à piston sont les plus chères. Les pompes Vane se situent quelque part entre les deux autres en termes de coût.
• Efficacité : Les pompes à engrenages sont les moins efficaces. Ils ont généralement un rendement de 80 %, ce qui signifie que 10 chevaux mécaniques se transforment en 8 chevaux hydrauliques. Les pompes à palettes sont plus efficaces que les pompes à engrenages, et les pompes à piston sont les plus efficaces, avec un rendement pouvant atteindre 95 %.

Applications courantes

Les pompes hydrauliques ont un large éventail d'applications dans différentes industries.

• Industrie automobile : Dans l'industrie automobile, les pompes hydrauliques sont associées à des crics et à des palans pour soulever des véhicules, des plates-formes, des charges lourdes et tirer des moteurs.
• Ateliers mécaniques : Dans les ateliers mécaniques, les pompes hydrauliques alimentent les outils pour des applications telles que le découpage, le perçage, le pressage et la traction.
• Ateliers bois : Dans les ateliers de menuiserie, les vérins hydrauliques sont utilisés dans les fendeuses.
• Processus et fabrication : Les pompes hydrauliques à usage intensif sont utilisées pour les applications d'enfoncement et de taraudage, la rotation de vannes lourdes, le serrage et l'expansion.
• Machines lourdes : Les pompes hydrauliques sont utilisées dans les machines lourdes telles que les excavateurs, les grues, les chargeurs et les tracteurs.
• Installations de production : Les pompes hydrauliques sont également utilisées dans les convoyeurs, les mélangeurs et les chariots élévateurs.

Critères de sélection

Malgré les différents types de mécanismes des pompes hydrauliques, celles-ci sont classées en fonction de leur taille (pression de sortie) et de leur force motrice (manuelle, pneumatique, électrique et à carburant). Plusieurs paramètres doivent être pris en compte lors de la sélection de la pompe hydraulique adaptée à une application. Les paramètres les plus importants sont décrits ci-dessous :

• Pression de fonctionnement : Il faut tenir compte de la pression maximale de fonctionnement du système et de la pression minimale nécessaire pour générer la force requise contre la charge.
• Source de la force motrice : Doit-il être actionné manuellement (à la main ou au pied), par de l'air provenant d'un compresseur, par de l'énergie électrique ou par un moteur à carburant en tant que force motrice ? D'autres facteurs peuvent influer sur le choix du type de force motrice : le fait qu'elle soit télécommandée ou non, la vitesse de fonctionnement et la charge requise.
• Vitesse de fonctionnement : S'il s'agit d'une pompe hydraulique manuelle, doit-elle être à une ou deux vitesses ? Quel est le volume de liquide par course de la poignée ? Lors de l'utilisation d'une pompe hydraulique, quel est le volume par minute ? Les pompes hydrauliques à air, à gaz et électriques sont utiles pour les débits importants.
• Portabilité : Les pompes hydrauliques manuelles sont généralement portables, mais leur débit est faible, tandis que les pompes à carburant ont une pression de sortie élevée, mais elles sont stationnaires pour les opérations à distance dans les endroits dépourvus d'électricité. Les pompes hydrauliques électriques peuvent être à la fois mobiles et fixes, tout comme les pompes hydrauliques à air. Les pompes aérohydrauliques nécessitent de l'air comprimé sur le site d'exploitation.
• Température de fonctionnement : La température de fonctionnement de l'application peut affecter la taille du réservoir d'huile nécessaire, le type de fluide et les matériaux utilisés pour les composants de la pompe. L'huile est le fluide de fonctionnement mais sert également de liquide de refroidissement dans les pompes hydrauliques à haut rendement.
• Déplacement de la charge : L'importance du déplacement de la charge affectera la taille du réservoir d'huile et le nombre de cylindres de la pompe hydraulique.
• Bruit de fonctionnement : Déterminer si l'environnement est soumis à des exigences en matière de bruit. Une pompe hydraulique équipée d'un moteur à carburant génère un bruit plus important qu'une pompe hydraulique électrique de même taille.
• Sans étincelles : La pompe hydraulique doit-elle être exempte d'étincelles en raison d'un environnement potentiellement explosif ? N'oubliez pas que la plupart des fluides de fonctionnement sont des dérivés de l'huile de pétrole, mais il existe des options sans étincelles.

FAQ

Qu'est-ce qu'une pompe hydraulique ?

Une pompe hydraulique transforme l'énergie mécanique en énergie fluidique. Une puissance d'entrée relativement faible peut se transformer en une puissance de sortie importante pour soulever des charges lourdes.

Comment fonctionne une pompe hydraulique ?

Une pompe hydraulique fonctionne en utilisant l'énergie mécanique pour pressuriser un fluide dans un système fermé. Ce fluide sous pression est ensuite utilisé pour actionner des machines telles que des excavateurs, des presses et des ascenseurs.

Qu'est-ce qu'une pompe hydraulique à vérin ?

Une pompe hydraulique à bélier utilise l'énergie de l'eau qui tombe pour déplacer l'eau à une plus grande hauteur sans utiliser d'énergie externe. Il est composé d'une valve, d'une chambre de pression et de tuyaux d'entrée et de sortie.

Quelle est la différence entre une pompe à eau et une pompe hydraulique ?

Une pompe à eau déplace de l'eau d'un endroit à un autre, alors qu'une pompe hydraulique a pour but de surmonter une pression qui dépend d'une charge, comme une voiture lourde.