Pompes hydrauliques - Leur fonctionnement

Pompes hydrauliques - Comment elles fonctionnent

Figure 1 : Pompes hydrauliques manuelles à commande manuelle

Figure 1 : Pompes hydrauliques manuelles à commande manuelle

Une pompe hydraulique est un dispositif qui convertit l'énergie mécanique en énergie hydraulique. Il s'agit de types de pompes spécifiques utilisés dans les systèmes d'entraînement hydrauliques pour surmonter une charge, comme le levage d'une voiture. Ce système d'entraînement hydraulique est une machine qui utilise l'énergie des fluides liquides pour effectuer un travail - l'exemple typique d'une telle machine est l'excavateur. La plupart des véhicules de construction lourds utilisent la pompe hydraulique dans un système hydraulique.

Les pompes hydrauliques sont également utilisées pour alimenter des outils hydrauliques tels que des crics, des écarteurs hydrauliques, des casse-écrous, des scies hydrauliques, des presses, des outils de coupe, etc. Ces pompes hydrauliques de petite et moyenne taille font l'objet de cet article. Vous pouvez en savoir plus sur les vérins hydrauliques dans notre article dédié.

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Table des matières

Différence entre les pompes hydrauliques et les pompes ordinaires

Pour bien comprendre ce que sont les pompes hydrauliques, il est nécessaire de faire la distinction entre une pompe hydraulique et une pompe ordinaire utilisée dans la vie de tous les jours. La distinction essentielle n'est pas basée sur le type de pompe, où il y a un chevauchement entre les deux, mais plutôt sur l'application fonctionnelle de la pompe. Alors que la fonction de la pompe courante est l'écoulement et le transfert continus d'un fluide, comme pour le pompage de l'eau d'un forage, le fonctionnement de la pompe hydraulique consiste à vaincre une pression qui dépend d'une charge, comme une voiture lourde. Par conséquent, les pompes hydrauliques n'ont pas un débit continu de fluide, mais un débit de fluide, provenant généralement d'un stockage, qui est juste suffisant pour créer une pression avec une force supérieure à celle d'une charge.

Un système hydraulique nécessite le déplacement du fluide hydraulique entre différents composants, ce qui se fait à l'aide de tuyaux hydrauliques. En outre, les raccords hydrauliques sont utilisés pour combiner les composants hydrauliques et les tuyaux.

Figure 2 : Pompes hydrauliques à air comprimé

Figure 2 : Pompes hydrauliques à air comprimé

Principe de fonctionnement des pompes hydrauliques

Figure 3 : Illustration d'une pompe à engrenages. Les pompes à engrenages sont utilisées dans les systèmes hydrauliques

Figure 3 : Illustration d'une pompe à engrenages. Les pompes à engrenages sont utilisées dans les systèmes hydrauliques

Le fonctionnement de la pompe hydraulique est basé sur la loi de Pascal qui stipule que la pression appliquée à un fluide à l'intérieur d'un système fermé sera transmise de manière égale partout dans le fluide et dans toutes les directions. Une petite quantité de force doit surmonter une quantité de charge plus considérable pour un même changement de pression, pour faire simple. Cette loi peut être énoncée mathématiquement comme suit :

loi de Pascal

Où :

  • P : Pression hydrostatique. La différence de pression entre deux points.
  • ρ : La densité des fluides.
  • G Accélération due à la gravité.
  • h : Hauteur du fluide au-dessus du point de mesure.

Les pompes hydrauliques sont actionnées manuellement, électriquement et par air/gaz. Les maîtres d'œuvre des opérations de construction lourde peuvent également les conduire. Les pompes hydrauliques à entraînement manuel ont souvent une option à une ou deux vitesses. L'option à deux vitesses fournit un volume élevé de fluide à basse pression pour faire avancer le processus avant de passer à un volume faible mais à une pression élevée. Cela réduit la durée du cycle pour l'opérateur. La force motrice génère une pression contre la charge du système. La pression continue à augmenter jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour surmonter la charge. Contrairement aux pompes ordinaires, sans charge, une pompe hydraulique ne générera pas de pression et ne sera pas fonctionnelle.

Les pompes hydrauliques utilisent un fluide incompressible, généralement un dérivé de l'huile de pétrole et des additifs, comme fluide de travail. On peut exiger que l'huile soit résistante au feu ou, dans les usines où l'on prépare des aliments, on utilise une huile comestible ou de l'eau comme fluide de travail pour des raisons de sécurité. Ils doivent généralement posséder des propriétés de lubrification pour les composants de la pompe, transporter des matériaux d'usure et fonctionner à des températures élevées pendant des centaines d'heures.

Types de mécanismes de pompes hydrauliques

Figure 4 : Une pompe hydraulique électrique

Figure 4 : Une pompe hydraulique électrique

Les pompes hydrauliques sont des pompes volumétriques. En théorie, tous les types de mécanismes de pompage peuvent être utilisés dans les pompes hydrauliques, mais la plupart ne produiront pas une pression suffisante contre une charge lourde. La caractéristique essentielle d'une pompe volumétrique, sans hauteur d'arrêt (pression de fonctionnement lors du pompage contre une vanne de refoulement fermée), est qu'elle produit un débit constant quelle que soit la pression de sortie. Cela la différencie d'une pompe centrifuge ou roto-dynamique et qualifie certains mécanismes de pompe de pompe hydraulique.

Une pompe volumétrique déplace un liquide en enfermant un volume fixe par expansion de l'espace du côté de l'aspiration, et en refoulant ce volume fixe par diminution de l'espace. Les pompes volumétriques se divisent en deux grandes catégories : les pompes à mouvement alternatif et les pompes rotatives. Le mécanisme de pompage le plus courant dans une pompe hydraulique est la pompe à piston dans un ou plusieurs cylindres. Parmi les autres types de pompes, citons la pompe à engrenages, la pompe à palettes, la pompe à lobes, la pompe à pistons radiaux, la pompe à palettes, la pompe à vis et la pompe à axe courbe.

Applications des pompes hydrauliques

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

  1. Dans l'industrie automobile, les pompes hydrauliques sont associées à des crics et à des palans à moteur pour soulever des véhicules, des plates-formes, des charges lourdes et tirer des moteurs.
  2. Dans les ateliers de mécanique, ils servent à actionner des outils pour couper, percer, presser, tirer, etc.
  3. Dans les ateliers de bois, ils sont utilisés dans les fendeuses.
  4. Les pompes hydrauliques à usage intensif sont également utilisées pour des applications d'entraînement et de taraudage, pour tourner des vannes lourdes, pour des applications de serrage, d'expansion, etc. dans les industries de transformation et de fabrication.
  5. Les pompes hydrauliques sont utilisées dans les engins mobiles tels que les excavatrices, les grues, les chargeurs et les tracteurs.
  6. Ils sont également utilisés dans les convoyeurs, les mélangeurs, les chariots élévateurs, etc., dans les installations de production
Figure 5 : Applications des pompes hydrauliques

Figure 5 : Applications des pompes hydrauliques

Critères de sélection

Figure 6 : Système de pompe hydraulique

Figure 6 : Système de pompe hydraulique

Malgré les différents types de mécanismes de pompe, les pompes hydrauliques sont principalement classées en fonction de leur taille (pression de sortie) et de leur force motrice (manuelle, pneumatique, électrique et à carburant). Il y a plusieurs paramètres à prendre en compte lors du choix de la pompe hydraulique adaptée à votre application. Les paramètres les plus importants sont décrits ci-dessous :

  • Pression de fonctionnement Tenez compte de la pression maximale de fonctionnement de votre 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 (par la main ou le pied), par l'air d'un compresseur, par l'énergie électrique ou par un moteur à carburant comme moteur principal ? D'autres facteurs peuvent influer sur le type de force motrice, comme le fait qu'elle soit commandée à distance ou non, la vitesse de fonctionnement, la charge requise, etc.
  • Vitesse de fonctionnement : S'il s'agit d'une pompe hydraulique manuelle, doit-elle être à vitesse unique ou à double vitesse ? Quel volume par coup de poignée ? Lors de l'utilisation d'une pompe hydraulique motorisée, 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 ont un rendement plus faible, tandis que les pompes à carburant ont une pression de sortie élevée mais sont fixes pour les opérations à distance dans des endroits sans électricité. Les pompes hydrauliques électriques peuvent être mobiles ou stationnaires, tout comme les pompes hydrauliques pneumatiques. Les pompes aéro-hydrauliques nécessitent de l'air comprimé sur le site d'exploitation.
  • Température de fonctionnement La température de fonctionnement de l'application peut influer sur la taille du réservoir d'huile nécessaire. L'huile est le fluide de fonctionnement mais sert également de liquide de refroidissement dans les pompes hydrauliques à usage intensif.
  • Déplacement de la charge : L'importance du déplacement de la charge détermine la taille du réservoir d'huile et le nombre de cylindres de la pompe hydraulique.
  • Bruit de fonctionnement : Vérifiez si l'environnement est soumis à des exigences en matière de bruit. Une pompe hydraulique équipée d'un moteur à essence produira un bruit plus élevé qu'une pompe hydraulique électrique de même taille.
  • Sans étincelles : La pompe hydraulique doit-elle être exempte d'étincelles en raison d'un environnement explosif possible ? 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.

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