Mécanique des fluides

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Contrôles de débit  
  • 1. Etranglement à ouverture fixe
  • 2. Etranglement à ouverture variable
  • 3. Régulateurs de débit à deux voies
  • 4. Régulateurs de débit à trois voies
  • 5. Compensation thermique

Comme la vitesse d'opération des actionneurs hydrauliques dépend directement de la vitesse du fluide dans les conduites et que la vitesse du fluide dépend directement du débit, il est essentiel de prévoir l'installation, dans les circuits hydrauliques, de composants qui contrôlent ce débit.

Le contrôle de débit sert à surveiller et à ajuster le débit d'un fluide dans un circuit hydraulique.

De façon générale, on distingue deux types de contrôles de débit :

- les étranglements à ouverture fixe ;

- les étranglements à ouverture variable.

1. Etranglement à ouverture fixe

Il existe deux catégories d'étranglements (figure suivante) à ouverture fixe :

-l'étranglement à paroi mince ;

-l'étranglement à paroi épaisse .

Étrangleurs à paroi mince et à paroi épaisse :

On peut aussi utiliser un étrangleur fixe pour contrôler la descente d'un vérin (figure suivante).

Contrôle de descente d'un vérin par un étrangleur fixe :

L'étrangleur à paroi mince est insensible à la viscosité du fluide, ce qui n'est pas le cas de l'étrangleur à paroi épaisse.

On utilise les étrangleurs fixes lorsqu'on veut créer une perte de charge volontaire ou bien empêcher un actionneur linéaire de descendre trop rapidement.

On emploie aussi les étrangleurs à paroi mince pour évaluer un débit, à partir de la perte de charge dans l'étrangleur.

Le débit est fourni par l'expression suivante :

.

  • S1 = section de la conduite à l'amont de l'étrangleur (m2).
  • S2 = section de l'orifice de l'étrangleur (m2).
  • g = accélération de la pesanteur (m/s2).
  • ∆H = perte de charge (m).
  • Qv = débit volumique (m3/s).
2. Etranglement à ouverture variable

Les contrôles de débit sont conçus pour régler le débit volumétrique de la pompe et ainsi rendre acceptables et prévisibles les vitesses des récepteurs (cylindres, moteurs) pour des opérations prédéterminées. La vitesse des actionneurs peut alors être adaptée selon le besoin.

Lors de l'emploi de contrôles de débit, il faut tenir compte des critères suivants :

- les variations de débit ;

les fluctuations éventuelles de la température du fluide ;

- la nécessité d'un contrôle rigoureux ;

le type de contrôle de débit (direct ou par soustraction) ;

- la perte de pression causée par la circulation du fluide dans le contrôle de débit, perte donnée sur la courbe des caractéristiques (figure suivante).

Courbe des caractéristiques Qv = f(∆P) :

Si vous modifiez la grandeur de l'ouverture du contrôle de débit, vous remarquerez que la valeur du débit qui circule change aussi dans le sens de l'ouverture. Or, ce changement de débit s'effectue par tranches.

Si le contrôle est à graduation grossière, ces tranches sont très grandes pour chaque degré d'ouverture du contrôle. Les tranches sont moins importantes pour un contrôle à graduation fine. Le petit graphique ci-après (figure suivante) vous aidera à comprendre le principe.

Graduations grossière et fine :

Pour une variation de l'ouverture de 60° entre x et y, la courbe de la graduation grossière donne une augmentation du débit d'une valeur de 4,75 l/min à 8 l/min, donc 3,75 l/min. En revanche, la courbe à graduation fine donne une augmentation de 0,75 l/min.

Voici un contrôle de débit simple à graduation grossière du débit (figure suivante). A droite, vous remarquerez son emplacement par rapport au vérin.

Contrôle de débit à graduation grossière :

Le symbole du contrôle de débit simple est illustré ci-dessous (figure suivante).

Symbole du contrôle de débit simple :

La figure suivante (figure suivante), quant à elle, vous montre en détail un contrôle de débit à graduation fine.

Contrôle de débit à graduation fine :

 

En fait, il s'agit d'un régulateur variable à encoche, fente et à ouverture périphérique (figure suivante). Ces

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