La véritable raison derrière les ports de vidange du moteur hydraulique, les chemins de fuite de la pompe et la protection contre la pression du carter
Lors de l'installation et de la maintenance des systèmes hydrauliques, un petit port est souvent mal compris : le port de vidange du carter . De nombreux techniciens se posent la même question : pourquoi les moteurs hydrauliques nécessitent-ils généralement une conduite de vidange indépendante, alors que de nombreuses pompes hydrauliques ne semblent pas en avoir ?
Une réponse courante mais incorrecte est : « Les moteurs hydrauliques fuient à l’intérieur, mais pas les pompes hydrauliques. »
Ce n'est pas vrai.
Les pompes hydrauliques et les moteurs hydrauliques génèrent des fuites internes. Dans certains cas, le volume de fuite à l’intérieur d’une pompe peut être tout aussi important que celui à l’intérieur d’un moteur. La vraie différence n’est pas de savoir si une fuite existe, mais plutôt où cette fuite peut se diriger en toute sécurité..
Comprendre cette différence est essentiel. Un mauvais raccordement de vidange du carter peut entraîner une défaillance du joint d'arbre, des dommages aux roulements, une surchauffe, une perte d'efficacité ou même une panne complète du moteur hydraulique.
Blince Hydraulic propose une large gamme de moteurs hydrauliques , y compris les moteurs orbitaux, les moteurs à pistons radiaux, les moteurs à pistons axiaux, les moteurs de frein et les moteurs de déplacement pour machines de construction, machines agricoles et équipements industriels.
Qu'est-ce qu'un port de vidange de boîtier dans un système hydraulique ?
Un orifice de vidange du boîtier n'est pas conçu pour « évacuer l'huile usée ». Sa véritable fonction est de protéger le boîtier du composant hydraulique d'une pression interne excessive.
Dans toute pompe hydraulique ou moteur hydraulique, une étanchéité parfaite est impossible. L'huile haute pression passera à travers de minuscules espaces internes, tels que :
le jeu entre les pistons et les blocs-cylindres ;
l'écart entre les engrenages et les corps de pompe ;
le jeu entre les aubes et les rotors ;
surfaces de distribution et d'étanchéité internes.
Cette fuite interne pénètre dans le boîtier du composant. Si elle ne peut pas être évacuée en toute sécurité, l'huile s'accumulera à l'intérieur du boîtier et la pression du boîtier augmentera rapidement.
Une pression excessive sur les dossiers peut entraîner trois problèmes graves.
1. Défaillance du joint d’arbre
Il s’agit de la défaillance la plus courante causée par une mauvaise installation du drain de boîtier. De nombreuses garnitures d'étanchéité d'arbre standard ne peuvent résister qu'à une pression limitée. Une fois que la pression du carter dépasse la capacité du joint, celui-ci peut être poussé vers l'extérieur ou endommagé, provoquant de graves fuites d'huile.
2. Dommages aux roulements
Une pression élevée dans le boîtier peut perturber la lubrification des roulements et augmenter la charge axiale. Au fil du temps, cela peut provoquer une surchauffe des roulements, des dommages à la cage, un bruit anormal ou une défaillance complète des roulements.
3. Perte d’efficacité et surchauffe
Lorsque la pression du boîtier augmente, cela crée une résistance à l’intérieur du composant. Cela réduit l'efficacité volumétrique, augmente la friction interne, augmente la température de l'huile et raccourcit la durée de vie du composant hydraulique.
Par conséquent, le but de l’orifice de vidange du carter est simple : renvoyer l’huile de fuite interne vers le réservoir à très basse pression.
Pour des informations plus techniques sur la structure du moteur hydraulique et les principes de fonctionnement, vous pouvez également lire le document de Blince. articles techniques sur les moteurs hydrauliques
Pourquoi les moteurs hydrauliques doivent-ils avoir une conduite de vidange de carter indépendante ?
Un moteur hydraulique est un actionneur. Son travail consiste à convertir la pression et le débit hydrauliques en puissance mécanique rotative. En raison de ce principe de fonctionnement, l’orifice de retour d’un moteur hydraulique n’est pas toujours à basse pression.
C’est la principale différence.
Qu'il s'agisse d'un compact Moteur orbital hydraulique , moteur à pistons radiaux à couple élevé, moteur à pistons axiaux ou moteur de frein, un moteur hydraulique peut être confronté à deux conditions de travail importantes.
1. La conduite de retour du moteur a souvent une contre-pression
Lorsqu'un moteur hydraulique entraîne une charge, le côté sortie peut avoir une pression de retour. Cette pression peut provenir de la résistance des tuyaux, des vannes, des refroidisseurs, des filtres ou de la contre-pression intentionnelle utilisée pour améliorer le contrôle des mouvements.
Dans de nombreux systèmes hydrauliques mobiles, la pression de retour peut atteindre 1 à 3 MPa, voire plus.
Si l'orifice de vidange du carter du moteur est connecté à la conduite de retour, cette contre-pression peut pénétrer directement dans le carter du moteur. Lorsque cela se produit, la pression du carter augmente rapidement et le joint d'arbre peut échouer.
2. Un moteur hydraulique peut être entraîné par la charge
Dans certaines applications, la charge peut entraîner le moteur au lieu que ce soit le moteur qui entraîne la charge. Par exemple:
un rouleau compresseur se déplaçant en descente ;
un système de balancement de la pelle pendant le freinage ;
un treuil ou un entraînement de déplacement sous charge excessive ;
un mécanisme rotatif à forte inertie.
Dans cette condition, le moteur hydraulique peut temporairement se comporter comme une pompe. Le port de retour d'origine peut devenir un port haute pression.
Si le drain du carter est raccordé à cette conduite, l'huile haute pression peut s'écouler directement dans le carter du moteur. Le résultat peut être une défaillance immédiate du joint d’arbre, une fuite d’huile, des dommages aux roulements ou une panne du moteur.
C'est pourquoi les moteurs hydrauliques nécessitent une conduite de vidange de carter indépendante . La conduite de vidange doit retourner directement au réservoir avec une contre-pression minimale.
Pourquoi de nombreuses pompes hydrauliques n’ont-elles pas besoin d’un port de vidange externe ?
UN la pompe hydraulique est un composant de puissance. Il convertit l'énergie mécanique d'un moteur ou d'un moteur électrique en pression et débit hydrauliques.
Contrairement à un moteur, l’entrée de la pompe est normalement une zone à basse pression, voire légèrement négative. Cela donne à de nombreuses pompes un avantage naturel : l'huile de fuite interne peut être renvoyée en interne vers le côté aspiration.
À l'intérieur de la pompe, les ingénieurs créent souvent un petit passage interne entre le boîtier et la chambre d'aspiration. L'huile qui s'est échappée à l'intérieur du corps de pompe retourne du côté de l'entrée basse pression et est à nouveau aspirée dans le système.
Étant donné que la pression à l'entrée de la pompe est bien inférieure à celle de la sortie, cette conception de drainage interne maintient la pression du boîtier à un niveau bas sans nécessiter un orifice de vidange externe du boîtier.
C'est pourquoi de nombreuses pompes hydrauliques ne semblent pas avoir d'orifice de vidange séparé. Le chemin de vidange est déjà construit à l’intérieur de la pompe.
Important : toutes les pompes hydrauliques ne sont pas dépourvues d'orifices de vidange du boîtier.
L'idée selon laquelle « les pompes hydrauliques n'ont pas besoin d'orifices de vidange » n'est que partiellement correcte.
Dans les systèmes hydrauliques haute pression et haute puissance, de nombreuses pompes doivent avoir un orifice de vidange externe. L'exemple le plus courant est celui pompe à piston à cylindrée variable.
Les pompes à piston variable fonctionnent souvent sous haute pression et leurs fuites internes peuvent être bien supérieures à celles des simples pompes à cylindrée fixe. De plus, le mécanisme de commande de cylindrée variable lui-même peut générer des fuites d'huile.
Si toute cette huile de fuite est renvoyée directement vers l’orifice d’aspiration, plusieurs problèmes peuvent survenir :
la température de l'huile d'aspiration peut augmenter ;
le risque de cavitation peut augmenter ;
La résistance à l'entrée de la pompe peut devenir plus élevée ;
les performances d'auto-amorçage de la pompe peuvent diminuer ;
le contrôle du déplacement peut devenir instable.
Pour cette raison, de nombreuses pompes à piston variable haute pression, pompes à grande vitesse, pompes tandem et pompes hydrauliques spéciales sont équipées d'un orifice de vidange externe.
Dans ce cas, la conduite de vidange de la pompe doit être installée de la même manière qu’une conduite de vidange de moteur hydraulique : directement vers le réservoir avec une faible résistance et une faible contre-pression.
Erreurs courantes d'installation du drain de boîtier
Les problèmes de vidange du carter sont parmi les causes les plus courantes de panne de moteur hydraulique. Les erreurs suivantes doivent être évitées.
Erreur 1 : connecter le drain du carter du moteur à la conduite de retour
C'est l'une des erreurs les plus dangereuses.
Certains techniciens pensent : « Les deux conduites renvoient l’huile au réservoir, donc les connecter ensemble devrait suffire. »
En réalité, la conduite de retour peut être sous pression. Une fois que la pression de retour pénètre dans le carter du moteur, le joint d’arbre peut se briser rapidement. Le remplacement du joint ne résoudra pas le problème si la conduite de vidange est toujours mal connectée.
Par exemple, les moteurs compacts tels que le Les moteurs orbitaux hydrauliques de la série Blince OMM sont conçus avec une étanchéité d'arbre fiable et une construction compacte, mais le raccordement de vidange doit toujours suivre les règles correctes du système hydraulique. La page produit OMM met également en évidence sa conception compacte, sa structure stator-rotor intégrée et ses caractéristiques de joint d'arbre haute pression.
Erreur 2 : bloquer le port de vidange de la pompe
Certaines pompes à pistons variables ont des orifices de vidange petits ou cachés. Lors de l'installation, le port peut être ignoré ou bloqué accidentellement.
Si l'orifice de vidange est bloqué, la pression à l'intérieur du boîtier de la pompe peut augmenter rapidement. Cela peut faire sortir le joint d’arbre, créer d’importantes fuites d’huile et entraîner de graves risques pour la sécurité.
Erreur 3 : Utiliser une conduite de drainage trop petite ou trop longue
Même si la conduite de vidange est reliée au réservoir, une mauvaise conception de la tuyauterie peut toujours créer une contre-pression. Une conduite de vidange trop étroite, trop longue ou pleine de coudes prononcés peut restreindre le débit d'huile.
Les conduites de drainage du boîtier doivent être dimensionnées correctement pour maintenir la pression du boîtier aussi basse que possible.
Directives d'installation correctes du drain de boîtier
Pour les moteurs et pompes hydrauliques dotés d’orifices de vidange externes, suivez ces règles de base :
La conduite de vidange du carter doit retourner directement au réservoir hydraulique.
Ne connectez pas la conduite de vidange du moteur à la conduite de retour principale.
N'installez pas de vannes ou de filtres restrictifs dans la conduite de vidange du boîtier.
Gardez la conduite de vidange courte et suffisamment grande pour réduire la contre-pression.
Évitez de connecter plusieurs ports de vidange du moteur en série.
Assurez-vous que la conduite de vidange ne crée pas de problèmes de siphonnage ou de fluctuation de pression.
Suivez toujours le manuel d'installation du fabricant.
Ces détails peuvent paraître minimes, mais ils affectent directement la fiabilité de l’ensemble du système hydraulique.
Conclusion
Un orifice de vidange du carter peut ressembler à un petit détail, mais il joue un rôle essentiel dans la sécurité et la fiabilité du système hydraulique.
Les moteurs hydrauliques nécessitent des conduites de vidange indépendantes car leurs ports de retour peuvent avoir une contre-pression ou peuvent même devenir des ports haute pression dans des conditions de charge excessive. De nombreuses pompes hydrauliques ne comportent pas d'orifice de vidange externe car leurs fuites internes peuvent souvent retourner du côté aspiration basse pression. Cependant, les pompes à piston variable haute pression et les pompes à usage spécial peuvent toujours nécessiter des conduites de vidange externes.
Un orifice de vidange du moteur hydraulique protège le boîtier du moteur de la pression de retour. Le trajet de vidange de la pompe dépend généralement de la pression côté aspiration. Un mauvais raccordement de vidange peut détruire les joints, les roulements et l’ensemble du composant hydraulique.
Comprendre ce principe de base permet de réduire les pannes, de prolonger la durée de vie des équipements et d'améliorer la fiabilité des systèmes hydrauliques.
