Les pompes hydrauliques volumétriques 1°) Introduction : Chez l'être humain, le cœur occupe un rôle de très grande importance. Il a pour principale fonction de faire circuler dans tout l'organisme, par l'intermédiaire d'artères et de veines, le sang qui est essentiel au bon fonctionnement de toutes les parties du corps humain. Dans un circuit hydraulique, la pompe joue un rôle tout aussi important, lequel s'apparente à celui joué par le cœur chez l'être humain :
La pompe permet de faire circuler, par l'intermédiaire de canalisations, un fluide hydraulique qui déplacera des charges grâce à des vérins ou à des moteurs hydrauliques. La pompe joue un rôle de premier plan, car c'est elle qui fournit l'énergie dans un circuit hydraulique.
Dans ce cours vous étudierez :
quelles sont les différentes pompes hydrauliques volumétriques; les caractéristiques de fonctionnement de ces pompes.
2°) Les pompes à engrenages : Les pompes hydrauliques volumétriques à engrenage sont de constitution simple parce qu'elles ne possèdent que peu de pièces mobiles internes. Ce type de pompe: présente l'avantage d'être celui le moins coûteux. est à cylindrée fixe. Comme le nom l'indique, les pompes à engrenage renferment deux roues dentées qui s'engrènent (s'engagent) l'une dans l'autre.
Il existe deux catégories de pompes à engrenage : les pompes à engrenage externe ; les pompes à engrenage interne.
2.1°) les pompes à engrenage externe : Les pompes à engrenage externe tirent leur nom de la position de leurs roues dentées. Ces roues sont placées l'une à côté de l'autre et s'engagent l'une dans l'autre par leurs dents se trouvant sur leur circonférence. Séquence/Thème S2.4
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Les pompes à engrenage externe comportent: une roue dentée menée: La roue dentée menante reçoit son mouvement d'un moteur. Ces roues tournent en sens opposé en s'engrenant l'une dans l'autre. En face de l'orifice d'admission, les deux roues dentées se séparent en créant un vide partiel comblé par l'huile provenant du réservoir. L'huile est ensuite transportée par les alvéoles formées par le creux des dents et le corps de la pompe. Au fur et à mesure que les dents se réengagent, l'huile est évacuée vers l'orifice de refoulement. Il existe également des pompes à engrenage externe double. Une pompe à engrenage double est en fait l'union de deux pompes à engrenage, lesquelles sont entraînées par le même arbre d'accouplement.
2.2°) Les pompes à engrenage interne : Les pompes à engrenage interne tirent leur nom du fait qu'elles possèdent comme pièce mobile une roue à denture interne. 2.2.1/ Les pompes à engrenage interne à croissant : La pompe à engrenage interne à croissant comprend deux roues à denture: une roue à denture interne une roue à denture externe.
Ces roues sont séparées par un croissant fixe. La roue à denture externe entraîne la roue à denture interne. la roue à denture externe est excentrique par rapport à la roue à denture interne; les deux roues dentées tournent dans le même sens.
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2.2.2/ Les pompes à engrenage interne à gérotor : Le fonctionnement des pompes à engrenage interne à gérotor ressemble beaucoup à celui des pompes à engrenage interne à croissant.
Sur cette figure: le lobe en pointillé de gauche représente l'orifice de refoulement, tandis que celui de droite représente l'orifice d'admission. Fonctionnement: La rotation des deux roues dentées se fait dans le sens des aiguilles d'une montre. Le fluide hydraulique est aspiré par la cavité créée lors du désengagement des deux roues dentées. Le désengagement s'effectue vis-à-vis de l'orifice d'admission (parties B et C). Le fluide devient prisonnier dans l'alvéole créée entre les roues à denture externe et interne (partie D). Lors du réengagement des deux roues à denture (parties E, F et G), le fluide est refoulé vers l'orifice de refoulement. Le cycle, ainsi complété, recommence.
3°) Les pompes à palettes : Les pompes hydrauliques volumétriques à palettes sont fréquemment utilisées parce qu'elles ont un bon rendement volumétrique: Elles offrent généralement un meilleur rendement volumétrique que les pompes à engrenage. Elles sont toutefois plus coûteuses que ces dernières. Les pompes à palettes renferment des palettes: Celles-ci sont de forme rectangulaire; et sont introduites à l'intérieur du rotor par l'entremise de rainures radiales. Les palettes peuvent donc se déplacer radialement. Il existe deux catégories de pompes à palettes : les pompes à palettes à cylindrée fixe; les pompes à palettes à cylindrée variable.
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3.1°) Les pompes à palettes à cylindrée fixe à rotor non balancé :
Les pompes à palettes à cylindrée fixe ont un principe de fonctionnement relativement simple: Le rotor dans lequel sont introduites les palettes, est installé dans le carter de la pompe. Il est excentrique par rapport au centre du corps de la pompe.
Le rotor est entraîné dans un mouvement de rotation grâce à l'arbre d'accouplement relié à la source motrice de la pompe. La force centrifuge, ainsi créée, pousse les palettes contre une couronne circulaire. Lorsque le rotor tourne, les palettes suivent le contour de la couronne. Il est à noter que le chanfrein de la palette suit toujours le sens de rotation. Il en est ainsi pour tous les types de pompes à palettes. A cause de l'excentricité du rotor par rapport à la couronne, les palettes divisent l'espace compris entre le rotor et la couronne en une série d'alvéoles. L'aspiration de la pompe se fait à l'endroit où les alvéoles augmentent de volume. Il se crée ainsi un vide partiel qui sera comblé par l'huile hydraulique poussée dans ces alvéoles par la pression atmosphérique agissant dans le réservoir. L'huile emprisonnée dans les alvéoles est ensuite acheminée vers l'orifice de refoulement de la pompe. Par la suite, la diminution du volume des alvéoles force l'expulsion de l'huile vers l'orifice de refoulement. 3.2°) Les pompes à palettes à cylindrée fixe à rotor balancé : Le principe de fonctionnement des pompes à palettes à rotor balancé est le même que celui des pompes à palettes à rotor non balancé.
La seule distinction se trouve au niveau de la forme de la couronne. En effet, cette dernière est de forme ovale.
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En fonctionnement, cela se traduit par deux admissions et deux refoulements par tour du rotor. Les deux orifices de refoulement sont opposés (180°), tout comme ceux d'admission, ce qui permet d'équilibrer les roulements et autres pièces internes en rotation.
3.3°) Les pompes à palettes à cylindrée variable :
La pompe à débit variable fournit un débit maximal. Lorsque le circuit hydraulique requiert moins d'huile, le débit excédentaire fait augmenter la pression du côté du refoulement de la pompe, cette augmentation de pression réduit la cylindrée de la pompe.
On trouve des pompes à palettes à cylindrée variable avec rotor non balancé ou balancé. Le principe de fonctionnement de base d'une pompe à palettes à cylindrée variable est le même que celui d'une pompe à palettes à cylindrée fixe.
4°) Les pompes à pistons : Les pompes hydrauliques volumétriques à pistons fonctionnent toutes selon le même principe fonctionnement: Les pistons sont animés d'un mouvement de va-et-vient. Les pompes à pistons offrent le meilleur rendement volumétrique et sont toutefois les plus coûteuses. Bien que le principe général de fonctionnement en est identique, les différentes pompes actuellement commercialisées se distinguent essentiellement par la disposition des pistons. Il existe deux principes de montage des pistons dans le carter de la pompe : le montage radial, le montage axial. Séquence/Thème S2.4
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4.1°) Les pompes à pistons radiaux à cylindrée variable ou non : Fonctionnement: En tournant, le bloc cylindre crée une force centrifuge qui force les pistons à suivre la couronne. La couronne est excentrique par rapport au bloc cylindre, ce qui engendre un mouvement de va-et-vient des pistons dans leur alésage. En sortant du bloc cylindre, les pistons créent un vide partiel qui sera comblé par l'huile hydraulique poussée par la pression atmosphérique agissant dans le réservoir. L'huile est acheminée aux pistons par l'intermédiaire d'un boisseau (tuyau s'emboîtant dans un autre) central fixe. la partie inférieure du boisseau correspond à l'orifice d'admission lorsque la rotation est dans le sens horaire puisque les pistons sont forcés de sortir de leur alésage vis-à-vis cet orifice. L'huile emprisonnée dans l'alésage du piston est ensuite transportée vers l'orifice de refoulement qui correspond à la partie supérieure du boisseau central. A cause de l'excentricité de la couronne par rapport au bloc cylindre, les pistons entrent dans leur alésage et refoulent ainsi l'huile vers l'orifice de refoulement.
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4.2°) Les pompes à pistons axiaux à cylindrée variable ou non : Les pompes à pistons axiaux se divisent en deux catégories : les pompes à pistons axiaux à axe droit ; les pompes à pistons axiaux à axe brisé. 4.2.1/ Les pompes à pistons axiaux à axe droit : Les pompes à pistons axiaux à axe droit contiennent des pistons qui sont disposés axialement dans le bloc cylindre.
Dans le cas des pompes à pistons axiaux à axe droit à cylindrée variable, la plaque de poussée a une inclinaison variable. La plaque de poussée est maintenue à son angle maximal grâce à un ressort qui pousse sur une plaque pivotante. La pompe fournit ainsi un débit maximal.
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4.2.2/ Les pompes à pistons axiaux à axe brisé :
Le fonctionnement d'une pompe à pistons axiaux à axe brisé est sensiblement le même que celui d'une pompe à pistons axiaux à axe droit.
La seule distinction réside dans le fait que l'arbre d'accouplement et le bloc cylindre sont disposés selon un axe brisé. Dans ce type de pompe, la plaque de retenue est fixée sur l'arbre d'accouplement. Le bloc cylindre est relié à l'arbre d'accouplement par l'entremise d'un joint universel. L'angle ainsi créé force le mouvement alternatif des pistons dans leur alésage lors de la rotation de l'arbre d'accouplement. La variation de la cylindrée est obtenue en modifiant, à l'aide d'un volant, l'angle d'inclinaison du bloc cylindre par rapport à l'arbre d'accouplement.
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