À quoi sert un groupe hydraulique d'ascenseur ?

Le groupe hydraulique de l'ascenseur crée et contrôle le flux de fluide sous pression nécessaire à la montée et à la descente de la cabine à l'aide d'un vérin hydraulique. L'énergie électrique fournie à la pompe hydraulique est convertie en énergie hydraulique, permettant ainsi le fonctionnement de l'ascenseur. L'application varie selon le type de pompe hydraulique utilisée ; il est donc recommandé de choisir la pompe hydraulique la plus adaptée à chaque application. 

Bien que chaque composant utilisé pour construire le groupe hydraulique de l'ascenseur remplisse diverses fonctions, il est essentiel de comprendre certaines fonctions clés.

Production d'énergie hydraulique

Dans une centrale hydraulique, le principal élément de production d'énergie est un moteur électrique couplé à une pompe hydraulique (généralement une pompe à engrenages, à palettes ou à pistons). Ce moteur génère le débit volumique (GPM ou L/min) et la pression (PSI ou bar) nécessaires pour déployer le vérin à la vitesse requise par l'ascenseur, en contrôlant la charge.

Par exemple, un 2500 lb (1134 kg) ascenseur de grande capacité avec un 5″ (127 mm) Le bélier de diamètre fonctionne généralement à environ 350-400 PSI pression statique. Pour atteindre une vitesse de conception de 100 pi/min (0,5 m/s), le système utiliserait généralement un 30 CV (22 kW) moteur entraînant un moteur haute performance pompe à vis immergée pour garantir un fonctionnement silencieux et sans vibrations.

Composants clés à l'intérieur d'un groupe hydraulique d'ascenseur

Quelle que soit la construction et le fonctionnement de l'ascenseur hydraulique, les composants suivants y sont toujours présents :

Gestion des fluides hydrauliques et fonction de pompage

Le groupe hydraulique comprend un réservoir d'huile où l'huile est stockée et conditionnée thermiquement. Lorsque l'ascenseur est mis en marche, la pompe aspire l'huile de ce réservoir et l'injecte sous pression dans le système. C'est là qu'intervient le système de commande directionnelle pour gérer le mouvement de la cabine. Voici donc quelques considérations techniques relatives à la gestion des fluides :

• La capacité du réservoir doit permettre un refroidissement correct du fluide, prévenir la cavitation et maintenir la stabilité du système.
• La filtration minimise la contamination susceptible d'endommager les vannes et les pompes.
• La régulation thermique (refroidisseurs d'huile ou échangeurs de chaleur) maintient une viscosité constante pour des performances optimales.

La qualité de la gestion des fluides influe directement sur la fluidité des déplacements en ascenseur, la durée de vie des composants et les niveaux de bruit.

Commande directionnelle et isolation du système

Pour diriger le fluide sous pression vers le bas du cric en position haute, pour permettre le retour du fluide du cric vers le réservoir en position basse, et pour bloquer les passages de fluide en position d'arrêt afin de maintenir le véhicule, cette vanne est un système de sécurité. Elle est généralement précontrainte par un ressort en position basse en cas de coupure de courant. Son composant principal est donc une électrovanne (généralement de configuration 4/3 ou 3/3). Par exemple, l'activation de l'électrovanne “ haut ” déplace le tiroir de la vanne, reliant l'orifice de la pompe (P) à l'orifice du vérin (A) et envoyant ainsi de l'huile vers le cric.

Mouvement précis de l'ascenseur hydraulique grâce aux ensembles de vannes de commande

Outre la simple génération de pression, les centrales hydrauliques utilisent des vannes de régulation qui contrôlent le débit et assurent un fonctionnement régulier (nécessaire au fonctionnement de l'ascenseur). Ces vannes comprennent :

• Soupape de suralimentation, qui contrôle le débit d'huile entrant dans le cylindre pour gérer l'accélération.
• Une vanne de descente qui module le débit d'huile de retour pour obtenir une descente contrôlée par gravité.
• Les valves de nivellement permettent des micro-ajustements pour garantir une précision de nivellement de ±3 à 5 mm.
• Une soupape de décharge protège le système contre les surpressions.
• La soupape de contrepoids (ou de maintien) est une soupape de non-retour à commande pilote située au niveau ou à proximité du vérin, et elle maintient la pression dans le système.
• Enfin, des soupapes de sécurité qui protègent contre la surpression et les mouvements incontrôlés.

Tous ces ensembles de vannes assurent une régulation en boucle fermée, ce qui permet un contrôle fluide et précis des séquences de démarrage, d'arrêt et de mise à niveau programmées.

Contrôle de la pression et maintien de la charge

La soupape de décharge est généralement réglée à 140% de la pression de service maximale (par exemple, 700 PSI) afin de protéger le système contre les surcharges structurelles. Pour une descente en toute sécurité, le système utilise une vanne de descente de précision. Contrairement aux systèmes hydrauliques classiques, un ascenseur descend par gravité, grâce à l'électrovanne de descente. Pour garantir la sécurité, la vanne reste étanche à l'arrêt, empêchant tout déplacement. Pendant la descente, la vanne assure une vitesse constante et régulière quelle que soit la charge. soupape de rupture Monté directement sur le cric, il offre une protection optimale contre les chutes incontrôlées en cas de rupture de tuyau.

Descente contrôlée par gravité et modulation de valve

La principale différence entre les ascenseurs à traction et les ascenseurs hydrauliques réside dans le fait que les premiers utilisent une pompe pour descendre. En revanche, lorsque le contrôleur ordonne un mouvement vers le bas :

• La pompe s'arrête immédiatement.
• La soupape de descente s'ouvre, permettant à l'huile de retourner dans le réservoir.
• La vanne de régulation de débit (souvent intégrée à la vanne directionnelle ou au collecteur) contrôle le débit d'huile.
• La gravité abaisse la voiture, tandis que la vanne de régulation contrôle sa vitesse.

Pour réguler le débit d'huile sortant du vérin hydraulique pendant la descente, on contrôle ainsi la vitesse de descente indépendamment de la charge du véhicule. Ceci garantit une descente constante et régulière, quel que soit le poids des passagers. Par exemple, un robinet à pointeau ou un orifice proportionnel ajuste le circuit d'huile entre l'orifice du vérin (A) et l'orifice du réservoir (T) pendant la descente, maintenant une vitesse de 30 m/min (100 ft/min) que le véhicule soit vide ou chargé.

Cette conception écoénergétique réduit la consommation électrique car aucune alimentation n'est requise pour la descente, hormis l'électronique de commande.

Conditionnement et stabilisation du système

Les ascenseurs hydrauliques sont peu efficaces, car la majeure partie de l'énergie consommée est convertie en chaleur. Il est donc nécessaire d'installer un échangeur de chaleur. Celui-ci permet de maintenir la viscosité de l'huile et de prévenir les dommages au système. De plus, le volume du réservoir doit être dimensionné pour assurer un temps de séjour suffisant du fluide, nécessaire à son refroidissement et à sa désaération. Par exemple, un système de 50 GPM peut être équipé d'un réservoir de 200 gallons et d'un échangeur de chaleur de 15 kW refroidi par ventilateur afin de maintenir la température de l'huile en dessous de 60 °C (140 °F).

Commande de démarrage et d'arrêt de l'ascenseur

Le groupe hydraulique empêche la cabine d'ascenseur de se déplacer lors d'une brusque montée en pression au démarrage et gère la température. Il utilise un interrupteur de réinitialisation, un thermostat et un relais temporisé pour court-circuiter le circuit. Au démarrage, une électrovanne dévie brièvement le débit de la pompe directement vers le réservoir jusqu'à ce que la pression maximale soit atteinte, empêchant ainsi tout mouvement brusque de la cabine. De plus, en dessous d'un certain seuil (par exemple, 32 °C), le système de contrôle peut couper le ventilateur de l'échangeur de chaleur. Au-dessus d'un certain seuil, il peut immobiliser l'ascenseur jusqu'à ce que le refroidissement soit effectif.

Classification des centrales hydrauliques par type de pompe

Groupes motopompes à palettes

Les groupes motopompes à palettes sont économiques et largement utilisés. Cependant, ils présentent un niveau sonore et des pulsations de pression plus élevés, susceptibles d'entraîner des vibrations et une résonance entre le véhicule et le vérin hydraulique. De ce fait, ils sont moins adaptés aux installations exigeant un confort optimal et un faible niveau sonore. Niveau sonore ≈ 55 dB(A) (mesuré à 1 mètre).

Pompe à engrenages hélicoïdaux à denture arquée

La pompe à engrenages hélicoïdaux à denture arquée est une conception optimisée de pompe à engrenages apparue ces dernières années. Elle combine un profil de dent en forme d'arc avec une structure d'engrenage hélicoïdal pour optimiser la trajectoire d'engrènement, réduire les pulsations du fluide et convient aux clients ayant des exigences de performance spécifiques. Niveau sonore ≈ 50 dB(A) (mesuré à 1 mètre).

Groupes motopompes à trois vis

Les groupes motopompes à trois vis sont conçus pour les applications résidentielles haut de gamme. Leurs principaux avantages sont les suivants :

• Pression de sortie régulière et continue, quasiment sans pulsation.
• Vibrations considérablement réduites
• Durée de vie prolongée grâce à un frottement interne minimal

Ces caractéristiques se traduisent par un confort de conduite amélioré., niveau sonore ≈ 40 dB(A) (mesuré à 1 mètre) et Des besoins de maintenance réduits et une fiabilité globale du système plus élevée font des pompes à trois vis la solution privilégiée pour les ascenseurs hydrauliques domestiques modernes.

Classification par mode de commande de vanne

Groupe hydraulique à deux vitesses

Le groupe hydraulique à deux vitesses contrôle la descente en alternant entre des vannes rapides et lentes. Cette configuration permet un contrôle précis de l'accélération et de la décélération et améliore considérablement le confort de déplacement par rapport aux ascenseurs hydrauliques traditionnels. Elle convient à la plupart des applications résidentielles standard.

Groupe motopropulseur à trois soupapes (JL-36-4)

Le système à trois soupapes, basé sur la version à deux vitesses, intègre une soupape de protection contre la surpression. Cette amélioration empêche toute descente accidentelle due à une fuite hydraulique et garantit un maintien stable au niveau du sol. Les performances acoustiques et les dimensions extérieures restent similaires à celles du modèle à deux vitesses, tandis que la sécurité et la rétention de pression sont optimisées.

Groupe de puissance à soupape proportionnelle 

Les centrales hydrauliques à distributeur proportionnel représentent la solution de commande la plus avancée. Grâce à la coordination d'un automate programmable avec un amplificateur de distributeur proportionnel, elles permettent un réglage précis et en temps réel du débit hydraulique lors de la descente. Ceci garantit :

• Régulation de vitesse sans à-coups
• Confort de conduite supérieur
• Dépendance réduite à l'égard de l'expertise des installateurs grâce à un débogage simplifié

Ces unités sont particulièrement adaptées aux ascenseurs hydrauliques haut de gamme où la performance et le confort sont essentiels.

Classification selon les performances acoustiques

Groupes électriques à faible bruit 

Les unités silencieuses, utilisant généralement des pompes à pales, fonctionnent à environ 55–60 dB. Elles offrent un contrôle du bruit acceptable pour les environnements résidentiels standard lorsqu'elles sont associées à des convertisseurs de fréquence de haute qualité.

Groupes électriques ultra-silencieux 

Ces groupes électrogènes ultra-silencieux utilisent une technologie de pompe à trois vis, un système d'immersion dans l'huile et des amortisseurs de vibrations. Le niveau sonore est réduit à environ 43-45 dB, avec des vibrations quasi imperceptibles. Ils sont recommandés pour les environnements sensibles au bruit, tels que les villas et les résidences de luxe.

Conception immergée dans l'huile et dispositifs de sécurité

Les groupes hydrauliques immergés dans l'huile intègrent les composants clés dans l'huile hydraulique, améliorant ainsi la lubrification, la dissipation de la chaleur et la réduction du bruit. Les dispositifs de sécurité et de maintenance standard comprennent :

• largage manuel d'urgence (vidange manuelle d'huile)
• vanne d'arrêt d'urgence pour maintenance
• Manomètre et protection contre les surcharges
• Interfaces de détection anti-extrusion

Le mécanisme de descente d'urgence amélioré utilise une structure à bouton de réarmement automatique, éliminant ainsi le besoin d'outils et permettant une intervention rapide en cas de panne de courant. 

Principes de fonctionnement hydrauliques et électriques

Opération ascendante

Lors de la montée, un convertisseur de fréquence contrôle précisément la vitesse du moteur, assurant une accélération et une décélération en douceur. L'onduleur permet également la conversion du courant monophasé domestique en alimentation triphasée requise par le moteur, résolvant ainsi un problème courant des installations résidentielles. 

Opération de descente

Le contrôle de la descente dépend de la configuration de vanne sélectionnée :

• Les systèmes à deux vitesses et à trois soupapes utilisent une commutation temporisée des soupapes et des papillons de compensation de pression.
• Les systèmes de vannes proportionnelles utilisent des signaux d'automate programmable pour réguler en continu le débit.

Ces stratégies de contrôle coordonnées garantissent un fonctionnement stable aussi bien sous charges légères que lourdes.

Conclusion

La conception du groupe hydraulique influe directement sur le confort de déplacement, le niveau sonore, l'efficacité énergétique et la fiabilité globale du système d'ascenseur. Pour les techniciens, les ingénieurs et les gestionnaires d'immeubles, la compréhension du groupe hydraulique est essentielle à la maintenance, au dépannage et à l'optimisation du système, ce qui en fait l'un des composants les plus importants de toute installation d'ascenseur hydraulique.