Qu'est-ce que Valve hydraulique?

Dans les systèmes hydrauliques, les distributeurs hydrauliques (ou vannes de commande) permettent aux actionneurs hydrauliques, tels que les vérins et les moteurs, d'obtenir la vitesse, la direction et le couple requis. Comment y parviennent-ils ? En contrôlant la vitesse, la pression et le sens d'écoulement du fluide hydraulique dans le réseau de tuyauterie. On peut donc affirmer que les distributeurs hydrauliques figurent parmi les composants les plus fonctionnels, avec le plus large éventail d'applications, et qu'ils sont les éléments les plus actifs des systèmes hydrauliques. La conception et le fonctionnement optimaux de ces systèmes dépendent largement de la qualité et de l'adéquation des distributeurs hydrauliques à leurs fonctions. Combien existe-t-il de types de vannes hydrauliques ?

Types de vannes hydrauliques 

Classification principale :

Les vannes hydrauliques comprennent principalement les vannes de contrôle directionnel, les vannes de contrôle de pression et les vannes de contrôle de débit.

1. Distributeurs：

Ces dispositifs comprennent les clapets anti-retour et les distributeurs. Les clapets anti-retour permettent un écoulement unidirectionnel du fluide, tandis que les distributeurs, comme les électrovannes, contrôlent l'ouverture et la fermeture du circuit d'huile ainsi que le sens d'écoulement de l'huile en modifiant la position relative entre le tiroir et le corps de la vanne.

2. vannes de régulation de pression: 

Utilisés pour réguler la pression, ils comprennent les soupapes de décharge, les vannes de séquence, les réducteurs de pression, etc. Les soupapes de décharge servent à contrôler le système hydraulique afin de maintenir un état constant lorsque la pression de consigne est atteinte, tandis que les vannes de séquence servent à contrôler la séquence des pressions dans le système hydraulique.

3. vannes de régulation de débit: 

Ces dispositifs servent à contrôler le débit, notamment les vannes d'étranglement, les vannes de réduction de vitesse, les vannes de régulation de vitesse, les vannes de dérivation, etc. 

Autres façons de classer les vannes hydrauliques

Selon les méthodes de montage des vannes, on distingue les vannes à montage sur tuyau, les vannes sectionnelles, les vannes à embase, les vannes sandwich et les vannes à connexion filetée (à cartouche).

Selon le type de signal de commande, on peut la diviser en commande manuelle, commande électrique et commande par liquide (pilote).

Selon leur principe de fonctionnement, on distingue les vannes de commutation, les servovalves, les vannes proportionnelles et les vannes logiques.

De par sa structure, elle peut être divisée en vanne à tiroir, vanne rotative, vanne à siège (à bille et à clapet), vanne à jet, etc.

Nous allons maintenant aborder plus en détail les vannes à montage sur tuyauterie, les vannes sectionnelles, les vannes sandwich et les vannes à connexion filetée (cartouche).

Vanne de montage de tuyauterie

Avantage:

Les vannes de tuyauterie sont les seules vannes indépendantes et complètes parmi les différents types de raccords de montage ; elles se connectent à un raccord et à une tuyauterie et sont prêtes à l’emploi sans nécessiter d’autres raccords.

Inconvénient:

Avec la complexité croissante des systèmes hydrauliques, les faiblesses de ce type d'installation deviennent de plus en plus évidentes :

1. Agencement des composants dispersés, grande surface. 
2. Fuite possible de pièces.
3. L'installation et le démontage sont contraignants.

Vanne sectionnelle

Une seule unité de commande peut contrôler un groupe d'actionneurs – vérins hydrauliques ou moteurs. En plaçant l'entrée P et la sortie T de chaque élément dans la même position, ils peuvent être regroupés et partager P et T.

Avantage:

1. Flexible, une pièce de vanne de commande peut être ajoutée à volonté pour contrôler l'actionneur., 
2. Structure compacte.

Inconvénient:

1. Il existe un risque de fuite entre les pièces.
2. Comme la tuyauterie est fixée sur le corps de la vanne, si vous devez remplacer une pièce de la vanne, vous devez démonter tout le groupe de vannes et la tuyauterie, ce qui est plus fastidieux.

Valve de sous-plaque

L'orifice de raccordement de la canalisation d'huile n'est pas situé directement sur la vanne, mais sur la plaque de base, et la vanne est fixée à la plaque de base par des boulons. Il n'est donc pas nécessaire de démonter la canalisation lors du remplacement de la vanne, ce qui est beaucoup plus pratique que les vannes tubulaires et les vannes à pièces, et permet de réduire considérablement le temps et le coût de la maintenance.

Le processus de normalisation des assemblages à plaques est relativement simple, par exemple la norme ISO 4401 est largement acceptée.

Avantage:

1. Les risques de fuites externes potentielles sont réduits.
2. L'espace et le poids occupés par le système sont réduits, les pertes de charge dans la conduite sont moindres et la production de chaleur est diminuée.
3. La résistance aux vibrations du système est accrue, la fiabilité du système est accrue.
4. Les temps de réponse sont considérablement réduits dans ce système.

Inconvénient:

1. Plus la longueur du bloc intégré augmente, plus son poids augmente de façon exponentielle.
2. Plus le bloc intégré est grand, plus les trous de connexion internes sont longs, ce qui rend le processus d'usinage nettement plus difficile.

Valve sandwich

Il s'agit de l'extension, de l'expansion et de l'intégration de la vanne de sous-plaque en ce qui concerne la hauteur.

Avantage:

1. En général, un ensemble de commandes pour un groupe d'actionneurs peut réaliser des fonctions complexes ; il est très flexible et facile à remplacer.
2. Taille et difficulté d'usinage des trous légèrement réduites.

Inconvénient:

1. Risque accru de fuite.

Valve à cartouche

Il existe quatre types de cartouches de valve couramment utilisés sur le marché.

Glisser

Les vannes à cartouche de type à glissement, également appelées vannes à cartouche de type à couvercle, sont un choix imbattable pour les débits élevés (>1000 L/min) en raison de leur fonction unique et de leur structure relativement simple, ce qui les rend faciles à fabriquer en plus grand nombre.

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Le modèle à insertion directe se fixe sur le bloc de vannes à l'aide de deux vis latérales. De conception simple et économique, il présente toutefois l'inconvénient de ne supporter qu'une faible pression, car la force de traction de la petite vis est bien inférieure à celle du filetage du gros filetage de la vanne à cartouche. De plus, sa mise en marche et son démontage sont plus complexes et son encombrement plus important le rend moins compact.

Visser 

Les cartouches filetées utilisent un filetage qui se visse dans un bloc intégré ou dans des trous de fixation d'un bloc de vannes. Elles peuvent assurer une ou plusieurs fonctions hydrauliques indépendamment les unes des autres, telles que soupapes de décharge, distributeurs à solénoïde, vannes de débit, vannes d'équilibrage, etc. Le remplacement des cartouches filetées est aisé et ne nécessite pas le démontage des raccords de tuyauterie.

Ensemble de vanne à cartouche filetée découpée

Insérer le type

Le type à insertion est également appelé pièces dans le corps. La vanne est entièrement insérée dans le bloc de vannes, sans être exposée à l'extérieur de celui-ci, et utilise ses propres filetages ou d'autres éléments, tels que des raccords de tuyauterie, des bagues de retenue, etc., pour se fixer. Ce type de vanne est peu répandu et est principalement utilisé pour les clapets anti-retour et les vannes antidéflagrantes.

La classification sert simplement à clarifier la situation actuelle afin de faciliter l'apprentissage, mais elle ne constitue en aucun cas la fin de l'apprentissage ; en fait, de nos jours, de nombreux systèmes sont principalement un mélange de plusieurs types de vannes.

Situation actuelle et tendances

D'après une étude de marché récente, la consommation mondiale de vannes hydrauliques se répartit approximativement comme suit : les blocs intégrés avec cartouches sont devenus la solution privilégiée. Les cartouches filetées et leurs blocs intégrés représentent plus de 251 000 milliards de dollars des ventes mondiales de vannes hydrauliques.

En hydraulique mobile, pour des raisons traditionnelles, les distributeurs à sections restent très répandus. On trouve des modèles à commande manuelle, hydraulique et électrique. Même avec une commande électrique, les poignées manuelles sont souvent conservées comme solution de secours en cas de panne.

D'autres systèmes de contrôle utilisent des blocs intégrés avec des vannes à cartouche filetées. L'utilisation de composants à noyau tubulaire forgé à fonction unique est également en baisse. Même lorsque des raccordements de tuyauterie sont nécessaires pour diverses raisons, les groupes de vannes à cartouche filetées sont souvent utilisés pour former des blocs de vannes avec raccordements de tuyauterie.

Références

[1] Hai Ping Zhang, “ Vannes à cartouche filetées hydrauliques ”, China Machine Press, 2011.

[2] John J. Pippenger, “ Technologie des vannes à cartouche hydrauliques ”, Amalgam Publishing Company, Jenks, Oklahoma, États-Unis

[3] ISO 7789:1998, “ Puissance hydraulique — Cartouches vissées à deux, trois et quatre orifices — Cavités ”

[4] ISO 7789:2007, “ Puissance hydraulique — Cartouches vissées à deux, trois et quatre orifices — Cavités ”