Bien choisir une pompe hydraulique

Il existe quatre types de pompes hydrauliques :

• Pompes à engrenages
• Pompes à pistons
• Pompes à palettes
• Pompes à vis

Pompe à engrenages

Les pompes à engrenages

Les pompes à engrenages ont très peu de pièces mobiles. Elles sont constituées de deux roues dentées qui s’engrènent l’une dans l’autre. Ces pompes ont également un débit constant. Elles fonctionnent à des pressions comprises en général entre 50 et 210 bar. Les pompes à engrenage sont les pompes fonctionnant avec les vitesses les plus élevées, soit jusqu’à 3000-6000 tr/min.

Avantages : 

• Elles sont peu coûteuses
• Elles sont à cylindrée fixe

Inconvénient :

• Leur rendement volumétrique est faible

Il existe deux types de pompes à engrenage : les pompes à engrenage externe et les pompes à engrenage interne.

Les pompes à engrenage externe :

• Dans une pompe à engrenage externe, une seule des roues dentées, la roue menante, est reliée à l’entraînement. L’autre roue d’engrenage, la roue menée, tourne dans le sens opposé, de sorte que les dents des roues d’engrenage en rotation s’emboîtent. 

Il existe également des pompes à engrenage externe double, rassemblant deux pompes à engrenage entraînées par le même arbre d’accouplement. Une pompe à engrenage externe double a l’avantage d’alimenter deux circuits hydrauliques indépendants mais aussi de fournir un débit plus important à un seul circuit.

Les pompes à engrenage interne : 

• Elles comportent une roue à denture interne excentrée et une roue à denture externe aussi appelée couronne. 
• Lorsque la roue à denture externe tourne, un volume est créé entre les profils des dentures de la roue et les dentures de la couronne externe fixée sur les parois du boîtier.
• Le produit est aspiré lorsque les deux roues se désengagent. 

Avantages :

• Les pompes à engrenage interne ont un fonctionnement très silencieux.
• Elles offrent aussi un débit constant.

Pompe à pistons

Les pompes à pistons

Les pompes hydrauliques à pistons traitent de très grands débits à des pressions élevées. Elles fonctionnent grâce à des pistons animés d’un mouvement de va-et-vient continu. Les propriétés d’étanchéité des pistons sont excellentes, ce qui permet de fonctionner à des pressions élevées avec de faibles fuites de fluide.

Avantages :

• Elles offrent le meilleur rendement volumétrique global
• Elles fournissent les plus hautes pressions
• Elles sont fiables 
• Elles ont une forte densité de puissance
• Il existe des modèles à cylindrée variable et à cylindrée fixe

Inconvénients :

• Elles sont les plus coûteuses.

Il existe deux principes de montage des pistons : le montage radial et le montage axial.

Le montage axial : 

La conception de la pompe à pistons axiaux est basée sur le principe du plateau oscillant ou sur la conception d’un axe courbé. 

• Dans la conception à plateau oscillant, les pistons rotatifs sont soutenus par un plateau oscillant ; l’angle du plateau oscillant détermine la course du piston.
• Dans la configuration à axe courbé, le volume de déplacement dépend de l’angle de pivotement : les pistons se déplacent dans les cylindres lorsque l’arbre tourne. 

Le montage radial : 

Les pompes à pistons radiaux sont disponibles en deux configurations différentes. 

• Avec un bloc-cylindres excentrique : le piston tourne à l’intérieur de la bague extérieure rigide. L’excentricité détermine la course des pistons. 
• Avec un arbre excentrique : l’arbre excentrique en rotation provoque des mouvements de piston radialement oscillants. 

Avantage : 

• Les pompes à pistons radiaux peuvent être équipées de plusieurs sorties différentes et indépendantes.

Pompe à palettes

Les pompes à palettes

Il s’agit de pompes renfermant des palettes de forme rectangulaire, introduites à l’intérieur du rotor grâce à des rainures radiales. De ce fait, les palettes peuvent se déplacer radialement.

Avantages :

• Elles offrent généralement un meilleur rendement volumétrique que les pompes à engrenage.
• Elles produisent moins de bruit tout en maintenant une vitesse élevée (jusqu’à 3 000 tr/min).
• Elles peuvent être à cylindrée fixe et à cylindrée variable.
• Quand elles sont à cylindrée variable, on peut réduire le débit si nécessaire et donc réduire la consommation d’énergie.

Inconvénients :

• Elles sont plus coûteuses que les pompes à engrenages (et moins coûteuses que les pompes à pistons).
• Elles sont aussi fragiles car les palettes subissent des sollicitations de flexion à cause de la pression de refoulement.

Pompe à vis

Les pompes à vis 

Dans les pompes hydrauliques à vis à déplacement fixe de type rotatif, le fluide est propulsé axialement dans un flux constant et uniforme par l’action d’une vis sans fin.

Avantages :

• Les pompes à vis conviennent pour les hautes pressions (3000 psi)
• Elles délivrent le fluide avec peu de bruit ou de pulsations de pression

Inconvénients :

• Elles sont peu efficaces
• Elles sont coûteuses

Pompe à cylindrée variable de la marque HAWE Hydraulik

La cylindrée d’une pompe est définie par le volume de fluide que les engrenages, les palettes ou les pistons vont pomper en un tour. Si une pompe a une capacité de 30 cm3, elle traitera en théorie 30 ml de fluide en une seule rotation. 

• Avec une pompe à cylindrée fixe, il est impossible de faire varier la quantité de fluide à chaque tour. 
• Avec une pompe à cylindrée variable, il est possible de régler la quantité de liquide pompé à chaque tour par la pompe.

Le principal avantage de pouvoir faire varier la cylindrée d’une pompe est d’économiser de l’énergie lorsque le circuit ne nécessite pas la puissance maximale de la pompe.

Les pompes à pistons et les pompes à palettes sont celles qui existent dans les versions à cylindrée fixe et à cylindrée variable. Les pompes à engrenages sont seulement à cylindrée fixe.

Les caractéristiques d’une pompe hydraulique sont : 

• La pression Δp exprimée en bar
• Le débit Qv exprimé en l/min : il s’agit du volume de liquide débité par la pompe dans un temps donné
• La cylindrée exprimée en cm3 : il s’agit du volume de fluide pompé par tour
• La vitesse de rotation N exprimée en tr/min
• La puissance Ph exprimée en kW
• Le rendement : il s’agit de l’énergie utile de la pompe après les pertes principalement dues aux frottements. 

Calcul de la puissance d’une pompe hydraulique :

                                                  Débit (l/min) * Pression (bars)

Puissance hydraulique (kW) = —————————————-

                                                                 600

50 bar 

• La pression d’utilisation est rarement inférieure à 50 bar

210 – 300 bar : les pompes à engrenage

• La pression maximale est en général de 250 bar
• Le standard le plus couramment utilisé par les pompes à engrenages est 210 bar
• Le standard de 300 bar est utilisé par certaines pompes à engrenages à denture interne

300 – 450 bar : les pompes à pistons 

• Elles fonctionnent avec de fortes pressions, autour de 450 bar
• 300 – 350 bar est le standard de plus en plus utilisé en circuit ouvert
• 420 bar est le standard maximum utilisé notamment pour la transmission hydrostatique en circuit fermé

700 bar

• Ce standard est utilisé pour les vérins de manutention

7000 bar : les pompes hydropneumatiques

10 000 bar : les multiplicateurs de pression

Les pompes à engrenages externes

• Elles sont plutôt utilisées dans les applications hydrauliques comme les fendeuses de bûches ou les ascenseurs.

Les pompes à engrenages internes 

• Elles sont utilisées en particulier dans l’hydraulique non mobile (par exemple, les machines-outils, les presses, etc.) et dans les véhicules qui fonctionnent dans un espace clos (chariots élévateurs électriques, etc.). 

Les pompes à palettes

• Elles trouvent leur utilisation dans les machines de moulage sous pression et d’injection dans l’industrie, ainsi que dans les matériels de travaux publics.

Les pompes à piston

• Elles sont utilisées dans des applications impliquant des pressions élevées (de 400 bars à 700 bars), comme les presses, les machines de transformation des matières plastiques, les machines-outils et les engins de chantier. 
• Elles sont utilisées pour l’actionnement de vérins hydrauliques pour de fortes charges.
• Elles sont aussi utilisées dans les équipements mobiles et de construction, dans l’énergie auxiliaire marine, dans le formage et l’emboutissage des métaux, dans les machines-outils, dans les équipements pour les champs pétrolifères.
• Certaines pompes à pistons servent aussi au transport d’hydrocarbures à haute pression dans des pipelines.
• Elles sont aussi utilisées dans les machines de découpe aux jets d’eau. Dans ce cas, le fluide est de l’eau et non de l’huile.

Les pompes à vis

• Elles sont utilisées pour pomper des liquides visqueux à haute pression comme le pétrole brut.