Brevet FR2825421A1 — publié le 20021206

La présente invention concerne un dispositif pour la suppression des contrepressions dans le circuit de retour de tout système hydraulique sensible à la pression de ce circuit. Elle s'applique en particulier, mais non exclusivement, à un moteur hydraulique y compris à un moteur hydraulique à engrenages rapides. D'une manière générale, on sait qu'il existe deux types de moteurs hydrauliques rapides (plus de 1 000 tours/mn), à savoir : - le moteur à pistons axiaux, - le moteur à engrenages. A fonctionnement similaire, le premier est deux à trois fois plus cher que le second mais présente des avantages considérables, ainsi : - il est souvent capable de supporter des pressions très supérieures, parfois jusqu'à 400 bars, - mais surtout, il supporte des contre-pressions sur la ligne de retour pouvant aller jusqu'à 8 bars naturellement et voire jusqu'à 15 bars avec un joint facial renforcé. A contrario, le moteur à engrenages présente les inconvénients suivants : - il ne peut guère dépasser les 250 bars de haute pression, - il est surtout d'une grande fragilité car la défaillance de son joint facial intervient dès quelques bars de contre-pression. Or, on sait que la pression dans la ligne de retour et au droit d'un moteur hydraulique dépend du débit et de la perte de charge jusqu'à l'arrivée au réservoir. De plus en plus souvent, dans les dispositifs actionnés, les moteurs hydrauliques sont très éloignés de la pompe principale et surtout du réservoir avec ou sans pressurisation, ce qui accroît d'autant la perte de charge et donc la contre-pression imposée au moteur. En outre, ces circuits de retour peuvent être également plus ou moins compliqués. Ils peuvent transiter parfois dans des distributeurs et, de ce fait, il en résulte des contre-pressions permanentes ou transitoires, souvent supérieures à celles que peuvent supporter les moteurs à engrenages. La simplicité du moteur à engrenages permet de descendre assez bas en cylindrée, en encombrement et en prise, ce qui peut être critique pour l'incorporation d'un moteur hydraulique à un coût raisonnable dans les équipements à actionner : aiguille vibrante pour la compaction du béton, par exemple. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients en supprimant la contre-pression qui s'établit éventuellement à la sortie d'un moteur hydraulique de préférence de type à engrenages ou à la sortie de tout système de type hydraulique. A cet effet, elle propose d'utiliser une pompe hydraulique d'assistance au retour d'huile, mue par un moteur auxiliaire lui-même entraîné par le débit d'alimentation du moteur principal en fluide hydraulique. Avantageusement, dans le cas d'un entraînement direct de la pompe d'aspiration par le moteur auxiliaire, la cylindrée pratique de cette pompe sera supérieure à celle du moteur principal de manière à créer un phénomène d'aspiration de la sortie d'huile, annulant toute surpression éventuelle au niveau de la sortie du moteur principal. Néanmoins, un dispositif de transmission intermédiaire (entre la pompe et le moteur auxiliaire) pourra être utilisé pour pouvoir modifier à convenance le rapport des cylindrées (moteur principal/pompe). Il s'avère que cette solution conduit la pompe auxiliaire à caviter en permanence et donc à se détériorer plus ou moins rapidement. Pour éviter cet inconvénient, l'invention propose d'utiliser un circuit hydraulique de réinjection monté en parallèle sur la pompe d'assistance de manière à réinjecter à l'entrée de celle-ci une fraction du fluide hydraulique qu'elle débite de manière à limiter l'aspiration en sortie du moteur au strict nécessaire et à réduire voire même supprimer les phénomènes de cavitation engendrés par la pompe. Ce circuit hydraulique pourra comprendre un régulateur de pression utilisant en tant que paramètre de référence, la pression en amont du régulateur, la pression en aval du régulateur ou même l'écart de pression entre l'amont et l'aval du régulateur de pression. De même, pour assurer un bon fonctionnement en régime transitoire, un accumulateur de fluide hydraulique pourra être disposé sur les circuits de drainage commun de la pompe auxiliaire et du moteur auxiliaire ainsi qu'éventuellement en entrée de la pompe auxiliaire. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma simplifié illustrant le principe d'un circuit hydraulique, associé à un moteur équipé d'un dispositif de suppression des contre-pressions selon l'invention ; La figure 2 est un schéma de principe d'un circuit hydraulique similaire à celui de la figure 1 comprenant un circuit d'injection de fluide hydraulique à l'entrée de la pompe auxiliaire ; La figure 3 est une variante d'exécution du circuit hydraulique de la figure 2 faisant intervenir un accumulateur hydraulique. Dans l'exemple représenté figure 1, le moteur principal MI est alimenté en fluide hydraulique par un circuit d'admission haute pression HP (en traits épais) comprenant une pompe principale Pl pouvant être éloignée du moteur principal dont le conduit d'aspiration est connecté à un réservoir de fluide hydraulique RF. Le retour au réservoir RF du fluide hydraulique débité par la pompe auxiliaire ? 2 s'effectue au moyen d'un circuit de retour basse pression BP indiqué en traits moyens. Conformément à l'invention, le circuit de retour à basse pression BP comprend à la sortie du moteur principal MI une pompe auxiliaire ? 2 entraînée par un moteur hydraulique auxiliaire Mz monté dans le circuit d'admission haute pression du moteur principal Mi, de préférence au voisinage de celui-ci. Dans cet exemple, la cylindrée pratique du moteur auxiliaire M2 est inférieure à celle du moteur principal Ml de manière à créer un phénomène d'aspiration de la sortie de fluide hydraulique du moteur principal MI et à annuler ainsi toute surpression au niveau de la sortie du moteur principal Mi. Comme précédemment mentionné, l'entraînement de la pompe auxiliaire P2 à partir du moteur M2 peut s'effectuer directement (transmission directe T) ou par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission à engrenage permettant d'obtenir un rapport de transmission différent de 1. Eventuellement, ce rapport de transmission pourra être variable (variateur) et réglé au moyen d'un asservissement en fonction de l'écart entre la pression en sortie du moteur MI et une valeur de consigne. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le circuit de retour basse pression BP comprend successivement, en aval de la pompe auxiliaire P2, un clapet anti-retour V faiblement taré (par exemple à 0,5 bar) et une source de contrepression représentée par un générateur de contre-pression schématisant toutes les origines possibles de contre-pression. Par ailleurs, en parallèle de la pompe auxiliaire est monté un circuit de réinjection CI (contre-réaction) comportant un régulateur de pression RP maintenant sensiblement constante la pression à l'entrée de la pompe auxiliaire P2 à une valeur appropriée pour éviter les phénomènes de cavitation et suffisamment basse pour éviter tout disfonctionnement du moteur Mi (risque de rupture du joint facial). Typiquement, la haute pression à l'entrée du moteur auxiliaire M2 pourra être de 200 bars, celle à l'entrée du moteur principal MI 160 bars (en raison de la perte de charge due au moteur auxiliaire), celle du circuit basse pression BP de 20 bars (en amont du générateur de contre-pression G), avec, en amont de la pompe auxiliaire P2, une variation autorisée de 0,1 à 0,3 bar et une pression voisine de la pression atmosphérique en aval du générateur de contre-pression G. Dans cet exemple, la pression de référence utilisée par le régulateur de pression RP est celle de la partie amont du circuit de réinjection CI. Bien entendu, le régulateur de pression pourra utiliser comme paramètre de référence, l'écart de pression entre sa pression amont et sa pression aval. Avantageusement, le circuit de drainage du moteur et de la pompe auxiliaire pourra en outre comprendre un accumulateur de fluide hydraulique AC (figure 3), par exemple formé d'un récipient divisé en deux compartiments par une membrane élastique, ou par un piston sollicité par des moyens élastiques, l'un des deux compartiments étant en communication avec le fluide hydraulique, tandis que l'autre contient éventuellement un gaz sous pression. Comme précédemment mentionné, cet accumulateur AC permet de résoudre en grande partie les problèmes survenant lors des phases transitoires. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, cet accumulateur communique à la fois avec le conduit d'admission de la pompe auxiliaire ? 2 et avec les circuits de drainage du moteur auxiliaire M2 et de la pompe auxiliaire P2. Grâce aux dispositions précédemment décrites, l'invention permet d'utiliser des moteurs à engrenages rapides sans en avoir les inconvénients. Elle se prête particulièrement bien à la réalisation d'aiguilles vibrantes utilisant des moteurs à engrenages. L'ensemble du circuit représenté dans l'encadré en traits interrompus et comprenant le moteur auxiliaire Mz, la pompe auxiliaire P2, l'accumulateur AC et le régulateur de pression RP peut s'intégrer dans tout autre système hydraulique à protéger qu'une aiguille vibrante. Revendications 1. Dispositif pour la suppression des contre-pressions dans le circuit de retour d'un système hydraulique principal (mil), caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique (P2) d'assistance au. retour de fluide hydraulique sortant du système (MI), cette pompe hydraulique d'assistance (P2) étant mue par un moteur auxiliaire (M2) entraîné par le fluide hydraulique haute pression alimentant le système hydraulique principal (Mi). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit système hydraulique principal consiste en un moteur hydraulique principal (Mi). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur principal (Ml) est un moteur à engrenages rapides. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cylindrée pratique du moteur auxiliaire (M2) est inférieure à celle du moteur principal (Ml) de manière à créer un phénomène d'aspiration de la sortie de fluide hydraulique du moteur principal (mil) et à annuler ainsi toute surpression au niveau de la sortie du moteur principal (Mi). 5. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que la liaison entre le moteur auxiliaire (M2) et la pompe d'assistance (P2) est une transmission directe. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre le moteur auxiliaire (M2) et la pompe d'assistance comprend un dispositif de transmission dont le rapport de transmission est différent de 1. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport de transmission est variable. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport de transmission est réglé au moyen d'un asservissement, en fonction de l'écart entre la pression de sortie du moteur principal (Mi) et d'une valeur de consigne. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit hydraulique de réinjection est monté en parallèle sur la pompe d'assistance (P2) de manière à limiter l'aspiration en sortie du moteur (Mj) au strict nécessaire pour rétablir une très faible pression. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le susdit circuit hydraulique de réinjection (CI) comprend un régulateur de pression (RP) utilisant en tant que paramètre de référence, la pression en amont du régulateur (RP), la pression en aval du régulateur (RP) ou même l'écart de pression entre l'amont et l'aval du régulateur de pression (RP). 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit de retour basse pression du fluide hydraulique débité par la pompe auxiliaire comprend un clapet anti-retour (V) faiblement taré et au moins une source de contre-pression (G). 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un accumulateur de fluide hydraulique connecté au conduit d'admission de la pompe d'assistance (P2) ainsi qu'éventuellement aux circuits de drainage du moteur auxiliaire (M2) et de la pompe d'assistance (P2).