Quelles sont les différences entre un système hydraulique ouvert et fermé?

Conseils techniques

QU'EST CE QU'UN SYSTÈME HYDRAULIQUE ?

Un système hydraulique est un mécanisme complexe qui utilise des fluides incompressibles, typiquement des huiles spéciales, pour transmettre de l’énergie. Contrairement aux systèmes pneumatiques qui emploient des gaz compressibles, les systèmes hydrauliques se basent sur la propriété incompressible des liquides pour assurer une transmission d’énergie plus stable et contrôlée. Au cœur de ces systèmes se trouve la pompe hydraulique, qui joue le rôle crucial de propulser le fluide à travers le circuit. Ce fluide circule ensuite vers divers composants, tels que des vérins et des moteurs hydrauliques, permettant ainsi d’effectuer une gamme variée d’actions mécaniques. La précision, la puissance et la souplesse des systèmes hydrauliques les rendent indispensables dans de nombreuses applications industrielles et mécaniques.

LES DIFFÉRENTS TYPES DE SYSTÈMES :

On entend souvent parler de systèmes hydrauliques à circuits ouverts ou fermés, à centre ouvert, ou encore de systèmes hydrostatiques ou à pression compensée, pour n’en nommer que quelques-uns. Il peut s’avérer difficile de les différencier étant donné que leurs particularités sont parfois subtiles. Il existe en réalité deux grands types de catégories de systèmes hydrauliques : les circuits ouverts et les circuits fermés. Comme indiqué dans le schéma ci-dessous, de ces types de circuits, découlent d’autres types de circuit. Nous allons vous expliquer leurs particularités de façon simple et accessible pour vous permettre d’être en mesure de bien comprendre leur fonctionnement et leurs différences.

1.0 Système hydraulique à circuit ouvert

On parle de circuit ouvert lorsque le fluide partant de la pompe, passe par les distributeurs avant de retourner au réservoir. De ce fait, la pompe fournit un débit continu au système hydraulique. La vitesse et la direction du système sont obtenues à l’aide de commandes directionnelles et de vannes de régulation de débit présents dans le circuit. Un circuit ouvert est un circuit unidirectionnel, ce qui veut dire que le fluide ne peut circuler uniquement dans un sens.

Il existe deux sous-catégories de systèmes hydrauliques à circuits ouverts:

Les distributeurs à centre ouvert
Les distributeurs à centre fermé.

Attention à ne pas les confondre avec les circuits ouverts et les circuits fermés.

1.1 Circuit avec distributeur à centre ouvert

L’huile d’un circuit ouvert est toujours renouvelée puisque celle-ci effectue un aller-retour du réservoir au circuit.
Ce type de circuit à centre ouvert utilise une pompe à cylindrée fixe (souvent à engrenage), qui alimente en continu les distributeurs hydrauliques que l’on appelle « body valve ». Si le ou les distributeurs hydrauliques ne sont pas utilisés, l’huile retourne directement au réservoir. Il est possible d’avoir une pompe à cylindrée variable qui permet d’assurer le débit nécessaire au système hydraulique, mais généralement une pompe à cylindrée fixe est utilisée.
Il s’agit d’un investissement technologique peu coûteux, mais qui consomme beaucoup d’énergie puisque la pompe fonctionne en continu sans oublier que l’huile circulant en continu dans le circuit a tendance à chauffer.
Le rôle du limiteur, que l’on appelle « relief » de pression est de contrôler la pression maximale du circuit. Ce limiteur permet d’envoyer l’excédent d’huile qui n’est pas utilisé par les distributeurs au réservoir. Le limiteur cause des pertes d’énergie dans le circuit ce qui a pour effet une consommation inutile de puissance (en HP/CV) et génère de la chaleur dans le circuit. Cet effet se produit lorsqu’une pompe à cylindrée fixe est utilisée.

L’avantage d’utiliser une pompe à débit variable dans un circuit à centre ouvert est que seul le débit utilisé est généré par la pompe. Ce qui a pour effet de limiter la quantité d’huile renvoyée au réservoir par la ‘’relief’’. Il y a donc une économie d’énergie et moins de chaleur dégagée. Contrairement à la pompe à débit fixe qui fournit toujours le même débit dans le circuit et que l’excédent retourne par la ‘’relief’’.

Schémas de circuits ouverts avec distributeur à centre ouvert

1.2 Circuit avec distributeur à centre fermé

Dans un système hydraulique ouvert avec distributeur à centre fermé, l’huile passe par le distributeur “body valve” et retourne au réservoir seulement lorsqu’une fonction est utilisée.
On retrouve ce type de circuit lorsque les débits sont beaucoup plus importants.
Une pompe à cylindrée variable est en général utilisée. À la différence du circuit à centre ouvert, la pompe adapte sa cylindrée en fonction de la demande et va alimenter les distributeurs « body valve » uniquement lorsqu’ils seront utilisés. L’huile ne retourne donc pas au réservoir.
Le circuit demeure en pression constante tant qu’aucune fonction n’est utilisée
Le distributeur est commandé par la pression du circuit.
Ce type de circuit permet de réguler le débit de la pompe en fonction de la pression du circuit.

1.2.1 Types de circuit avec distributeur à centre fermé

Circuit « load sensing »

Un circuit « load sensing » est un système hydraulique composé d’une pompe s’ajustant automatiquement en pression et débit dans le but de délivrer une pression constante maintenue entre l’entrée du distributeur à section variable et l’alimentation du ou des récepteurs. Un signal de charge est envoyé à la pompe afin qu’elle maintienne sa cylindrée qui permettra d’obtenir une pression constante.

Ce type de circuit permet une économie d’énergie puisque la puissance réelle produite par la pompe est très similaire à la puissance réelle demandée des récepteurs.

Circuit à pression compensée

Ce type de circuit est beaucoup plus énergivore. Un circuit à pression compensée maintient une variation de pression constante aux bornes de la fonction de débit pour s’assurer d’avoir un débit constant peu importe la pression demandée. De ce fait, le débit et la pression sont indépendants. En résumé, si la variation de pression augmente alors le débit va diminuer et à l’inverse, si elle diminue le débit va augmenter.

Schémas de circuits ouverts avec distributeurs à centre fermé

2.0 Système hydraulique à circuit fermé - Type hydrostatique

Dans ce type de circuit hydraulique, le fluide provenant de la pompe à piston s’écoule directement vers un moteur, pour retourner à la pompe sans transiter par le réservoir. La particularité dans ce type de circuit, c’est son fonctionnement bidirectionnel. En fait, lorsque le levier de commande est à la position neutre, il n’y a aucun débit. Lorsque le levier est poussé vers l’avant, la pompe va fournir le fluide au moteur et ce dernier va commencer à tourner. De façon graduelle, plus le levier est poussé, plus il y a de fluide qui circule et plus le moteur va tourner rapidement. À l’inverse, si le levier est tiré vers l’arrière, soit dans la direction opposée, le déplacement du fluide va s’effectuer en sens inverse inversant ainsi le sens de rotation du moteur. Ce type de circuit permet de contrôler plus facilement la vitesse et la direction du moteur en ayant l’avantage d’être généralement compact, léger et offre un bon rendement. Le fluide qui circule dans le circuit ne revient pas au réservoir mais va directement à la pompe, à la différence d’un circuit ouvert. L’huile qui est pompée est 100% utilisée.

Schémas de systèmes hydrauliques à circuit fermé hydrostatique

Si vous avez besoin de conseils quant au choix des types de circuits et des équipements ou d’accompagnement pour l’installation de votre système hydraulique et l’entretien de ce dernier, n’hésitez pas à nous contacter. Notre équipe d’experts se fera un plaisir de vous répondre à vos besoins.