Pompes et fluides hydrauliques

Les pompes peuvent devenir inefficaces ou même échouer de manière catastrophique simplement parce que le mauvais type de fluide hydraulique est utilisé. Comment savoir si vous utilisez le bon type de liquide pour votre pompe hydraulique ? La réponse à cette question dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de pompe, sa température de fonctionnement maximale, sa pression de fonctionnement maximale et même le type de matériau à partir duquel les joints de la pompe sont fabriqués.

Liquide hydraulique

Le fluide hydraulique (parfois appelé huile hydraulique) peut servir à plusieurs fins dans un système hydraulique et ses composants individuels, y compris les pompes. Ces finalités incluent les éléments suivants :

• Transmettre de l'énergie
• Dissipation de la chaleur
• Prévenir la corrosion
• Composants de lubrification du système hydraulique

Dans la majorité des cas, le facteur le plus important est la capacité du fluide à transmettre de l'énergie, mais cela peut être compromis si trop de chaleur est emprisonnée dans la pompe, si les composants internes peuvent se corroder ou s'il n'y a pas assez de lubrification pour empêcher dommages superficiels des composants internes.

Pourquoi le fluide hydraulique est important pour les pompes

La pompe hydraulique est le cœur de tout système hydraulique, et le mauvais choix de fluide peut sérieusement affecter les performances et la durée de vie de la pompe. En fait, l'utilisation d'un fluide mal adapté à la pompe peut entraîner une panne catastrophique pouvant entraîner des problèmes en cascade dans tout le système. Les problèmes qui peuvent survenir à la suite d'un mauvais choix de liquide incluent :

• Génération de chaleur excessive
• Formation de boues et de vernis
• Érosion et usure excessive de la surface
• Réduction de la durée de vie des composants
• Efficacité du système considérablement réduite

Si une pompe présente l'un de ces symptômes, il est peut-être temps de rechercher un fluide hydraulique plus approprié.

Propriétés clés des fluides hydrauliques

Lorsque vient le temps de sélectionner un fluide pour votre système, il est important de savoir quelles propriétés sont importantes pour votre application particulière. Les caractéristiques les plus importantes d'un fluide hydraulique sont sa viscosité, sa lubrification, ses propriétés thermiques, son inflammabilité, sa stabilité et sa formation de mousse.

Viscosité

La viscosité est une mesure de la résistance d'un fluide à l'écoulement, le miel étant un exemple de viscosité élevée, l'eau étant un exemple de viscosité moyenne et la plupart des gaz présentant une très faible viscosité. Elle est étroitement liée à la température, les fluides hydrauliques devenant plus visqueux à mesure que la température baisse.

Si un fluide hydraulique a une viscosité trop élevée, le système ne fonctionnera pas efficacement en raison des pertes liées au dépassement de la résistance du fluide au mouvement. De plus, des dommages peuvent survenir car les composants du système ne seront pas entièrement lubrifiés. Cependant, si la viscosité est trop faible, il peut toujours y avoir des problèmes de lubrification et le fluide ne sera pas aussi efficace pour transmettre l'énergie.

Lubrification

Un bon fluide hydraulique servira de lubrifiant dans le système, protégeant les surfaces critiques contre les dommages et empêchant le contact métal sur métal. Dans certains cas, un système ou une pompe hydraulique peut nécessiter un fluide hydraulique avec des additifs pour maintenir son pouvoir lubrifiant en présence de hautes pressions.

Propriétés thermiques

Il est très important de garder à l'esprit la plage de températures de fonctionnement attendue du système afin que le liquide hydraulique reste stable et puisse maintenir la viscosité souhaitée . Cela peut être un problème important pour les équipements exposés aux températures extérieures, en particulier lorsque les températures descendent en dessous de zéro. De plus, le fluide doit pouvoir dissiper la chaleur générée par les pertes de charge et les frottements.

Inflammabilité

Pour une utilisation dans un environnement explosif ou hautement inflammable, le fluide hydraulique doit avoir un point d'éclair élevé. Le point d'éclair est la température à laquelle le fluide hydraulique dégage suffisamment de vapeur pour s'enflammer dans l'air. Cependant, gardez à l'esprit que les fluides hydrauliques peuvent également s'enflammer facilement s'ils sont déchargés sous une pression suffisamment élevée pour produire un fin brouillard d'huile. Les fluides hydrauliques doivent avoir une composition non pétrolière ou contenir de grandes quantités d'eau si l'inflammabilité est un problème.

Stabilité

Idéalement, un fluide hydraulique doit être non volatil. Il doit rester physiquement et chimiquement stable même en présence de fluctuations de pression extrêmes, d'une large plage de températures de fonctionnement et même d'un stockage à long terme.

Mousse

Un autre problème potentiel avec les fluides hydrauliques est le moussage, qui se produit lorsque le fluide hydraulique libère des gaz piégés. La formation de mousse peut entraîner une augmentation de la température du système ainsi qu'une perte de fluide hydraulique lorsque les gaz sont libérés.

Types de fluide hydraulique

Il existe trois types de fluide hydraulique de base :à base d'eau, à base de pétrole et synthétique. Chaque type a ses propres caractéristiques spéciales qui le rendent idéal pour certaines applications. De plus, certains fluides sont préférés pour les applications qui peuvent affecter l'environnement.

À base d'eau

Le plus ancien type de fluide hydraulique est à base d'eau, mais à l'époque moderne, il n'est pas autant utilisé que les autres types de fluide hydraulique. Gardez à l'esprit que même si l'eau n'est pas aussi efficace pour la lubrification, elle est idéale pour les situations où la possibilité d'incendie est une préoccupation majeure. En ce qui concerne le prix, les fluides à base d'eau sont moins chers que les fluides synthétiques mais toujours plus chers que les fluides à base de pétrole.

À base de pétrole

Les fluides à base de pétrole sont beaucoup plus couramment utilisés que les fluides à base d'eau et constituent une alternative moins chère aux fluides synthétiques. Il existe différents types de fluides à base de pétrole qui se différencient les uns des autres en fonction de la façon dont les produits pétroliers ont été traités :

• Groupe I :produit à partir d'huiles minérales neutres en solvant
• Groupe II :composé d'huile de base hydrotraitée
• Groupe III :composé d'huiles de base hydrocraquées

Les groupes d'huile de base plus élevés aident à prolonger la durée de vie de votre pompe hydraulique en offrant une meilleure résistance à la corrosion, stabilité et lubrification. Bien qu'ils n'offrent pas le même niveau de performance que les fluides synthétiques plus coûteux, l'inclusion d'additifs améliorera leurs propriétés. Cependant, l'un des problèmes des fluides hydrauliques à base de pétrole est la tendance à l'accumulation de boues, ce qui peut compromettre les performances et l'efficacité de la pompe hydraulique.

Les additifs représentent environ 1 % ou moins des fluides à base de pétrole, mais ont un impact considérable sur les performances des fluides hydrauliques. Les principaux composants de l'ensemble d'additifs comprennent des antioxydants, des composants anti-usure, des inhibiteurs de mousse, des modificateurs de viscosité et des inhibiteurs de rouille.

Synthétique



Les fluides hydrauliques synthétiques sont fabriqués par l'homme et conçus spécifiquement pour fournir des propriétés de haute performance qui fonctionnent également bien dans des environnements inflammables. Ces fluides sont les plus chers, mais ils fonctionnent mieux que les autres types de fluides hydrauliques lorsqu'ils sont exposés à des variations de température extrêmes et à des pressions élevées. Cependant, contrairement aux fluides à base de pétrole et à base d'eau, ils peuvent être incompatibles avec certains matériaux d'étanchéité et peuvent être toxiques.

Fluides hydrauliques et type de pompe

Les trois types de pompes les plus courants sont les pompes à engrenages, à palettes et à pistons. Les besoins de chaque pompe diffèrent légèrement .

Pompes à engrenages

Les pompes à engrenages fonctionnent en comprimant le fluide entre la paroi intérieure du carter d'engrenage et le volume d'air emprisonné des dents d'engrenage en prise. Elles sont généralement classées comme internes ou externes, les pompes à engrenages internes étant les plus fiables des deux. De plus, les pompes à engrenages internes peuvent fonctionner à sec pendant de courtes périodes. La plupart des pompes à engrenages ont besoin d'un fluide capable de supporter une température et une pression maximales de 158 °F, 500 psi. Les pompes à engrenages fonctionnent mieux avec des fluides ayant une viscosité ISO VG de 15 à 32 pour une température maximale de 140 °F et de 32 à 68 pour une température maximale de 158 °F.

Pompes à palettes

Dans une pompe à palettes, des rotors avec des fentes sont montés sur un arbre qui tourne de manière excentrique vers un anneau de came, créant ainsi des chambres à palettes. Les chambres à aubes du côté refoulement diminuent de volume et forcent le fluide à sortir; ceux du côté admission augmentent de volume et aspirent du fluide. Pour les pompes à palettes avec une pression de fonctionnement de 500 psi, la viscosité ISO VG peut varier de 15 à 22. Lorsque la pression de fonctionnement maximale est d'environ 1000 psi, la viscosité dépend fortement sur la température maximale de fonctionnement. Pour des températures de fonctionnement jusqu'à 104 °F, la viscosité doit être comprise entre 10 et 15 ; pour des températures comprises entre 104 et 140 °F, la viscosité recommandée est de 15 à 32. Lorsque les températures de fonctionnement maximales devraient atteindre 158 °F, un fluide à viscosité plus élevée de l'ordre de 22 à 46 est fortement recommandé.

Pompes à piston



Les pompes à piston sont un peu plus complexes et peuvent atteindre des niveaux de pression beaucoup plus élevés que les pompes à palettes ou à engrenages. Pour les basses pressions autour de 500 psi et les températures jusqu'à 158°F, la viscosité doit être d'environ 15 à 22. Pour les pressions moyennes à élevées (environ 4 250 psi), la viscosité dépend fortement de la température comme c'était le cas avec les moteurs à palettes.

Résumé

À moins qu'une pompe à engrenages ne soit utilisée dans un environnement très inflammable, les fluides à base de pétrole ou synthétiques devraient bien fonctionner. La viscosité du fluide - qui est l'un des facteurs les plus importants impliqués dans la sélection d'un fluide hydraulique - dépend fortement de la température et de la pression, les conditions de travail à basse température nécessitant un fluide à faible viscosité. De plus, le fluide doit être chimiquement compatible avec les joints utilisés dans la pompe; il s'agit typiquement d'un problème lié à l'utilisation de fluides synthétiques.

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