BASES HYDRAULIQUES,

LES DISTRIBUTEURS

Les distributeursBASES HYDRAULIQUES Préface

Ce document présente les différentes technologies rencontrées dans les distributeurs.

Il en explique les fonctionnements.

Ce document ne tient pas compte des moyens utilisés pour la commande des distributeurs.

La commande des distributeurs fait l'objet d'un document spécifique.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 2

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Table des matières

Fonction d'un distributeur ..................................................................................................................4Représentation symbolique d'un distributeur ............................................................................ 6 à 11Les distributeurs rotatifs.....................................................................................................................12Les distributeurs à tiroirs....................................................................................................................14Le fonctionnement du distributeur, repos .........................................................................................16

- position parallèle, sortie de la tige ................................................................................................18- position croisée, rentrée de la tige ................................................................................................20

La désignation des distributeurs........................................................................................................22Le distributeur 6/3................................................................................................................................24La taille ou calibre ...............................................................................................................................26Les recouvrements..............................................................................................................................28Le recouvrement nul ...........................................................................................................................30Le recouvrement négatif .....................................................................................................................32Les rainures de progressivité .............................................................................................................34Le centrage des tiroirs ........................................................................................................................36Les tiroirs à 3 et 5 chambres...............................................................................................................38Distributeurs à cartouche ou clapet logique .....................................................................................40Notes personnelles..............................................................................................................................42

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 3

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Fonction d'un distributeur, différents types

Le distributeur distribue (ou immobilise) un ou plusieurs débits d'huile vers différentes canalisations ducircuit.

Le distributeur ouvre ou ferme des voies de communications pour permettre ou interrompre des débitsd'huile.

En général, il permet l'alimentation de récepteurs par le débit d'une pompe, leurs maintient en positionpar verrouillage hydraulique et assure la vidange des volumes en refoulement vers le réservoir.

Les conditions de fonctionnement des circuits sont très différentes les uns des autres, c'est pourquoi ilexiste une grande variété de distributeurs.

Il y a plusieurs types de construction de distributeurs.

- à tiroir rectiligne, les plus courants, ils sont étudiés en détail dans ce document,- rotatif, explications succinctes page 12,- à clapet, en commande mécanique, électrique, non étudié dans ce document voir illustration ci contre

pour information,- à cartouche ou clapet logique, technologie citée pour information peu utilisée sur les engins de TP, ce

distributeur est surtout utilisé dans l'industrie, il est capable de laisser circuler de très gros débit, il estsouvent assimilé à un clapet anti-retour piloté, voir illustration page 40.

Le distributeur à cartouche ou clapet logique trouve des applications dans les circuits hydrauliques depelles hydrauliques.

Par exemples, - les valves de maintient de charge et les Valves de Contrôle de Mouvement installéespour maintenir la flèche et le bras en position.

- la valve logique installée sur l'alimentation du distributeur de bras des pelleshydrauliques 312 à 345 Caterpillar.

Cette valve permet ou interrompt le débit d'une pompe d'équipement en alimentationparallèle du bras, fonction priorité à l'orientation.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 4

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Fonction d'un distributeur, différents types

Principe d'un distributeur à clapets en commande manuelle

Application industrielle d'un distributeur à clapet en commande électrique

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 5

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

Comme toute représentation symbolique, le schéma ne renseigne pas la technologie du distributeur, cepeut être un distributeur à tiroir linéaire ou rotatif.

Chaque position de service d'un distributeur, correspondant à une fonction, est représentée par un carré.

Les voies d'écoulement et le sens du débit sont indiqués dans chacune des positions par une flèche.

Les lignes fermées sont indiquées par un trait transversal.

Les orifices correspondant à l'extrémité des voies d'écoulement sont repérés par des lettres majuscules.

A. B. C. D Conduites de travailP Conduite d'arrivée de l'huile sous pressionT Conduite de retour au réservoirY Conduite de drainageX1 X2 Conduit de pilotage

Le mode de commande.

La mise en position du tiroir peut être réalisée par différents procédés.

Chacun des procédés a une représentation normalisée.

L'étude des commandes fait l'objet d'un document complet "la commande des distributeurs"

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 6

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 7

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 8

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 9

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 10

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Représentation symbolique d'un distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 11

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les distributeurs rotatifs

Le distributeur rotatif permet l'ouverture et la fermeture de voies de circulation par une action de rotation(souvent 90°) de la commande, généralement manuelle.

Le distributeur rotation peut être très simple ;- du type 2/2, il se comporte comme un simple robinet en ligne,- du type 3/2, il alimente ou met à la vidange un circuit,- du type 4/3, il se comporte comme un distributeur classique à commande manuel.

Le distributeur rotatif peut être- à boisseau sphérique, technologie la plus connue,- à tiroir, le nombre de possibilités est plus important.

La pression supportée par ces distributeurs peut atteindre 50 000 kPa, mais la manœuvre peut êtredifficile sous forte pression.

Ce type de distributeur trouve des applications pour sélectionner un fonctionnement sur un système àplusieurs sous circuits alimentés à partir d'un seul distributeur de puissance, exemple, en boutd'équipement pour recevoir des outils différents.

Autres exemples, - la commande de l'oscillation / frein de travail de certaines pelles hydrauliques surpneus.

- le tiroir de sécurité de pilotage des pelles sur chaînes 300 ...

Principe de fonctionnement d'un distributeur rotatif.

Réalisation, exemple Hydac, raccordement sur raccord et par plan de joint

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 12

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les distributeurs rotatifs

Extrait d'un catalogue Hydac.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 13

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les distributeurs à tiroirs

La grande majorité des appareils utilisés en hydraulique appartient au type "à tiroirs".

Le mouvement rectiligne de déplacement du tiroir convient bien aux commandes par électro-aimant,hydrauliques ou pneumatiques.

Les tiroirs rectilignes présentent l'avantage d'être pratiquement équilibré axialement.

Les seules forces à vaincre au moment de l'inversion sont celles de la coupure de la veinehydrodynamique, des ressorts de rappel et des forces de frottement dues aux pertes de charge àl'écoulement du fluide.

Ce type de distributeur permet de faire circuler des débits jusqu'à 5 000 / 7 000 l/min.

Les fuites internes sont faibles suite à un bon recouvrement.

Si le distributeur est correctement dimensionné, les pertes de charges sont faibles, voir page 26.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 14

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les différents types de distributeurs

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 15

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur

A chaque position du tiroir, le distributeur ouvre ou ferme une ou plusieurs voies d'écoulement pourorienter l'huile à travers les passages ou l'arrêter en fonction des besoins de l'installation.

Le corps du distributeur est généralement une pièce en fonte à grain fin.

Le tiroir, en acier trempé et rectifié, comprend les gorges et entailles destinées à faire communiquer lesvoies d'écoulements.

Les tiroirs sont souvent appareillés par rapport aux alésages, le remplacement d'un tiroir seul n'est pastoujours possible.

Certains constructeurs rodent les tiroirs dans leur corps, attention à ne pas les intervertir.

Sur les surfaces de guidage de petites gorges circulaires emprisonnent de l'huile, elles suppriment lephénomène de "collage".

Des entailles longitudinales permettent une circulation à travers des passages de faible section avant ledécouvrement des épaulements du tiroir.

Elles permettent un fonctionnement progressif à l'ouverture et à la fermeture des voies de circulation.

Les distributeurs utilisés dans l'industrie sont généralement usinés aux cotes internationales deraccordement et de montage normalisé (CETOP).

Sur les machines de T.P., on rencontre quelquefois ce type d'implantation normalisée.

Fonctionnement d'un distributeur, centre ouvert, départ ferme, croisé / parallèle

Position O, Repos.

Le distributeur permet le libre passage du débit de pompe vers le réservoir.

Les lignes du vérin sont verrouillées, le vérin est immobilisé.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 16

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 17

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur, (suite 1)

Position parallèle, sortie de la tige

Le distributeur permet le passage du débit de pompe vers le côté tige.

L'huile du côté fond du vérin retourne au réservoir.

Remarques.

Dans un schéma hydraulique le distributeur est toujours représenté au repos.

Pour obtenir les phases de fonctionnement, il faut imaginer la case correspondante en face des lignes.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 18

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur, (suite 1)

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 19

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur, (suite 2)

Position croisée, rentrée de la tige.

Le distributeur permet le passage du débit de pompe vers le fond du vérin.

L'huile du côté tige retourne au réservoir.

Le distributeur doit être déterminé en tenant compte du débit en vidange du fond de vérin vers leréservoir, supérieur au débit de la pompe, (rapport des sections).

Dans certaines applications, le débit nominal de passage peut être volontairement réduit pour avoir uneaction de freinage sur une charge menante.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 20

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le fonctionnement du distributeur, (suite 2)

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 21

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES La désignation des distributeurs

Un distributeur est désigné par :

- Le nombre d'orifices, (P T A B), 1er chifre

- Le nombre de position, 2ème chiffre, les deux chiffres sont séparés par une barre oblique.

- La forme des voies de service dans la position de repos.

- La forme des voies d'écoulement dans les positions de service.

- Eventuellement par le type de commande.

- La taille du distributeur.

Remarque :

Les distributeurs normalisés sont construits à partir de 4 orifices sauf le 6/3 utilisé dans le mobile.

Un distributeur 3/2 ou 2/2 est réalisée en bouchant un ou plusieurs orifice.

L'orifice obturé est symbolisé par une croix.

Ne jamais fermé l'orifice T qui constitue le drain du distributeur.

L'orifice T d'un 2/2 doit rester raccorder au réservoir.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 22

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES La désignation des distributeurs

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 23

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le distributeur 6/3

Ce type de distributeur est très utilisé sur le matériel T.P. où les circuits hydrauliques comportentplusieurs distributeurs.

Fonctionnement.

Au neutre, le débit passe librement par la "ligne de neutre" appelé aussi "centre à suivre" pour rejoindrele réservoir.

- Action sur le distributeur, le centre à suive est fermé.

- Le distributeur fonctionne comme un 4/3 avec son alimentation par la ligne de dérivation.

Remarque.

Les distributeurs utilisés sur les engins sont généralement à recouvrement négatif, (voir sujet suivant).

La ligne d'alimentation en dérivation permet l'installation d'un clapet anti-retour qui évite les débitsinverses pendant les phases de transfert.

Deus exemples sont représentés en coupe technologique page 35.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 24

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le distributeur 6/3

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 25

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES La taille ou calibre

Le calibre est déterminé en fonction du débit mis en circulation à travers le distributeur.

Plus le débit est important, plus le ∅ des canalisations ainsi que celui des orifices doit être grand.

Un distributeur trop petit entraîne une augmentation de la vitesse du fluide et par conséquent uneaugmentation des pertes de charge d'où diminution du rendement.

La taille du distributeur doit tenir compte des débits en vidange.

Illustration, exemple d'un distributeur Vickers, courbe de ∆∆∆∆P en fonction du débit.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 26

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES La taille ou calibre

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 27

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les recouvrements

Les différentes voies d'écoulement sont séparées par des portées qui assurent l'étanchéité entre lespassages.

Leur zone de contact avec le corps est appelée "le recouvrement".

La longueur de recouvrement ne doit pas être trop grande afin d'éviter un collage hydraulique du tiroir etd'avoir des courses trop importantes.

On distingue :

- Le recouvrement positif- Le recouvrement nul- Le recouvrement négatif

Le recouvrement détermine les voies d'écoulement pendant les phases de transfert (changement deposition entre neutre et croisé ou parallèle).

Il peut être représenté par une casse supplémentaire (en pointillés) dans le symbole du distributeur.

Recouvrement positif.

Il y a recouvrement positif lorsque pendant le déplacement du tiroir de la position neutre vers uneposition travail, le retour du débit de la pompe vers le réservoir est coupé avant que ne s'établisse lacommunication entre la pompe et le récepteur.

Pendant le temps où (a) est fermé (b) n'est pas encore ouvert, le débit de la pompe retourne à T enpassant par la soupape de sûreté, d'où une pointe de pression.

Le récepteur relié à A et B est alors bloqué, il n'y a pas chute de pression en A et B.

Le limiteur de pression évacue le débit sous pression, le moteur prend la charge.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 28

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les recouvrements

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 29

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le recouvrement nul

Lors du passage de la position neutre à une position travail, le retour du débit de la pompe au réservoirest coupé juste au moment où l'alimentation du récepteur s'effectue.

Ce type de recouvrement nécessite un usinage très précis qui est coûteux.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 30

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le recouvrement nul

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 31

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le recouvrement négatif

Lors du passage de la position neutre à une position travail, le retour du débit de la pompe au réservoirn'est pas encore fermé alors que déjà l'alimentation du récepteur s'effectue.

Le recouvrement négatif permet des mises en mouvement et inversions plus douces.

Tous les orifices sont reliés à T, il y a effondrement de la pression dans le récepteur qui peut se vidangersous l'action d'une charge menante.

Pour éviter ce phénomène, les constructeurs utilisent un distributeur 6/3 équipé d'un clapet anti-retourafin d'éviter la vidange du compartiment du vérin.

Voir chapitre "les clapets anti-retour, sujet utilisation en alimentation de distributeur"

Voir également illustration page suivante l'ensemble à deux tiroirs distributeurs, clapet repère 9.

Pour des fonctionnements particuliers, il existe des transferts combinés.

Le même tiroir peut être négatif d'un côté et positif de l'autre.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 32

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le recouvrement négatif

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 33

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les rainures de progressivité

Les fabricants de distributeur usinent des entailles et des rainures pour permettre des passagesprogressifs avant le découvrement des arêtes.

Les entailles modifient le type de recouvrement.

Elles permettent un débit réduit qui permet un déplacement lent du récepteur ou la retenue lorsque lacharge est menante.

Elles peuvent également permettrent la détente d'un récepteur sous pression avant sa mise enmouvement.

Illustrations, - haut de page, distributeur d'équipement de chargeuse sur pneus

- bas de page, distributeur de translation de pelles hydrauliques sur chaîne série 200.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 34

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les rainures de progressivité

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 35

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le centrage des tiroirs

Le tiroir est rappelé en position de repos par l'action d'un ressort.

Deux montages existent.

Centrage par deux ressorts.

Chaque extrémité du tiroir est équipée d'un ressort qui exerce sa poussée sur une coupelle solidaire dutiroir et le fond du chapeau.

La position du tiroir est déterminée par le contact de la coupelle sur la face du corps du distributeur.

Exemple, distributeur de pelles hydrauliques sur chaînes série 200, voir page précédente.

Centrage par un ressort.

L'extrémité du tiroir est équipée d'un ressort encadré par deux coupelles.

Une coupelle est en appuis sur l'épaulement du tiroir.

L'autre coupelle est en appuis sur un obstacle solidaire de l'extrémité du tiroir, (rondelle + vis).

Les coupelles sont en appuis sur la face du distributeur et dans le chapeau.

Le ressort travail sous l'action de l'une ou l'autre des coupelles, le repos est obtenu lorsque les deuxcoupelles sont sur les faces d'appuis.

Certains tiroirs peuvent recevoir des cales de réglage pour déplacer l'appuis des coupelles et modifier laposition au repos.

Force initiale des ressorts.

Quel que soit le montage, le ressort est en contrainte dans la position de repos.

Le moyen de commande doit vaincre cet effort, la force initiale de commande, pour commencer àdéplacer le tiroir.

La force initiale des ressorts peut parfois être modifier par des cales de réglages ou par l'action sur unevis et contre écrou.

Certains tiroirs peuvent être équipés de butée réglable afin de limiter son déplacement et réduire ainsi ledébit qui circule dans les passages.

C'est généralement le cas avec un circuit qui utilise une technologie du type Load Sensing.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 36

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Le centrage des tiroirs

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 37

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les tiroirs à 3 et 5 chambres

Distributeur à 3 chambres / 2 bossages.

Les chambres P. A. et B. sont séparées par les deux bossages du tiroir.

Les chambres des ressorts de centrage ne sont pas étanche, elles sont en relation avec les chambres T.

La pression dans la ligne de retour T influence les forces de commande du tiroir.

Distributeur à 5 chambres / 3 ou 4 bossages.

Les chambres à ressort sont isolées des chambres T.

Les chambres à ressort sont reliées entre elles, elles sont soumises à la même pression sans influencede la pression dans la ligne de retour T.

Ce montage permet l'installation d'une restriction fixe ou réglable destinée à freiner les mouvements dutiroir, (expliquée dans le document Commande des distributeurs).

Les distributeurs commandés par pilotage hydraulique sont systématiquement du type 5 chambres / 3ou 4 bossages.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 38

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Les tiroirs à 3 et 5 chambres

Tiroir à 2 bossages

Tiroir à 3 bossages

Tiroir à 4 bossages

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 39

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Distributeur à cartouche ou clapet logique

Exemple de distributeur à clapet logique en commande électrique

Application du clapet ci-dessus, réalisation d'un ensemble équivalent à un distributeur à tiroir 12/4.

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 40

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Distributeur à cartouche ou clapet logique

Exemple du clapet logique des pelles hydrauliques 320 à 345.

Le clapet logique ouvre ou ferme l'alimentation du distributeur du bras par le débit de la pomped'équipement, (fonction priorité à l'orientation).

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 41

LES DISTRIBUTEURSBASES HYDRAULIQUES Notes personnelles

C e n t r e d e P e r f e c t i o n n e m e n t F r a n c i s M o n n o y e u r 476 S 42