Filtration en circuit ouvert ou en circuit fermé pour des performances hydrauliques

Le filtre d'aspiration est placé dans le circuit entre le réservoir et l'entrée de la pompe de charge.

En un coup d’oeil:

  • Connaître les principes de base des conceptions de filtration en circuit ouvert et fermé.
  • Facteurs à prendre en compte lors de la spécification d’un système de filtre de ligne de retour.

Le choix du système de filtration approprié lors de la conception d’un circuit hydraulique est essentiel pour maintenir la propreté des fluides et éviter une usure prématurée, qui contribuent tous deux à un fonctionnement et une durée de vie optimaux du système.

Une contamination du système hydraulique peut se produire pendant le montage et pendant le fonctionnement. La contamination peut prendre de nombreuses formes, y compris l’eau ou d’autres fluides, l’air, les particules solides ou les agents corrosifs et la chaleur.

La saleté est le plus grand ennemi des systèmes hydrauliques, car elle génère une usure qui réduit la durée de vie des composants. Plus le système est propre, plus sa durée de vie est longue. Par conséquent, il est impératif que seul du fluide propre pénètre dans le circuit. De plus, un filtre capable de maintenir la propreté du fluide selon ISO 4406 classe 22/18/13 ou mieux, dans des conditions de fonctionnement normales, est recommandé.

Entre les conceptions de filtration en circuit ouvert et en circuit fermé, il existe également des facteurs supplémentaires à prendre en compte.

Conceptions en circuit fermé

Une conception de filtration en circuit fermé suivra généralement soit la filtration de la conduite d’aspiration, soit la filtration sous pression de charge (à débit partiel et total).

Dans la filtration de la ligne d’aspiration, un filtre est placé dans le circuit entre le réservoir de fluide et l’entrée de la pompe en circuit fermé. Suivez les recommandations du fabricant pour le filtre bypass et non bypass dans la conduite d’aspiration. Un manomètre à vide peut être utilisé pour indiquer quand la pression d’entrée dépasse les exigences du fabricant. Un moniteur de contamination indiquera quand un changement de filtre est nécessaire, une fois qu’un niveau de vide maximum est atteint.

Le filtre d'aspiration est placé dans le circuit entre le réservoir et l'entrée de la pompe de charge.Le filtre d’aspiration est placé dans le circuit entre le réservoir et l’entrée de la pompe de charge.Danfoss

Des examens ont révélé qu’un filtre dans la conduite d’aspiration avec un β35 – β45 = 75 (βdix ≥2) à une pression différentielle de 0,25 bar atteint la propreté requise de 18/13 dans des conditions de fonctionnement normales. Dans certaines applications, des niveaux de propreté encore meilleurs sont atteints.

Dans la filtration sous pression de suralimentation, le filtre est intégré dans le circuit de charge de la pompe en circuit fermé. Le fait de placer le filtre dans le circuit de charge peut atténuer le vide d’entrée élevé pendant les conditions de démarrage à froid. La filtration des fluides est fournie immédiatement avant la commande d’une pompe et la boucle hydraulique.

Des examens ici aussi ont montré que les éléments filtrants avec un β15 – β20 = 75 (βdix ≥ 10) à la pression différentielle apparaissant dans l’application sont recommandés. Une crépine avec une maille de 100 µm – 125 µm doit être utilisée pour protéger la pompe de charge contre la contamination du cours. Cependant, le filtrage proprement dit est effectué par le filtre dans le circuit de charge.

Filtration de charge à débit partiel ou à plein débit

La conception de la filtration de la pression de charge peut être décomposée en flux partiel ou en flux total.

La filtration à débit partiel fait référence à la soupape de décharge de pression de charge située en amont de la filtration. Une partie de l’huile de la pompe de charge s’écoule à travers le filtre tandis que le reste s’écoule par la soupape de décharge de pression de charge vers le réservoir. Seul le fluide nécessaire au système en boucle fermée et à la commande de la pompe est filtré.

Filtration de charge à débit partiel.Filtration de charge à débit partiel.Danfoss

Considérez soigneusement s’il faut utiliser un filtre sans dérivation ou de dérivation, car des chutes de pression excessives peuvent survenir, ce qui peut endommager la pompe de charge et entraîner la pénétration de contaminants à travers le média filtrant. Une vanne de «rinçage en boucle» dans le circuit augmente le volume de fluide «sale» évacué du système et, par conséquent, augmente le volume de fluide traversant le filtre.

La filtration à plein débit a la soupape de décharge de pression de charge en aval de l’élément filtrant. Tout le débit de la pompe de charge passe à travers le filtre, ce qui augmente l’efficacité du filtre par rapport à la filtration par aspiration.

Filtration de pression de charge intégrée, plein débit.Filtration de pression de charge intégrée, plein débit.Danfoss

Avec une filtration à plein débit, une vanne de dérivation peut empêcher les dommages au filtre et les contaminants d’être forcés à travers le média filtrant par des différentiels de haute pression à travers le filtre. Le fluide contournera le filtre avec une chute de pression élevée ou une condition de démarrage à froid. Le fonctionnement du système avec une dérivation ouverte doit être évité et un moyen d’indication de contamination est recommandé.

Conceptions en circuit ouvert

Contrairement aux systèmes hydrauliques en circuit fermé, la filtration par aspiration n’est pas une méthode de filtration recommandée avec des pompes à circuit ouvert. Cela est dû au potentiel de vide d’entrée élevé. Au lieu de cela, un tamis est recommandé dans le réservoir couvrant l’entrée de la pompe. Un tamis de 125 µm (150 mesh) protège la pompe de toute pénétration de particules.

La filtration de la conduite de retour, avec le filtre dans la conduite de retour vers le réservoir, est souvent la méthode préférée dans les systèmes à circuit ouvert. Tout le fluide du système passe à travers le filtre lorsqu’il retourne dans le réservoir.

Filtration de la ligne de retour.Filtration de la ligne de retour.Danfoss

Les facteurs à prendre en compte lors de la spécification d’un système de filtre de ligne de retour sont:

  • Spécification de propreté
  • Taux d’ingression des contaminants
  • Capacité d’écoulement
  • Intervalle de maintenance souhaité

Typiquement, un filtre avec un βdix ≥ 10 est adéquat.

Entretien d’un système de filtration

Comme cet article ne sert que de ligne directrice, il est impératif de travailler en étroite collaboration avec le fabricant du filtre lors de la sélection d’un filtre. Chaque système hydraulique à circuit ouvert et fermé est unique et les exigences et les performances de filtration doivent être déterminées par des tests.

Il est essentiel que la surveillance des systèmes prototypes et l’évaluation des composants et des performances tout au long du programme d’essais soient les critères finaux pour juger de l’adéquation du système de filtration.

John Fleming est un ingénieur principal chez Danfoss Power Solutions.