Le clapet anti-retour à cartouche hydraulique, également connu sous le nom de clapet logique, est un nouveau type de composants hydrauliques qui se caractérise par une grande capacité d'écoulement, une bonne étanchéité, une action sensible et une structure simple. Il est donc principalement utilisé pour les débits élevés du système hydraulique ou pour les performances d'étanchéité du système qui doivent être élevées.
1. Principe et symboles de la structure du clapet anti-retour à cartouche hydraulique
Comme le montre la figure 1, l'ensemble de la valve comprend plusieurs éléments : un couvercle de commande 1, une cartouche (qui comprend le manchon de valve 2, le ressort 3, le tiroir 4 et les joints), un corps de bloc de cartouche 5 et un élément pilote (qui est placé sur le couvercle de commande mais qui n'est pas représenté sur la figure). Cette cartouche de soupape gère principalement les fonctions de marche et d'arrêt dans le circuit. C'est pourquoi on parle également de valve à cartouche à deux voies.
La plaque de couverture de contrôle renferme l'unité de cartouche dans le corps du bloc cartouche et facilite la communication entre la vanne pilote et l'unité de cartouche (également connue sous le nom de vanne principale). Le tiroir de la vanne principale régule l'état marche-arrêt du circuit d'huile principal. Selon le type de vanne pilote utilisé, le système peut remplir différentes fonctions telles que le contrôle de la pression, le contrôle directionnel ou le contrôle du débit, et peut même former des commandes composites.
De plus, vous pouvez assembler plusieurs valves à cartouche à deux voies avec différentes fonctions de contrôle dans un ou plusieurs blocs de cartouche pour créer un circuit hydraulique complet. Cette approche permet de concevoir des systèmes hydrauliques polyvalents et efficaces.
En termes de principe de fonctionnement, la valve à cartouche à deux voies est équivalente à un clapet anti-retour piloté. Plus précisément, A et B sont les deux seuls orifices de travail du circuit d'huile principal, et nous appelons communément cette configuration une vanne à deux voies. X est l'orifice de contrôle. En modifiant la pression au niveau de l'orifice de contrôle, vous pouvez contrôler si les orifices A et B sont ouverts ou fermés.
Lorsque l'orifice de commande n'a pas de pression hydraulique, la pression du liquide agissant sur la partie inférieure du tiroir surmonte la force du ressort, provoquant l'ouverture du tiroir. Cela permet au fluide de passer entre A et B, le sens du flux dépendant de la pression aux orifices A et B. Inversement, si l'orifice de commande est sous pression hydraulique, et lorsque \( p_x \geq p_A \N) et \( p_x \Ngeq p_B \N), la valve s'assure que A et B restent fermés. Elle fonctionne donc de la même manière qu'une porte "non" dans les éléments logiques, et c'est pourquoi on l'appelle aussi "vanne logique".
En outre, nous pouvons diviser les valves à cartouche en deux catégories en fonction de la source de l'huile de contrôle. La première catégorie est celle des valves à cartouche à commande externe. Dans ces valves, une source d'énergie séparée fournit l'huile de commande, et la pression aux orifices A et B ou la direction de la commande dans le circuit d'huile n'influencent pas cette pression.
D'autre part, la deuxième catégorie est celle des valves à cartouche à contrôle interne. Dans ces distributeurs, le système dirige l'huile de commande vers le distributeur blanc des orifices A ou B. Dans cette catégorie, on distingue également deux types : les tiroirs avec trous d'amortissement et les tiroirs sans trous d'amortissement. Les distributeurs à cartouche à commande interne sont notamment plus largement utilisés en raison de leurs applications polyvalentes.
2. Vannes à cartouche à commande directionnelle
Il existe deux types de clapets anti-retour et de clapets directionnels.
(1) Valve à cartouche unidirectionnelle. Comme le montre la figure 2, nous connectons le port X à A ou B, créant ainsi une valve unidirectionnelle. La méthode de connexion étant différente, la direction de conduction est également différente. Dans le premier cas, pA> pB, la vanne à cône est fermée, A et B ne peuvent pas se rencontrer ; pB> pA et la pression d'ouverture est atteinte, la vanne à cône est ouverte, l'huile passe de B à A. Dans le second cas, la conclusion peut être analysée de la même manière.
(2) Valve à cartouche unidirectionnelle pilotée. Si vous raccordez un distributeur hydraulique à trois voies à deux positions au couvercle de commande pour modifier la pression à l'orifice X, il devient un clapet anti-retour piloté par le liquide, comme le montre la figure 3. S'il n'y a pas de pression hydraulique à l'orifice X, le distributeur est dans la position indiquée sur la figure. Lorsque ( p_A > p_B ), A et B sont connectés et A s'écoule vers B. En revanche, lorsque ( p_B > p_A ), A et B ne sont pas connectés. S'il y a une pression hydraulique à K`, la vanne pilote à trois voies à deux positions sera inversée. Dans cette position, l'orifice X est connecté au réservoir d'huile, et A et B sont connectés. Le débit d'huile dépend de la pression aux points A et B.
(3) Valve à cartouche à deux positions et à deux voies. Comme le montre la figure 4, la valve à cône est ouverte dans l'état représenté, reliant A et B. Si la valve directionnelle électromagnétique est alimentée en commutation, et que pA>pB, la valve à cône est fermée, A, B sont coupés de l'huile, c'est-à-dire deux valves à deux voies.
(4) Valve à cartouche à trois voies à deux positions. Comme le montre la figure 5, dans l'état illustré, le côté gauche de la valve à cône est ouvert, le côté droit de la valve à cône est fermé, c'est-à-dire que A, O est connecté, P, A ne passe pas. Lorsque vous mettez l'électrovanne sous tension, elle relie P à A et empêche A de se connecter à O. Cette configuration fonctionne comme une vanne à trois voies à deux positions.
(5) Valve à cartouche à deux positions et à quatre voies. Comme le montre la figure 6, les vannes à cône gauche 1 et droite 2 s'ouvrent dans l'état illustré. Cette configuration établit une connexion entre A et O, et entre B et P. Lorsque vous mettez l'électrovanne sous tension, elle ouvre les vannes à cône gauche 2 et droite 1. Cette configuration relie A à P et B à O. Elle fonctionne comme une vanne à quatre voies à deux positions.
(6) Valve à cartouche à trois positions et à quatre voies. Comme le montre la figure 7, nous fermons les quatre vannes à cône, de sorte que A, B, P et O ne sont pas connectées. Lorsque vous alimentez le solénoïde gauche, il ouvre les vannes à cône gauche 2 et droite 1. Cette configuration relie A à P et B à O. Lorsque l'électro-aimant de droite est mis sous tension, il ouvre les vannes à cône de gauche 1 et de droite 2. Il relie ainsi A à O et B à P. Cette configuration fonctionne comme une vanne à quatre voies à trois positions. Si vous utilisez plus d'une vanne pilote et plusieurs vannes principales, vous pouvez créer un système complexe. Vous pouvez combiner ce système en un distributeur à cartouche à deux voies. Cette configuration offre des fonctionnalités que les distributeurs ordinaires ne peuvent pas réaliser.
3. Vannes à cartouche de contrôle de la pression
Dans l'orifice de contrôle de la soupape à cartouche avec différentes soupapes de pression pilote, vous pouvez obtenir une variété de différents types de soupapes de contrôle de la pression. La figure 8 (a) montre une soupape de décharge à action directe utilisée comme soupape pilote. Cette configuration contrôle la soupape principale et nous la représentons dans le schéma de la soupape de décharge. L'huile sous pression de la cavité A passe par le trou d'amortissement dans la cavité de contrôle et la vanne pilote, ainsi que dans l'orifice B et le réservoir. En utilisant la vanne pilote, vous pouvez ajuster la pression d'ouverture de la vanne conique. Le principe est le même que celui d'une soupape de sûreté pilotée. Dans la figure 8 (a), lorsque la chambre B n'est pas reliée au réservoir mais à la charge, il s'agit d'une soupape de séquence. Dans la figure 8 (b), si l'on alimente l'électrovanne directionnelle à 2 positions et à 2 voies, on l'utilise comme vanne de décharge.
La figure 8 (c) montre le schéma de principe du détendeur de pression. Le tiroir principal utilise un tiroir à glissière normalement ouvert. B est l'entrée et A est la sortie. La pression dans la cavité A passe par les trous d'amortissement et par la cavité de contrôle et la vanne pilote. Le principe de fonctionnement est le même que celui du diagramme pilote ordinaire. Voir la figure 8 pour le détendeur de pression à cartouche de contrôle de pression.
Vous pouvez créer une soupape de décharge électro-hydraulique à cartouche à deux voies en utilisant une soupape de décharge proportionnelle comme soupape pilote. Il s'agit d'une alternative à l'utilisation de la soupape de décharge à action directe illustrée dans la figure.
4. Valve à cartouche de contrôle du débit
Comme le montre la figure 9, le couvercle de commande de la valve à cartouche comprend un régulateur de course du tiroir. Ce régulateur règle l'ouverture du tiroir. En réglant l'ouverture du tiroir, vous permettez à la valve à cône de fonctionner comme un régulateur de débit. En outre, si vous connectez un détendeur de pression différentielle constante en série avec le papillon à cartouche à deux voies, vous créerez un régulateur de vitesse à cartouche à deux voies. En outre, si vous remplacez le dispositif de réglage manuel du papillon par un solénoïde proportionnel, vous pouvez alors utiliser un papillon proportionnel électro-hydraulique à cartouche à deux voies.
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