L’accumulateur à piston est un dispositif utilisé pour stocker de l’énergie sous forme de fluide sous pression. Son rôle consiste, selon les besoins, à maintenir le rythme de fonctionnement d’un système hydraulique touché par une fuite interne, ou d’en accroître ponctuellement la puissance en cas de pic de charge. 

Qu’est-ce qu’un accumulateur à piston ?

Un accumulateur à piston est un appareil capable d’emmagasiner de l’énergie et de la restituer ensuite au circuit sur le quel il est connecté.

Les accumulateurs à piston sont des appareils hydropneumatiques composés de deux compartiments séparés par un piston qui est l’élément séparateur étanche.

Chaque fois que l’accumulateur est utilisé, il y a changement d’état du gaz qu’il contient. Les caractéristiques de compression et de détente du gaz permettent de décrire le principe de fonctionnement de l’accumulateur hydropneumatique.

Le rapport des pressions et des volumes est régi par la loi de BOYLE-MARIOTTE. Suivant la rapidité du changement d’état, la transformation sera, ISOTHERME, ADIABATIQUE ou POLYTROPIQUE.

Phase 1 = L’accumulateur est vide coté liquide et coté gaz, il n’est pas sous pression.

Phase 2 = L’accumulateur est préchargé en gaz a la pression de calcul Pg.

Phase 3 = Le système hydraulique est pressurisé. La pression du circuit  excède la pression de précharge Pg.

Phase 4 = Le circuit hydraulique atteint son pic de pression. L’accumulateur se rempli de liquide à sa capacité de calcul.

Phase 5 = Chute de pression dans le circuit. Le gaz qui a été préchargé évacue le liquide de l’accumulateur dans le circuit.

Phase 6 = La pression minimale est atteinte, l’accumulateur a renvoyé son volume maximum de liquide dans le circuit.

Caractéristiques des accumulateurs à piston de Douce-Hydro

Par les moyens industriels dont nous disposons, Douce Hydro est capable de proposer des accumulateurs à piston de tous gabarits.

Rapport de compression :

Le volume d’huile pouvant être stocké par un accumulateur dépend de la valeur de la compression qu’il peut supporter.

Au besoin, l’accumulateur a piston à un meilleur rapport de compression que les accumulateurs à vessie ou diaphragme.

Fiable :

Dans un accumulateur à piston, le piston sépare le fluide du gaz, sans intercommunication entre le gaz et le fluide.

Dans les applications où l’accumulateur doit rester en pression pour de longues périodes (en cas de réserve d’énergie d’urgence), un accumulateur à vessie fuit lentement, cette fuite peut atteindre 10 % du gaz préchargé, ce qui engendre une maintenance périodique de la pression de gonflage ou le remplacement de la vessie elle-même.

Stockage :

Garder un accumulateur a vessie ou diaphragme hors de fonctionnement pendant une longue période provoque une détérioration du caoutchouc.

Garder un accumulateur a piston hors de fonctionnement pendant une longue période n’a aucun effets néfaste, si la précharge de gaz chargé ne contient pas d’humidité car cela aurait pour conséquence de corroder l’intérieur du cylindre.

L’intérieur des cylindres des accumulateurs à piston Douce Hydro peut- être revêtu d’un revêtement anticorrosion pour palier ce problème.

Performance volumétrique :

Un accumulateur est chargé d’un volume d’huile, nous admettons que ce volume d’huile soit la performance volumétrique.

Pour restituer ce volume un accumulateur ne doit pas avoir d’espace mort.

Dans un accumulateur à piston, lors de la décharge le piston peut être en buté contre l’orifice de sortie d’huile.

Dans un accumulateur à vessie, lors de la décharge la vessie peut être en butée contre l’orifice de sortie d’huile et donc l’obstruer, de plus la vessie peut se déformer et donc se détériorer, c’est pour cela que les fabricants préconisent que le volume à restituer ne doit pas dépasser 0,9 x le volume total de l’accumulateur.

L’accumulateur à piston a donc une meilleure performance volumétrique.

Position de fonctionnement :

Pour un accumulateur à piston, il n’y a pas de contrainte en terme de position de fonctionnement.

Le piston d’un accumulateur à piston Douce Hydro aura toujours les mêmes performances, on ne peut pas en dire de même pour les accumulateurs à vessie qui dépendent du mouvement flexible de leur vessie et de la gravité pour restituer le volume emmagasiné, un mauvais positionnement d’un accumulateur à vessie engendre une distribution inégales des forces et donc une détérioration de la vessie en caoutchouc.

Sécurité :

L’assurance qu’un accumulateur offre pendant son opération est fondée essentiellement sur sa fonctionnalité et sur la simplicité de son exécution, il est important d’effectuer des contrôles qualités sévères, efficaces et précis. Les éléments de l’accumulateur à piston les plus importants en terme de fonctionnalité sont : son cylindre rodé et son piston étanche.

De plus, les accumulateurs à piston Douce Hydro offrent une sécurité maximum car ils sont conçus et produits en rapport avec les normes de qualités les plus sévères.

Tandis qu’avec l’accumulateur à diaphragme, à part les composants mécaniques, le point le plus critique reste le diaphragme en caoutchouc qui est obtenu par presse d’injection plastique. Quand les dimensions excèdent une certaine limite, il devient très difficile de contrôler la qualité de la composition, de la résistance, de l’imperfection et de l’épaisseur. Un problème avec le diaphragme ou la vessie engendre un blocage du circuit hydraulique sur lequel il est connecté.

Il est important de remarquer que si un accumulateur venait à défaillir, cela se passerait progressivement.

Capacité :

Avec les difficultés mentionnées au-dessus pour obtenir une vessie tout à fait homogène, sans imperfections quand les dimensions excèdent une certaine limite, les accumulateurs à vessie ne sont employés que pour de basses capacités, la limite maximum est 50 litres. Pour les accumulateurs à piston, Il n’y a aucune limite.

Contrôle :

Avec un accumulateur à piston, il est facile de contrôler la position du piston, connaissant la position du piston, il est tout a fait simple de connaitre le volume de liquide restant dans l’accumulateur, le signal analogique ou digital envoyé par le capteur pourra servir a la partie commande pour commander une pompe, ou remonter des informations ou des anomalies.

Maintenance :

La durée de vie d’un accumulateur à piston est conditionnée par ses joints, il est nécessaire de les remplacer seulement une fois qu’ils perdent en efficacité et cette opération à un prix modeste.

Un accumulateur à piston pour quels usages ?

 

Dans la conception de vérins sur-mesure, le niveau de pression hydraulique est un autre paramètre à considérer : en fonction des besoins spécifiques du client, Douce-Hydro optimise le dimensionnement pour garantir des performances optimales sans altérer la performance et la durabilité du système hydraulique global.

RESERVE D’ENERGIE D’URGENCE

Dans un circuit hydraulique, en cas de chute de pression, il est parfois utile de disposer rapidement d’une réserve de fluide. En effet, au cours de certains cycles, il est parfois nécessaire de maintenir en position des actionneurs pour la sécurité des personnes et des installations.

Un accumulateur à piston Douce Hydro installé sur un circuit hydraulique permet de tenir à disposition immédiatement une réserve de fluide.

Quand l’accumulateur à piston est utilisé pour cette fonction, il doit fournir une décharge rapide donc sans échange de chaleur et une recharge lente donc avec échange de chaleur.

Le fonctionnement de l’accumulateur est donc de type adiabatique lors de la décharge et isotherme lors de la recharge.

COMPENSATION DE PULSATIONS

Les pompes volumétriques alternatives ou péristaltiques créent inévitablement une pression pulsante dans le circuit en raison de leur variation de débit instantané. Variation de débit = variation de pression = pulsation hydraulique. L’utilisation d’un amortisseur de pulsations à piston sur le circuit hydraulique, implanté le plus près possible de la pompe, atténue les pulsations, donc réduit les vibrations, le bruit et stabilise le débit.

Applications typiques, pompes à membranes, pompes à pistons, pompes doseuses, pompes péristaltiques et pompes pneumatiques

Quand l’accumulateur à piston est utilisé pour cette fonction, il doit fournir une décharge et une recharge rapide donc sans échange de chaleur.

Le fonctionnement de l’accumulateur est donc de type adiabatique lors de la décharge et de la recharge.

ANTI-COUP DE BELIER

Dans un circuit hydraulique, la fermeture brutale de vannes, électro vannes,… ou une variation brutale de pression génère une énergie cinétique parcourue par une colonne de fluide en mouvement.

Ce phénomène est plus couramment appelé coup de bélier.

Un accumulateur Douce-Hydro connecté sur un circuit étant soumis à ce phénomène absorbe automatiquement l’énergie cinétique du fluide.

Quand l’accumulateur à piston est utilisé pour cette fonction, il doit fournir une décharge et une recharge rapide donc sans échange de chaleur.

Le fonctionnement de l’accumulateur est donc de type adiabatique lors de la décharge et de la recharge.

La surpression ΔP qui se produit dans la conduite suite a la fermeture brutale d’une vanne est influencé par la longueur de la canalisation, le débit, la densité du fluide et le temps de fermeture de cette vanne.

BOUTEILLES ADDITIONNELLES

Dans le cas où une quantité considérable de liquide doit être obtenue avec une petite différence entre les pressions de services Pmin et Pmax, le volume résultant Vg est grand par rapport au volume à restituer.

Donc l’accumulateur dimensionné aurait un grand volume de gaz et un petit volume de liquide à restituer, dans ce cas le piston travaillerait sur une petite portion de la longueur totale de l’accumulateur.

Lorsque ce cas se présente, il est judicieux de recevoir le volume d’azote dans des bouteilles de gaz additionnels.

Le calcul du volume de l’accumulateur est effectué en transformation isotherme ou adiabatique et avec influence de la température.

DIMENSIONNEMENT DES ACCUMULATEURS A PISTON

Pour chacune de ses fonctions la méthode de dimensionnement d’un accumulateur change, il n’est pas possible de dimensionner précisément un accumulateur hydraulique à l’aide de diagrammes et de formules simples.

Douce Hydro possède les outils de calculs qui permettront de vous accompagner et de vous conseiller tout au long de votre projet.

CERTIFICATION

Dans la Communauté Européenne :

Les accumulateurs à piston hydrauliques sont des équipements sous pression comme définis dans la Directive 97/23/CE. Ce sont des équipements fermés non soumis à la flamme qui sont conçus et construits pour conserver et restituer du liquide sous pressions. Le constructeur de l’équipement doit garantir la conformité avec ces règlements.

Le 29 novembre 1999 la directive 97/23/CE est entrée en vigueur et elle est applicable depuis le 29 mai 2002. Cette directive s’applique à la conception, la fabrication et à l’évaluation de la conformité des appareils sous pression mis sur le marché. Elle garantit le mouvement libre des marchandises au sein de la communauté européenne. Les états membres de l’Union Européenne ne doivent pas interdire, ni restreindre la mise sur le marché d’un équipement sous pression tel qu’un accumulateur à piston, si l’équipement se plie aux exigences de la directive et si la marque de conformité CE est apposée sur cet équipement.

Les accumulateurs à piston Douce Hydro sont conçus et fabriqués en accordance avec cette directive 97/23/CE.

Ils sont livrés avec un certificat de conformité CE et l’apposition de la marque de conformité CE.

Hors Communauté Européenne :

Les accumulateurs à piston qui sont installés hors communauté européenne, doivent être fournis avec des certificats d’essais pertinents exigés dans le pays d’installation. Dans ce cas le client devra le spécifier.

Les accumulateurs à piston de Douce Hydro peuvent être fournis avec n’importe quel certificat.

Selon les pays et les autorités étrangères, les exigences seront différentes :

  • En Russie, les accumulateurs à piston suivent la GOST-R, Permis Rostechnadzor,
  • En Chine, les accumulateurs à piston suivent la ML (Ex SQL),
  • Reste du monde, les accumulateurs à piston suivent l’ASME,
  • Pour la construction navale, les accumulateurs à piston suivent BS-L Lloyds register,
  • Pour l’utilisation sur les navires, las accumulateurs à piston suivent la RINA.

OPTIONS :

Douce Hydro s’efforce de vous fournir les solutions les plus adaptés à vos besoins.

Pour cela Douce Hydro vous propose tout une gamme d’options et d’accessoires à savoir :

  • Système de détection de fin de course,
  • Système de détection de position du piston,
  • Revêtement intérieur du cylindre en chrome ou Kanigen pour diminuer l’usure des joints d’étanchéité et protéger de la corrosion dans l’emploi de certains fluides.
  • Protection externe spéciale suivant vos spécifications,
  • Amortissement du piston lorsque l’accumulateur est soumis à des vitesses de restitution élevées et un nombre de cycle élevé.
  • Bloc d’arrêt de sécurité,
  • Eléments de fixations,
  • Gonfleur d’azote,
  • Accessoires de gonflage,
  • Eléments de sécurité,
  • Bouteilles d’azote,
  • PACKAGE Rack d’accumulateurs : Fourniture complète de Rack d’accumulateurs avec bouteilles d’azote, équipement de sécurité, tuyauterie …
  • PACKAGE Vérins + Accumulateurs : Fourniture complète d’ensemble vérins + accumulateurs avec élément de sécurité, tuyauterie…