Pompe à engrenages

Les pompes à engrenages sont des pompes volumétriques très répandues en hydraulique, qui génèrent un débit volumétrique grâce à la rotation d’engrenages s’engrenant les uns dans les autres. Elles sont indispensables à l’alimentation en énergie des systèmes hydrauliques dans une multitude d’applications industrielles et mobiles. Leur conception robuste et leur capacité à fonctionner sous des pressions élevées en font un choix privilégié pour les ingénieurs et les techniciens qui ont besoin de solutions fiables et efficaces pour le transport des fluides.

Fonctionnement d’une pompe à engrenages

Le fonctionnement de base d’une pompe à engrenages repose sur le principe du refoulement. Deux ou plusieurs engrenages s’engrènent les uns dans les autres à l’intérieur d’un carter. L’un des engrenages, appelé engrenage menant, est entraîné par un moteur externe. Cet engrenage menant entraîne à son tour le ou les engrenages menés.

Processus d’aspiration

Du côté aspiration de la pompe, les dents des roues dentées se désengagent. Cela augmente le volume entre les dents et le carter, ce qui crée une dépression. Cette dépression aspire le fluide hydraulique du réservoir vers les chambres formées par les dents.

Processus de refoulement

Le fluide emprisonné est transporté par les dents en rotation le long de la paroi du carter vers le côté refoulement. Comme les roues dentées s’engrènent à nouveau du côté refoulement, le volume entre les dents diminue. Le fluide est alors refoulé hors des chambres dentées et acheminé sous pression vers le système hydraulique. Dans les pompes à engrenages internes, une clavette d’étanchéité ou une lame en forme de croissant empêche tout court-circuit hydraulique entre le côté aspiration et le côté refoulement.

Structure et composants

Les pompes à engrenages se composent de plusieurs éléments clés qui fonctionnent ensemble pour assurer le refoulement.

Carter

Le carter entoure les roues dentées et forme les chambres d’aspiration et de refoulement. Il est de construction robuste afin de résister aux pressions générées pendant le fonctionnement.

Roues dentées

Les engrenages constituent le cœur de la pompe. Les pompes à engrenages externes sont équipées de deux engrenages identiques, tandis que les pompes à engrenages internes utilisent une couronne dentée creuse et un pignon plus petit à denture externe.

Coussinet et roulements

Les engrenages sont montés sur des paliers qui permettent une rotation précise et absorbent les forces radiales et axiales.

Arbre d’entraînement

L’arbre d’entraînement transmet l’énergie mécanique du moteur à la roue motrice.

Types de pompes à engrenages

Il existe différents types de pompes à engrenages, qui se distinguent par leur conception et leurs caractéristiques spécifiques. Les types les plus courants sont les pompes à engrenages externes et les pompes à engrenages internes.

Pompes à engrenages externes

Les pompes à engrenages externes sont les plus couramment utilisées. Elles se composent de deux engrenages à denture externe qui s’engrènent l’un dans l’autre. Un engrenage est entraîné et entraîne l’autre. Le fluide est transporté dans les espaces entre les dents, le long de la paroi du corps de pompe, du côté aspiration vers le côté refoulement.

Caractéristiques des pompes à engrenages externes

• Conception simple: construction robuste et économique.
• Pressions élevées: peuvent atteindre des pressions allant jusqu’à 280 bars.
• Conception compacte: faible encombrement.
• Large gamme d’applications: utilisation polyvalente dans les installations hydrauliques mobiles et fixes.

Pompes à engrenages internes

Les pompes à engrenages internes se composent d’un pignon à denture externe qui s’engrène dans une couronne à denture interne. Entre les deux engrenages se trouve une clavette d’étanchéité en forme de croissant qui sépare le côté aspiration du côté refoulement.

Caractéristiques des pompes à engrenages internes

• Faible niveau sonore: fonctionnement particulièrement silencieux, idéal pour les applications sensibles au bruit.
• Bon comportement à l’aspiration: se remplissent lentement de fluide hydraulique, ce qui garantit un fonctionnement très silencieux.
• Rendement élevé: grâce à l’augmentation et à la diminution continues du volume.
• Conception compacte: souvent peu encombrantes malgré une construction plus complexe.

Avantages et inconvénients des pompes à engrenages

Les pompes à engrenages offrent une série d’avantages qui les rendent intéressantes pour de nombreuses applications hydrauliques, mais elles présentent également certaines limites.

Avantages

• Construction robuste: insensibles aux impuretés présentes dans le fluide hydraulique.
• Grande sécurité de fonctionnement: fonctionnement fiable même dans des conditions difficiles.
• Conception compacte: faible encombrement, ce qui facilite l’intégration dans les machines.
• Faible coût: souvent plus économiques à l’achat que d’autres types de pompes.
• Entretien facile: une conception relativement simple facilite les travaux de maintenance.
• Débit constant: fournit un débit régulier, ce qui est important pour de nombreuses applications.

Inconvénients

• Pulsations: le débit peut présenter de légères pulsations, en particulier avec les pompes à engrenages externes.
• Niveau sonore: les pompes à engrenages externes peuvent, dans certaines circonstances, être plus bruyantes que d’autres types de pompes. Les pompes à engrenages internes sont toutefois nettement plus silencieuses.
• Plages de pression limitées: bien qu’elles atteignent des pressions élevées, elles sont souvent moins performantes que les pompes à pistons axiaux dans les applications à très haute pression.
• Rendement: le rendement volumétrique peut diminuer à bas régime et à haute pression.

Applications des pompes à engrenages en hydraulique

En raison de leur polyvalence et de leur robustesse, les pompes à engrenages sont utilisées dans de nombreux domaines de l’hydraulique.

Engins de chantier

Les pompes à engrenages sont indispensables dans les engins de chantier tels que les pelles, les chargeuses sur pneus et les grues. Elles alimentent les vérins et les moteurs hydrauliques chargés de faire fonctionner les équipements de travail. Elles sont également utilisées dans les machines agricoles telles que les tracteurs et les moissonneuses.

Installations industrielles

Dans l’industrie manufacturière, les pompes à engrenages sont utilisées dans les machines-outils, les presses, les machines de moulage par injection et d’autres équipements de production. Elles commandent les mouvements, génèrent des forces de serrage et permettent un positionnement précis.

Technique de manutention

Dans la technique de manutention, par exemple dans les chariots élévateurs, les plates-formes élévatrices et les ascenseurs, les pompes à engrenages fournissent la force de levage et le mouvement nécessaires.

Technologie automobile

Les pompes à engrenages sont également utilisées dans les véhicules utilitaires, tels que les camions et les véhicules municipaux, pour les systèmes d’assistance à la direction, les dispositifs de basculement et d’autres fonctions hydrauliques.

Normes et directives relatives aux pompes à engrenages

La sécurité et les performances des pompes à engrenages dans les systèmes hydrauliques sont garanties par une série de normes et de directives. Ces normes sont déterminantes pour la conception, le fonctionnement et la maintenance.

DIN EN ISO 4413

Cette norme est essentielle pour les systèmes d’entraînement hydrauliques et définit des règles générales pour la conception et le fonctionnement en toute sécurité. Elle traite d’aspects tels que la limitation de pression, les flexibles et la documentation des installations hydrauliques.

DIN EN ISO 12100

Cette norme porte sur la sécurité des machines et fournit des principes généraux de conception qui s’appliquent également aux commandes hydrauliques.

DIN EN ISO 13849 (parties 1 et 2)

Cette série de normes traite des éléments de commande liés à la sécurité et complète les exigences relatives aux systèmes hydrauliques afin de garantir la sécurité fonctionnelle.

Normes de fixation (SAE, DIN, UNI)

Les normes internationales de fixation telles que SAE, DIN et UNI revêtent une grande importance pour la compatibilité et l’interchangeabilité des pompes à engrenages. Ces normes définissent les dimensions des brides, des tourillons et des raccords.

Fluides hydrauliques

Le choix du fluide hydraulique approprié est déterminant pour la durée de vie et les performances d’une pompe à engrenages. Des normes telles que DIN 51 524 (parties 2–3) et ISO VG 10–68 selon DIN ISO 3448 définissent les exigences relatives aux huiles hydrauliques, y compris les plages de viscosité et la résistance à la température.

Entretien et maintenance

Un entretien régulier est essentiel pour la longévité et le fonctionnement fiable des pompes à engrenages.

Gestion des fluides

La propreté du fluide hydraulique est d’une importance capitale. Les impuretés peuvent entraîner de l’usure et des pannes. Il est donc indispensable de procéder régulièrement au remplacement des filtres et à l’analyse du fluide.

Contrôle d’étanchéité

Des contrôles réguliers des joints et des raccords permettent d’éviter les pertes de pression et de préserver l’efficacité de la pompe.

Contrôle de l’usure

La surveillance du niveau sonore, des vibrations et du débit peut indiquer précocement des signes d’usure. Si nécessaire, les composants usés, tels que les roulements ou les engrenages, doivent être remplacés.

Surveillance de la température

Une surchauffe du fluide hydraulique peut réduire considérablement la durée de vie de la pompe et des autres composants. Il est donc important de surveiller la température de fonctionnement.

Conclusion

Les pompes à engrenages sont des composants indispensables dans l’hydraulique moderne. Leur construction robuste, leur capacité à générer des pressions élevées et leur polyvalence en font le choix privilégié pour une large gamme d’applications dans l’industrie et le secteur mobile. Le respect des normes applicables et un entretien minutieux garantissent un fonctionnement fiable et efficace des systèmes hydrauliques. Leur développement continu, en particulier dans le domaine des pompes à engrenages internes, contribue à élargir sans cesse leurs performances et leur champ d’application.