Efficacité énergétique & Intégration: Filtres retour-aspiration

Utilisé en particulier sur des machines automotrices équipées d’une transmission hydrostatique et d’hydraulique de travail combinées, le filtre est souvent constitué d’un filtre retour (hydraulique de travail) et d’un filtre d’aspiration ou d’un filtre pression (transmission hydrostatique). Les finesses de filtration sont coordonnées de telle sorte que les classes de propreté 20/18/15 … 19/17/14 (suivant ISO 4406) demandées par les fabricants de transmissions sont atteintes.

Inconvénient d’un circuit fermé avec un filtre aspiration et d’un circuit ouvert avec un filtre retour:
A cause de la viscosité cinématique élevée du fluide hydraulique à basses températures, des problèmes d’aspiration apparaissent surtout à la phase de démarrage.             

Inconvénient d’un circuit fermé avec un filtre pression et d’un circuit ouvert avec un filtre retour:
Le filtre pression protège la pompe à piston axial dans le circuit fermé mais pas la pompe de gavage. Des problèmes d’aspiration apparaissent en outre à la phase de démarrage. 

Concept filtre retour-aspiration

L’utilisation d’un filtre retour-aspiration offre des améliorations fonctionnelles étendues. Sur des appareils munis d’une transmission hydrostatique et d’une hydraulique de travail, les filtres retour-aspiration combinés remplacent les filtres d’aspiration et/ou pression nécessaires jusqu’alors dans le circuit hydrostatique ainsi que le filtre retour pour l’hydraulique de travail en circuit ouvert. Ce concept offre également souvent des réductions de coûts.

Avantages du concept

• Un seul filtre pour les 2 circuits
• La totalité du volume d’huile est filtrée dans les deux circuits retour
• Le débit retour est supérieur au débit provenant de la conduite d’aspiration
• Excellent démarrage à froid puisque la pompe de gavage est alimentée par de l’huile pressurisée
• La pompe de gavage est toujours alimentée en huile filtrée. Un limiteur de pression est monté pour protéger les joints radiaux de l’arbre de la surcharge

Tandis que les deux circuits fonctionnent indépendamment l’un de l’autre, en cas d’utilisation de filtres séparés, des interactions apparaissent entre les deux circuits en raison de leur réunion par le filtre retour-aspiration. En observant les critères de conception décrits ci-après, on peut constater tous les avantages du concept filtre retour-aspiration.

Débit nécessaire dans le circuit retour

Pour maintenir une pression de 0.5 bar environ à l’entrée de la pompe de gavage, un excédent minimal est nécessaire entre le débit de retour et d’aspiration dans toutes les conditions d’utilisation, selon la taille du filtre et de sa conception.

Débit d’aspiration admissible pour la pompe de gavage

• A la température de service et à la vitesse nominale, le débit de la pompe de gavage ne doit pas dépasser 50 % du débit nominal du filtre (par ex avec un filtre retour-aspiration avec un débit nominal de 200 l/min, le débit de la pompe de gavage ne doit pas dépasser 100 l/min).
• Lors de démarrages à froid extrêmes (n = 1000 mm²/s) et d’une légère augmentation de la vitesse de ralenti (n = 1000 min-1) le débit de la pompe de gavage doit être inférieur de 20 % par rapport au débit nominal du filtre.

Conditions de fonctionnement normales

Le fluide hydraulique en provenance du circuit (A) traverse l’élément filtrant (1), en étant pressurisé à 0.5 bar par un clapet anti-retour (2) puis alimente la pompe de gavage de la transmission hydrostatique (B). Le surplus d’huile entre le débit retour et aspiration retourne dans le réservoir. La pressurisation de 0.5 bar dans la conduite d’aspiration réduit le risque de cavitation dans la pompe de gavage et permet une utilisation à puissance maximale même durant la phase critique de démarrage à froid. Dans des conditions d’utilisation normales, tout manque d’huile est exclu.
Un limiteur de pression intégré (3) évite les inconvénients d’une contre-pression trop forte sur le circuit retour. Puisque le débit qui le traverse passe directement dans le réservoir, il n’y a pas de connexion entre le circuit retour (A) et la pompe de gavage (B) (pas de bypass). Une soupape d’urgence en aspiration (4) avec crépine de protection (5) alimente la pompe de gavage en cas de manque d’huile temporaire (aération/démarrage à froid).

Perte de pression dans les conduites d’aspiration

Dans les conditions de démarrage à froid telles que présentées ci-dessus, la perte de charge ne doit pas dépasser 0.4 bar dans les conduites d’aspiration. Ceci assure une alimentation suffisante en huile à la pompe de gavage même avec un élément filtrant partiellement contaminé.

Pertes de charge dans le circuit retour

Lorsqu’en plus du volume du circuit ouvert les drains provenant de la commande hydrostatique s’écoulent par le filtre, il est impératif de surveiller la perte de charge admissible pour la protection des joints d’étanchéité radiaux de l’arbre. Parallèlement à la perte de charge du filtre, il faut prendre en considération la perte de charge dans les conduites des drains et celle du refroidisseur.
Selon le cas, il est recommandé d’utiliser une valve de bypass pour l’échangeur.

Finesses de filtration et classes de pollution

En standard, deux seuils de filtration sont disponibles : 10EX2 et 16EX2. Le média filtrant EXAPOR MAX 2 est breveté.
Les classes d’huile suivant ISO 4406 sont réalisables avec les finesses de filtration ci-dessous :

•   10EX2: 18/15/11 … 14/11/7 
•   16EX2 20/17/12 … 17/14/10

Les fabricants de transmissions hydrostatiques recommandent généralement une classe de 20/18/15 et une classe de 19/17/14 pour des exigences supérieures (t > 90 °C). Même avec une finesse de filtration 16EX2 ces exigences sont satisfaites à 100 %.
La structure unique du média filtrant à 3 couches utilisant des fibres de verre et des fibres en polyester de différentes finesses combinées à une structure hybride renforcée (brevetée) fabriquée en acier inoxydable et polyester établit les normes pour :

• La perte de charge
• La capacité de rétention
• La résistance à la fatigue du débit

La protection plastique utilisée offre les avantages suivants :

• Etiquette spécifique client
• Protection contre les dégradations
• Amélioration de la résistance à la fatigue du débit

Avantages pour les utilisateurs :

• Extension des intervalles de maintenance
• Fiabilité de fonctionnement plus élevée
• Amélioration de la propreté de l’huile
• Performance accrue
• Forte valeur de reconnaissance
• Coûts d’exploitation et d’entretien réduits

Comme alternative aux EXAPOR^®MAX2, les éléments filtrants EXAPOR^®Light récemment conçus et moins chers sont disponibles sur demande. Du fait de leur capacité de rétention réduite, ils conviennent particulièrement aux systèmes ayant des exigences moins strictes (par ex environ 500 heures de fonctionnement / an).

La gamme de filtres disponible

Selon le sens de montage et les performances requises, chez ARGO-HYTOS il est possible de choisir entre les conceptions et les gammes suivantes :

Les versions montage dans le réservoir sont équipées d’un limiteur de pression; les versions montage en ligne sont munies d’un bypass. La conception modulaire du filtre permet la mise en oeuvre aisée suivant les souhaits du client comme par ex des configurations de connexion spécifiques.

Résumé

Dans la conception des filtres retour-aspiration, les exigences spécifiques des transmissions hydrostatiques ont plus d’importance que la conception des filtres séparés pour la pompe de gavage et le circuit de travail.

Les avantages de la conception des filtres retour-aspiration

• Excellentes caractéristiques au démarrage à froid du système car la pompe de gavage est alimentée en huile pressurisée (cela réduit les risques de cavitation)
• Protection de la pompe de gavage par l’alimentation en huile filtrée
• Moins de composants en économisant un filtre
• Réduction des pièces de rechange et des frais d’entretien

Avec leur conception exacte et propre à eux, les filtres retour-aspiration assurent un maximum d’efficacité et de performance du système même sous des conditions de fonctionnement extrêmes.

Technical Data