La valve de débit proportionnelle dans une application à charge menante

Dans des applications où la charge appliquée à un vérin est variable, et donc les pressions en jeu également, ces valves peuvent parfois présenter une instabilité qui conduit à des ouvertures et fermetures intempestives de celles-ci et à un mouvement saccadé de la charge.
Afin d’éviter cette réponse instable, il peut être intéressant de contrôler les mouvements de la charge menante non plus par des valves de pression mais par des valves de débit proportionnelles.
Ces valves permettent de contrôler finement une section de passage via le pilotage de la bobine proportionnelle (par exemple par un signal 4-20 mA).
L’équilibre de la valve ne dépend plus de l’équilibre entre les pressions en jeu et un ressort mais entre le courant envoyé à la bobine et un ressort. L’équilibre de la valve n’est plus impacté par les variations de pression dues aux variations de charge.
La valve de débit proportionnelle présente également l’intérêt de permettre une gestion aisée de rampes d’accélération, des rampes de décélération ou encore des paliers de vitesses. 
Le débit passant dans la valve dépendra de la section de passage et de la delta P appliquée aux bornes de celle-ci. La valve de débit proportionnelle est généralement utilisée avec une balance de pression qui aura pour fonction de maintenir une delta P constante aux bornes de celle-ci et ainsi stabiliser le débit passant.
Exemple d’application (Cf. figure 1).
Dans ce cas d’application, la charge a tendance à faire sortir la tige avec un effort d’une intensité qui peut être variable. On considère ici une charge menante de 100 bars +/– des variations de charge.
La charge est maintenue tant que la valve de débit proportionnelle n’est pas pilotée. La gestion du caractère naturellement fuyard des valves à tiroir et le sujet du maintien de la charge n’est pas abordé ici. Dans ce système, le contrôle de la vitesse de sortie de tige se fait grâce au couple balance de pression / valve de débit. La perte de charge aux bornes de la valve de débit proportionnelle est fixée par le tarage du ressort de la balance de pression. Il est, dans ce cas d’application, taré à 10 bars. La vitesse de sortie de tige va donc dépendre directement de l’ouverture de la valve pilotée ici par un signal compris entre 4 et 20 mA. La vitesse de l’actionneur étant gérée par la valve de débit, le pilotage de la pompe à cylindrée variable sera un pilotage en pression.
En effet, nous allons venir gaver le côté fond à une pression définie, ici à 30 bars. La pompe devra donc être pilotée pour maintenir une pression constante. Dans ce mode de régulation, la pompe va trouver un équilibre et adapter son débit à la consommation imposée par la dynamique de sortie de tige, elle-même imposée par l’ouverture de la valve de débit proportionnelle.
La pression côté fond va avoir tendance à chuter légèrement, notamment si la charge varie. Il est donc important de choisir une pression régulée suffisamment élevée (ici 30 bars) qui permettra d’absorber ces variations sans que la pression ne devienne trop faible.
Attention : cette valeur de pression côté fond sera appliquée sur le piston du vérin et exercera un effort dans le même sens que la charge menante. Elle induira donc une contre pression côté tige dépendante du rapport de section du vérin.
Ici, le vérin a un rapport de section de 1:2, la contre pression induite pour compenser l’effort résultant des 30 bars appliqués côté fond sera donc de 60 bars côté tige qui s’ajouteront à la charge menante de 100 bars, soit une pression effective côté tige de 160 bars.        

 Florian Letellier, expert hydraulicien et décarbonation