Dimensionner les accumulateurs hydrauliques avec la loi de Boyle.
Les accumulateurs hydrauliques stockent du fluide sous pression dans une chambre à gaz pour permettre au circuit de fournir de brèves pointes de débit élevé, d'amortir les chocs ou de maintenir la pression lors des phases d'arrêt de la pompe. Ce calculateur dimensionne le volume de l'accumulateur à partir du cycle de travail — pression de service, pré-charge gaz et volume de décharge requis — en utilisant la loi de Boyle pour le dimensionnement isotherme et une correction polytropique pour les cycles rapides.
La loi de Boyle P₁V₁ = P₂V₂ définit la relation isotherme entre le volume de gaz chargé et la pression. Le volume d'accumulateur requis V₀ = ΔV / (P_pc/P₂ − P_pc/P₁) où P_pc est la pression de pré-charge, P₁ la pression minimale de service, P₂ la pression maximale de service, et ΔV le volume de fluide délivré. Pour les cycles rapides (< 1 minute), on utilise la forme polytropique (P₁V₁^n = P₂V₂^n) avec n = 1,4 pour l'azote, ce qui donne un volume effectif plus faible par décharge. Règle pratique : régler la pré-charge à 90 % de la pression minimale de service pour les accumulateurs à vessie, à 95 % pour les accumulateurs à piston. Le dimensionnement dépend aussi de l'amplitude thermique — la pré-charge gaz varie d'environ 1 % par 3 °C, d'où la nécessité de vérifier les systèmes en climat froid.
Un concepteur de presse ayant besoin de 5 litres délivrés entre 200 bar et 150 bar charge un accumulateur à vessie de 10 litres avec une pré-charge azote de 135 bar et vérifie que le volume déchargé satisfait l'exigence de course de maintien.
Un technicien hydraulique atténuant les pulsations d'une pompe à pistons ajoute un accumulateur de 1 litre avec 80 % de pré-charge de la pression moyenne du système, réduisant l'oscillation de pression de ±15 bar à ±2 bar au manomètre.
Un ingénieur systèmes véhicule dimensionne un accumulateur de direction de secours pour 3 braquages complets après défaillance de la pompe, en calculant le volume de gaz requis pour que le débit résiduel en fin de décharge dépasse encore la pression d'ouverture du distributeur de direction.
Chargez à 90 % de la pression minimale de service pour les accumulateurs à vessie (afin que la vessie ne claque pas contre le clapet) et à 95 % pour les accumulateurs à piston. Vérifiez toujours la pré-charge après une variation de température ou annuellement pour des raisons de sécurité.
Les accumulateurs à vessie (les plus courants) supportent bien les cycles rapides et les fluides contaminés. Les accumulateurs à piston offrent des volumes plus importants (≥10 L) et une durée de vie plus longue. Les accumulateurs à membrane sont compacts et conviennent aux faibles volumes (≤1 L).
La pré-charge d'azote se dilate avec la chaleur — la pression augmente d'environ 1 % par 3 °C. Un accumulateur chargé à 25 °C et utilisé à 50 °C affiche une pré-charge supérieure d'environ 8 %, ce qui réduit le volume de décharge effectif.