Qu’est-ce qu’un accumulateur ?
Un accumulateur (en anglais : hydraulic accumulator) est un dispositif qui convertit l’énergie de pression d’un fluide en une autre énergie de fluide à haute pression et la stocke. Il est principalement utilisé dans les équipements hydrauliques et les systèmes à vapeur.
Comme le mot anglais “accumulate” signifie “stocker” ou “accumuler”, il existe différents dispositifs dans différents domaines techniques en fonction de ce qui est stocké ou accumulé. Par exemple, dans le domaine de l’informatique, les accumulateurs stockent temporairement les résultats des calculs et sont utilisés directement pour le calcul suivant ; dans le domaine de l’énergie électrique, les batteries de stockage et les accumulateurs ; et dans la production d’énergie éolienne, les systèmes qui font circuler l’huile entre les éoliennes et les générateurs pour maintenir l’équilibre.
Dans les systèmes hydrauliques et à vapeur, l’énergie de pression de l’huile et de la vapeur est stockée sous forme d’azote gazeux ou d’énergie de pression de la vapeur, et le gaz est détendu pour libérer l’énergie en cas de besoin.
Utilisations des accumulateurs
Les accumulateurs sont souvent utilisés dans les systèmes hydrauliques et les chaudières à vapeur. Dans les systèmes hydrauliques, les accumulateurs sont installés dans le circuit haute pression à la sortie de la pompe, et la pression hydraulique élevée pendant le fonctionnement comprime l’azote gazeux scellé dans l’accumulateur. Lorsque la pression hydraulique chute, la force de l’azote gazeux augmente la pression hydraulique pour la maintenir.
Dans les systèmes de chaudières, les accumulateurs de vapeur stockent la valeur calorifique de la vapeur sous forme de vapeur saturée à haute température et à haute pression lorsqu’il y a un excédent de vapeur, et fournissent de la vapeur à pression réduite lorsque c’est nécessaire. Ils absorbent également le déséquilibre entre les fluctuations temporelles de la consommation de vapeur et la production de vapeur de la chaudière, de sorte que la chaudière puisse fonctionner de manière efficace et stable.
L’utilisation d’accumulateurs dans les pompes à eau permet également d’atténuer les fluctuations soudaines de pression, par exemple lors d’un arrêt, et d’éviter les coups de bélier. L’objectif principal est d’utiliser l’énergie du gaz stocké dans le conteneur de l’accumulateur comme source d’énergie auxiliaire en cas d’urgence. Il permet également d’absorber et d’amortir la pression d’impact, d’amortir les hausses de pression dans la conduite et de réduire la consommation d’énergie inutile du système.
Principe des accumulateurs
Les accumulateurs à gaz utilisent principalement de l’azote, qui est pressurisé et contracté ou détendu pour transférer de l’énergie vers l’intérieur ou l’extérieur. Dans les systèmes hydrauliques, les accumulateurs sont installés dans le circuit haute pression sortant de la pompe. À l’intérieur de l’accumulateur se trouve un sac appelé “vessie”, qui sépare le côté huile du côté gaz. La vessie est remplie d’azote gazeux et lorsque la pompe hydraulique est entraînée et que la pression hydraulique dépasse la pression de l’azote gazeux, ce dernier est comprimé.
Lorsque la pression dans le système hydraulique baisse ou que la pompe s’arrête, l’énergie de pression de l’azote gazeux fait se dilater la vessie pour maintenir la pression hydraulique. Cela a également pour effet de réduire les pulsations de la pression hydraulique. La vessie, qui remplit l’azote gazeux à l’intérieur du conteneur, est faite d’un matériau à base de caoutchouc et se dilate et se contracte. Les conteneurs sont fabriqués en acier au carbone, en acier inoxydable, en aluminium ou en matériaux composites, qui ne sont pas sujets à la corrosion.
La capacité du réservoir varie de 0,5 à 450 litres et la pression maximale admissible est d’environ 990 bars. Un accumulateur à vessie se caractérise par une libération rapide de l’énergie et par sa capacité à stocker et à libérer l’énergie en cycles rapides selon les besoins. De plus, l’équipement peut être compact et est facile à entretenir.
Autres informations sur les accumulateurs
1. Gaz des accumulateurs
L’azote est souvent utilisé comme gaz dans lequel l’énergie est stockée à l’intérieur des accumulateurs. L’azote est un gaz ininflammable et inerte, ce qui réduit la détérioration du métal utilisé dans les accumulateurs. Il présente également l’avantage d’être peu coûteux et de ne pas présenter de risque d’explosion.
La pression de l’azote gazeux diminue progressivement en cas d’utilisation répétée, c’est pourquoi la pression doit être vérifiée régulièrement pour s’assurer qu’elle n’a pas diminué. Si des accumulateurs sont utilisés dans la suspension, une baisse de la pression du gaz rendra impossible l’absorption des chocs provenant de la surface de la route, ce qui se traduira par une conduite moins confortable. Si la pression est réduite, remplissez-la avec de l’azote.
2. Utilisations des accumulateurs dans les véhicules
Les accumulateurs sont utilisés dans les suspensions et les freins des véhicules. Les véhicules spéciaux à carrosserie lourde et les véhicules à essieux multiples peuvent ne pas être en mesure d’absorber les chocs avec des ressorts, c’est pourquoi on utilise des accumulateurs, qui agissent comme des ressorts à gaz. Les suspensions hydrauliques avec accumulateurs peuvent également être utilisées pour soulever et abaisser librement la carrosserie du véhicule.
Les accumulateurs sont utilisés dans les freins pour récupérer l’énergie lors du freinage. Dans les véhicules hybrides, lorsque l’énergie est récupérée par le moteur, il y a un écart entre la force de freinage et celle requise par le conducteur. Pour éliminer cet écart, l’accumulateur assiste de manière appropriée la force de freinage du moteur afin d’assurer une force de freinage optimale.