Modes de filtration : le problème du nettoyage de l’huile hydraulique dans un système hydraulique

L'oléohydraulique est une technique de transmission et de régulation de l'énergie mécanique très répandue tant dans le secteur industriel que naval et dans celui des engins de terrassement. La possibilité à la fois de transférer des puissances élevées même sur de longues distances et de les gérer et les réguler a permis sa large diffusion dans divers secteurs.
L’un des aspects à prendre en compte est le degré de propreté de l’huile hydraulique utilisée dans l’installation. Outre le transfert de puissance, l’huile hydraulique a pour fonction de refroidir et de lubrifier tous les composants d’un système hydraulique. Un degré de propreté adéquat permet de prolonger la durée de vie des composants et d'espacer les intervalles de maintenance, des aspects qui revêtent une importance primordiale, comme le souligne l'ensemble du plan Industrie 4.0.
Toutes les installations hydrauliques sont équipées d'un ou plusieurs filtres chargés d'éliminer de l'huile les impuretés, les résidus métalliques et autres substances pouvant s'y trouver.
La technique de filtration la plus couramment utilisée est celle de la filtration sur le retour. Un filtre, de dimensions appropriées, est installé sur la conduite de retour du système et à proximité du réservoir, dans le but de collecter toutes les impuretés qui, en l'absence de filtre, se déposeraient dans le réservoir, avec le risque d'être aspirées par la pompe.
Lorsque l'on souhaite protéger un composant sur la conduite de refoulement (par exemple, des servovalves) ou lorsque l'on souhaite intercepter la conduite de refoulement (afin de protéger l'actionneur), on utilise la technique de filtration en refoulement. Dans ce cas, le filtre aura des caractéristiques mécaniques et des éléments filtrants différents de ceux d'un filtre sur le retour. Il suffit de penser que, sur la conduite de retour, la pression de l'huile peut atteindre au maximum 2/3 bars, tandis que sur la conduite de refoulement, la pression est de l'ordre de plusieurs centaines de bars. Un filtre de refoulement est doté d'un corps en acier qui doit être capable de résister à la pression de fonctionnement de l'installation. Enfin, les cartouches filtrantes ont des degrés de filtration supérieurs à ceux utilisés pour la filtration de retour.
Une autre technique, très répandue, qui vient généralement s'ajouter à celles que nous venons d'évoquer, est celle de la filtration hors ligne. Dans ce cas, un groupe motopompe dédié est prévu pour prélever l'huile du réservoir et l'envoyer vers un filtre qui la renverra ensuite dans le réservoir. L'utilisation en série d'un échangeur de chaleur est fréquente. Cette technique permet d'améliorer la propreté de l'huile garantie par le filtre de retour et, le cas échéant, par le filtre de refoulement.
Enfin, on mentionne une technique mixte dite de retour-aspiration dans laquelle une vanne est insérée à la sortie du filtre de retour pour générer une contre-pression (d'environ 4/5 bars). En amont de cette vanne (et donc en aval du filtre), la conduite d'aspiration de la pompe est dérivée. De cette manière, la pompe aspire de l'huile fraîchement filtrée à une pression (atmosphérique) supérieure à celle régnant dans le réservoir.
Dans certains cas, l'utilisation d'un filtre sur la conduite d'aspiration de la pompe est prévue. Souvent, ce filtre est monté à l'intérieur du réservoir. Ce filtre, qui a pour but de préserver la pompe, peut entraîner une dépression excessive au niveau de l'aspiration de la pompe.
Certains des concepts illustrés et d'autres descriptions techniques sont repris dans la documentation de l'un des principaux fabricants de filtres, Hydac, dont nous proposons l'exemple d'un livret sur la contamination.