1. Qu'est-ce qu'un accumulateur ?
Un accumulateur hydraulique est un dispositif de stockage d'énergie. Dans cet accumulateur, l'énergie est stockée sous forme de gaz comprimé, de ressort comprimé ou de charge soulevée, et applique une force à un fluide relativement incompressible.
Les accumulateurs sont très utiles dans les systèmes hydrauliques. Ils servent à stocker l'énergie et à éliminer les à-coups. Dans les systèmes hydrauliques, ils permettent de réduire la taille de la pompe en augmentant le débit de fluide. Ceci est réalisé en stockant l'énergie dans la pompe pendant les phases de faible demande. Ils peuvent ralentir et absorber les fluctuations et les à-coups. Ils amortissent les chocs et réduisent les vibrations causés par les démarrages ou arrêts brusques du vérin hydraulique. Lorsque le fluide subit des variations de température, l'accumulateur stabilise la pression dans le système hydraulique. Ils peuvent également distribuer des fluides sous pression, tels que la graisse et l'huile.

Actuellement, les accumulateurs les plus couramment utilisés sont de type pneumatique-hydraulique. Le gaz y joue un rôle similaire à celui d'un ressort amortisseur ; il interagit avec un fluide et le gaz est séparé par un piston, une fine membrane ou un coussin d'air.

2. Principe de fonctionnement de l'accumulateur

Sous l'effet de la pression, la variation de volume du liquide (à température constante) est très faible ; par conséquent, en l'absence de source d'énergie (c'est-à-dire d'apport de liquide à haute pression), la pression du liquide chutera rapidement.

L'élasticité des gaz est bien supérieure, car ils sont compressibles. En cas de variation de volume importante, le gaz peut conserver une pression relativement élevée. Ainsi, lorsque l'accumulateur complète l'huile hydraulique d'un système hydraulique, le gaz à haute pression maintient la pression de l'huile hydraulique malgré la diminution du volume du liquide, évitant ainsi une chute de pression rapide.

Quant à l'azote, la principale raison est sa stabilité naturelle : il ne présente aucune propriété d'oxydation ou de réduction. Ceci est très bénéfique pour le maintien des performances de l'huile hydraulique et évite toute dénaturation par oxydation ou réduction.

L'azote sert à la précharge. Il est contenu dans le coussin d'air de l'accumulateur et séparé de l'huile hydraulique. Lors du remplissage de l'accumulateur avec de l'huile hydraulique, la pression de l'azote s'établit, égalisant ainsi la pression de l'huile. L'huile hydraulique s'engouffrant dans l'accumulateur, le coussin d'air se comprime et la pression d'azote augmente. La pression de l'huile augmente alors jusqu'à atteindre la pression de consigne.

Le rôle de l'accumulateur est de fournir une certaine pression d'huile hydraulique, qui est produite par la force de l'azote !

3. La fonction principale de l'accumulateur

1. Pour l'alimentation auxiliaire
Dans certains systèmes hydrauliques, les actionneurs fonctionnent par intermittence et leur temps de fonctionnement total est très court. Dans d'autres systèmes, le fonctionnement des actionneurs est continu, mais leur vitesse varie considérablement au cours d'un cycle de fonctionnement (ou d'une course). L'installation d'un accumulateur dans ce système permet d'utiliser une pompe moins puissante afin de réduire la puissance de l'entraînement principal, ce qui rend l'ensemble du système hydraulique compact, léger et économique.

2. En tant que source d'énergie de secours
Pour certains systèmes, en cas de panne de la pompe ou de coupure de courant (interruption brutale de l'alimentation en huile de l'actionneur), ce dernier doit continuer à fonctionner. Par exemple, par mesure de sécurité, la tige de piston d'un vérin hydraulique doit être rétractée dans le vérin. Dans ce cas, un accumulateur de capacité appropriée est nécessaire comme source d'alimentation de secours.

3. Combler les fuites et maintenir une pression constante
Pour les systèmes où l'actionneur ne fonctionne pas pendant une longue période, mais où il faut maintenir une pression constante, un accumulateur peut être utilisé pour compenser les fuites, afin que la pression reste constante.

4. Absorber les chocs hydrauliques
En raison d'un changement soudain de direction de la vanne d'inversion, d'un arrêt brutal de la pompe hydraulique, d'un arrêt soudain du mouvement de l'actionneur, ou même d'un freinage d'urgence de ce dernier, le débit de liquide dans la canalisation subit une variation brutale, provoquant un choc de pression (coup de bélier). Malgré la présence d'une soupape de sécurité, une brève surpression et un choc de pression sont inévitables. Ces chocs peuvent entraîner des défaillances, voire des dommages, aux instruments, composants et dispositifs d'étanchéité du système, ou encore la rupture de la canalisation, et engendrer d'importantes vibrations. L'installation d'un accumulateur en amont de la source de choc (vanne de commande ou vérin hydraulique) permet d'absorber et d'atténuer ce choc.

5. Absorber les pulsations et réduire le bruit
Le débit pulsé de la pompe engendre des pulsations de pression, provoquant une vitesse de déplacement irrégulière de l'actionneur et, par conséquent, des vibrations et du bruit. Il est donc conseillé de connecter en parallèle, à la sortie de la pompe, un accumulateur d'inertie sensible et de petite taille afin d'absorber ces pulsations de débit et de pression et de réduire le bruit.