Demandez à un ingénieur

Quelle est la fonction d’une soupape de dérivation hydraulique ?

Ce sont des mécanismes cruciaux pour contrôler le débit et la pression des liquides…

Par Sarah Jensen

La dernière chose que vous voulez voir arriver au milieu d’un voyage à travers le pays – ou d’un trajet vers le marché du quartier – est une fuite de liquide de frein. Heureusement, votre véhicule est équipé d’une soupape de dérivation hydraulique qui redirige le liquide de frein si vous perdez la pression dans vos freins avant, ce qui vous permet de vous arrêter en toute sécurité.

« Vos freins avant effectuent la majorité du freinage, donc si une fuite dans votre système de freinage entraîne une perte de pression, vous pourriez perdre toute votre puissance de freinage également », explique Amos Winter, un associé de recherche post-doctoral de l’Université de technologie et de design de Singapour-MIT International Design Center, qui rejoindra le département de génie mécanique cet été. « La valve de dérivation hydraulique dans le système reliant vos freins avant et arrière dévie le liquide de frein vers les freins arrière en cas de perte de pression, de sorte que vous pouvez toujours arrêter votre voiture. »

La valve de dérivation est déclenchée par un mécanisme à ressort qui s’ouvre lorsque la pression du liquide devient trop élevée ou trop basse, explique Winter. Tant que la pression est la même du côté de l’entrée et de la sortie du ressort, l’interrupteur reste fermé. Mais si la pression s’accumule trop d’un côté, le ressort est comprimé, ce qui entraîne l’ouverture de l’interrupteur.

C’est le même principe que le fonctionnement d’un régulateur sur une bouteille de plongée, explique Winter. « Lorsque vous aspirez pour respirer, vous faites baisser la pression dans l’embout buccal », explique-t-il. « Cela agit sur un diaphragme qui ouvre une valve pour laisser passer l’air de la bouteille vers vos poumons. Lorsque vous soufflez, cela ferme la valve et permet à l’air de s’écouler dans l’eau. »

Les vannes de dérivation sont importantes dans tout système dans lequel de l’eau ou de l’huile est pompée afin de maintenir une pression uniforme et de faire fonctionner le système. Les équipements de construction en particulier comptent sur les vannes de dérivation pour soulager l’accumulation de pression. « Si vous utilisez un chargeur à godets, explique M. Winter, vous ouvrez une vanne qui pompe de l’huile dans le bras qui soulève une pièce de béton. Vous fermez cette vanne lorsque vous avez terminé, mais la pompe fonctionne toujours et essaie de pomper du fluide dans une vanne fermée. » N’ayant nulle part où s’écouler, l’huile pourrait créer une pression trop élevée, entraînant un blocage du moteur – ou une explosion. Mais avant que cela ne se produise, la soupape de dérivation s’ouvre pour évacuer la pression et détourner l’huile vers le réservoir de la pompe.

Des domaines d’ingénierie tels que la conception de machines et d’avions et la dynamique des fluides utilisent la technologie des vannes de dérivation, tout comme les concentrations de recherche de Winter, les aides à la mobilité pour une utilisation dans des environnements difficiles et les technologies de creusement sous-marin. « Les vannes de dérivation servent essentiellement à évacuer la pression », explique-t-il. « Les systèmes hydrauliques fonctionnent à 2 000 livres par pouce carré, et vous ne voulez pas que quelque chose comme ça explose. »

Merci à Matt Miller, 30 ans, de Derby, en Angleterre, pour cette question.

Posé : 27 mars 2012