Dimensionnement orifice gaz

[Stratosfear]

Bonjour à tous.

J'ai besoin d'aide pour le dimensionnement d'un orifice de restriction de section pour une application gaz.

Mon problème est :
Nous voulons utiliser une cartouche de CO2 (pression inter = 60 bar) pour pousser un vérin. La chambre du vérin fait 0.49 ml (4mm de diamètre x 39 mm de long). La pression nécessaire pour pousser ce vérin est donc d'à peu près 60 bar pour qu'il développe un effort de 75N.

Or, afin de garantir un débit constant (0.016 ml/s pour faire la course en 30s), il nous faudrait dimensionner un orifice (situé entre la cartouche et la chambre du vérin) qui nous garantirait ce débit.

Comment trouver le diamètre de cet orifice ?

Merci d'avance.
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Si vous mettez un limiteur (trou, capillaire, etc.) vous n’aurez pas la même pression de chaque côté.
Vous ne pouvez donc avoir les 60 (plutôt 56) bars de l’autre côté du trou.

Une façon de faire le calcul est de supposer que toute l’énergie perdue par le gaz pendant un temps Δt :

ΔP.ΔV. s’est transformée en énergie cinétique, ce qui vous donne la vitesse de sortie du gaz et donc, le débit.

Au revoir.

[Stratosfear]

Merci pour la réponse, mais je ne pense pas avoir très bien compris.

Pour être plus explicite, je cherche à faire déplacer un vérin (en produisant un effort de 75N) en utilisant une cartouche de CO2, comme celles que l'on peut trouver dans le commerce. La pression interne de ces cartouches est d'environ 60 bar.

Du coup, afin de dimensionner mon vérin, mes seules données d'entrée sont cette pression de 60 bar dans la cartouche ainsi que le débit "cible" que l'on souhaite obtenir afin que le vérin effectue sa course d'environ 40mm en 30 secondes.

Et c'est là que je bloque.... J'imagine que pour obtenir ce débit, je dois dimensionner une restriction de section en amont de la chambre du vérin, afin de garantir ce débit.

[LPFR]

Bonjour.
Effectivement vous n’avez pas compris.
Pour avoir une limitation de débit avec un trou, il fait qu’il y ait une différence de pression de chaque côté du trou.
Comme votre source fait 60 bars, il faut que la pression de l’autre côté soit plus faible. Par exemple 30 bars. Comme ça, vous aurez 30 bars de différence entre chaque côté du trou.

Et il ne faut pas oublier qu’une fois le piston arrivé en butée, la pression sur le piston continuera à monter car le débit ne s’arrêtera pas avant que les deux pressions se soient équilibrées.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Stratosfear]

Ok, donc si j'ai bien compris, il faut que je dimensionne ma chambre de vérin pour que le piston avance avec une pression inférieure à 60 bar. Pour l'instant, j'ai pris 50 bar.

Par contre, plus je diminue la pression nécessaire dans cette chambre, plus j'augmente la vitesse de sortie du piston... Je m'excuse de poser des questions aussi basiques, mais n'ayant jamais eu de formation en mécanique des fluides, ce dimensionnement me dépasse un peu.

Pour le problème de la montée en pression en butée, j'ai prévu une évacuation du gaz.

[Stratosfear]

Au final, mon problème est le dimensionnement d'un vérin pour qu'il développe un effort de poussée de 75N, sur une course d'environ 40mm (en 30 secondes, ce qui m'impose un débit volumique) avec une source de gaz comprimé à 60 bars.

Je ne sais pas s'il vaut mieux dimensionner un vérin qui nécessite une pression la plus proche de 60 bar pour avancer, ou s'il faut au contraire que je dimensionne un vérin de type "standard" qui fonctionne entre 5 et 10 bar.

[RomVi]

Bonjour

Il est impossible de fixer à la fois une poussée de 75N constante et une durée de course, les 2 sont liées par la résistance de ce que le vérin va devoir pousser et non par le débit de gaz. C'est un peu comme si tu voulais pouvoir fixer la tension et l'intensité aux bornes d'une résistance.

[Stratosfear]

La poussée nécessaire de 75N correspond à la résistance que le vérin va rencontrer tout au long de sa course.

Course de 40mm qui doit être effectuée en 30 secondes maximum.

Du coup, en fixant ceci et un diamètre de piston, j'obtiens une pression nécessaire pour faire translater ce piston. Mon dilemme est que comme j'ai une source à 60 bar, comment orienter le dimensionnement de mon vérin ? Me rapprocher des 60 bar pour la pression de service (ce qui me paraît dangereux en plus d'être techniquement difficile, vu que la tête du piston aurait un diamètre inférieure à la tige...) ou m'en éloigner, quitte à avoir une réduction de débit plus importante ?

[RomVi]

Cette durée de 30 secondes maxi sera dépendante de ce que le vérin pousse avec une force de 75N, le débit de gaz n'y pourra rien.
Ton problème est donc de produire une poussée de 75N à partir d'un gaz à 60b, dans ce cas le plus indiqué à mon avis avis serait d'utiliser un détendeur pour descendre par exemple à 5b, et un vérin adapté.