Stat-Free

Technologie
innovante des éléments
Stat-Free®
F 7.017.0/04.12

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F 7.017.0/04.12
1. Introduction
 L'utilisationd'huileshydrauliquesetdelubrication
modernesetrespectueusesdel'environnement,ainsi
quedesinstallationspluscompactesavecuneltration
plusneontconduitaucoursdesdernièresannéesà
uneintensicationdesproblèmesliésauxphénomènes
électrostatiques. Cela endommage et restreint le
fonctionnementdescomposants intégrés dans une
installation.Lesdéchargesélectrostatiquesdétruisent
lesélémentsfiltrants,détériorentlesvalvesetles
capteurs,etpeuventmêmecauserdesexplosionsdans
leréservoirhydraulique.Ellesaccélèrentégalementle
vieillissementduuide
 Pourpermettreuneexploitationéconomiqueetsans
risquesdetouteinstallation,ilestimpératifd'utiliserun
systèmedeltrationcontrel'apparitiondephénomènes
électrostatiques dangereux. Ce système limite les
changementsd'huilecoûteuxetnonplaniés.
 Des problèmes engendrés sur le long terme par
desdéchargesélectrostatiquesontétédétectés.Avec
notre gamme d'éléments Stat-Free® nous avons
développéunesolutionefcacepermettantd'éviterles
phénomènesélectrostatiquesdanslescircuitshydrau-
liques.
 Grâceaux essais réalisés sur le banc de tests
électrostatiqueconçuparHYDACetvériéparleTÜV
(organismedecontrôleetdenormalisationallemand)
ainsiquedenombreuxtestssurleterrain,ilnousaété
possiblededévelopperlesélémentsStat-Free®.
Nousdétaillonsci-aprèslesphénomènesélectrosta-
tiqueset les avantages de la nouvelle technologie
Stat-Free®.
2. Tendance concernant les uides
hydrauliques
 Lamondialisationdesmarchésobligelesfabricants
d'huilesàlivreroùquel'onsoitdanslemondedeshuiles
hydrauliquesetdelubricationdequalitéconstante.
Celanepeutêtregarantiavecleshuilesdebasede
catégorie I dont la structure moléculaire brute n'est
pasmodiée.Parconséquent,onutiliserademanière
accruedeshuiles,dontlastructuremoléculaireest
détruiteparleprocédéd'hydrocraquage,puisrecon-
stituée,pourrépondreàdesexigencesspéciques.
 Lescapacitésdesrafneriesdesfabricantsd'huile
dumonde entier sont actuellement en train d'être
ajustéesàcettetendance:enAsieetauxÉtats-Unis
parexemple,cesontsurtoutdeshuilesdebasede
catégorieIIousupérieurequisontproduites.
 An d'atteindre les propriétés de l'huile garanties
parlefabricant,desadditifsentrentdanslafabrication
deceshuilesdebasedeCatégorieIquicontiennent
desarômesgénéralementtoxiques.Cesadditifscon-
tiennentduzinc(métallourd)quigénèredelacendreen
casdecombustion.Parconséquent,ellesnerépondent
plusauxnormesenvironnementalesinternationales.
 Leshuileshydrauliquesetdelubricationdescaté-
gories II et III,fabriquéesavecdesadditifsadaptés,ne
contiennentpasdesubstancetoxiqueoucancérigène.
Ellessontexemptesdemétauxlourdsetnegénèrent
pasderésiduslorsdeleurcombustion.Enl’absencede
constituantsmétalliques,ceshuilesprésententune
faible conductivité électrique.Lepassagedecette
huileàtraverslesltresgénèredeschargesélectro-
statiques.Lorsdeleurdécharge,ceschargesélectro-
statiquespeuventgénérerdesétincellesetdesarcs
électriquesdanslesystème,provoquantd'importants
dégâtssurlescomposantshydrauliques.
Exemples de conductivités pour les différentes catégories
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Conductivité [pS/m]
Catégorie I Catégorie II Catégorie III
23°C 50°C

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3. Principes de bases
3.1 Charge électrostatique de parties solides
Chaque matériau a un certain potentiel de transfert
d'électrons,c'estàdirelacapacitéderecevoiroulibérer
desélectrons.Sideuxmatériaux,ayantunpotentielde
transfertdifférentàmêmetempérature,sontassemblés,
(écart<10-9m),desélectronspassentdanslazone
dejonction des matériaux. Cela génère une couche
doubleélectrique d’une charge Q.Aucun frottement
entrelesdeuxmatériauxn’estnécessaireàlacréation
decharges.Lefrottementréduitseulementladistance
entrelesdeuxmatériaux.
 Uneséparationdesdeuxmatériaux,doncuneaug-
mentationdeladistancelesséparant,réduitlacapacité
deformationdelacouchedouble.Lesdeuxmatériaux
sontchargésenélectricitéstatique.
 L'importancedelachargedépendnotammentdela
vitessedelaséparation.Silaséparationestlente,un
équilibragedelachargepeutsefairevialedernierpoint
decontactentrelesdeuxmatériaux.Pluslaséparation
estrapide,pluslachargeestimportante.
 Silatensiongénéréedépasselalimitespécique
de rigidité diélectrique (env. 3 kV/mm dans l'air),
l'équilibragedelatensionserasoudaineetsemanifes-
teraleplussouventsouslaformed’unarcélectrique.
3.2 Charge des uides
 Dansunsystème constituédepartiessolides et
liquides,commec'estlecasdanslessystèmeshy-
drauliques(médialtrant/huile),unecouchedoublese
formeàlajonctionentrel’élémentltrantetl’élément
ltré(voirgureci-dessous).Cettecouchedoublese
constitueàproximitédelaparoid'unecoucheporteuse
decharge(chargepositive).Dansl'huile,unecouche
diffuse(chargée négativement), sejointàlacouche
porteusedecharge.
 Si le uide s'écoule, les charges sont entraînées
etunedifférencedepotentielenrésulte.Plusleuide
s'écoulerapidement,plusladifférencedepotentielest
importante.Silatensiondépasselarigiditédiélectrique
del'huile,unedéchargesouslaformed’unarcélec-
triqueseproduira.
 Unefaibleconductivitéduuideengendrelaforma-
tiondechargesélectrostatiques.Parcontre,lorsquele
uideestconductible,ilyatrèspeud'électricitéstatique
carlachargedelacouchediffuses’équilibre.
Formation de la couche double
Répartition des charges dans un système constitué de
parties liquide et Solide
Décharge sous la forme d’un arc électrique
Séparation des deux matériaux
2
1
a<1nm
Doublecouche
Transmission
desélectrons
Média filtrant
Fluidehydraulique
-
-
-
-
-
-
-
-
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-
Chargenégative
Chargepositive
+
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+
+
+
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+
+
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-
-
+
+
Fluidehydraulique
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-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Sensde
l'écouleme
nt
Décharge
d'étincelle
Médiafiltrant
+
-
-
1
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3.3 Principaux facteurs inuents
 Lesprincipauxfacteursquiinuencentlecomporte-
mentélectrostatiquedessystèmeshydrauliquessont
lessuivants:
 Conductivité électrique
 Pluslaconductivitéestfaible,pluslachargeest
importante
 Média ltrant
 Différentsmatériauxvontavoirunesensibilité
 différenteparrapportauxphénomènes
 électrostatiques
 Température
 D'unemanièregénérale,lachargediminuequand
 latempératureaugmente
Vitesse d’écoulement du uide
 Pluslavitessed’écoulementduuideestrapide,
 pluslachargeestimportante.
 Pollution
 Les particules conductrices ou l'eau augmentent
 laconductivitéduuide,lachargeestparconséquent
plus faible
4. Conséquences des décharges
 Lesconséquencesdesdéchargesélectrostatiques
peuventêtretrèsgraves.
 Lesdéchargesélectrostatiquesprovoquentdesétin-
cellesquipeuventparexempleperforerlemédialtrant
enlebrûlant.Laguresuivantemontreuneperforation
deplusde200μmdansunmédialtrantde3μmde
nesse.Lapropretérequisepourl'huilen'estdoncplus
atteignable.
 Letransportprolongédechargesélectrostatiques
dansl'huile,peutprovoquerdesdéchargesintempes-
tivesdansleréservoirhydraulique.Selonletypede
mélange huile-air dans le réservoir, des explosions
dangereusespeuventseproduire.
 Lesdécharges électrostatiques provoquent des
ondes électromagnétiques qui perturbent et en-
dommagentcomposantsetcapteursélectroniques.
 Lesdéchargesdétruisentnonseulementlescompo-
santshydrauliques,maiségalementleuide.Lesarcs
électriques craquent les molécules du uide, créant
ainsidesradicauxlibres.Lapolymérisationdesradi-
cauxlibresprovoquelaformationdevarnisch(=boues
microniques)etaccélèrelevieillissementduuide.
Exemplesdeconductivitéspourlesdifférentescatégories
Décharges électrostatiques dans l'élément ltrant
Perforation par brûlure dans le matériau ltrant
Filtre d'aération brûlé par une explosion dans le réservoir

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5. Instruments de mesure
And’examiner le comportement électrostatique
d'uneinstallationhydrauliquesurleterrain,nousavons
ànotredispositionuncertainnombred’instrumentsde
mesure.
À l'aide d'un appareil de mesure de conductivité
électrique portable,ilnousestfacilededéterminer
laconductivitéélectriqueduuidehydraulique.Nous
pouvons ainsi déterminer si une valeur critique de
conductivité a été dépassée et s'il y a un risque de
phénomènesélectrostatiques.
 PourcelaHYDACadéveloppéuncapteurdetension
spécial,appeléStatStick.Encombinaisonavecnotre
appareildemesureportable(HMG3000),nosingé-
nieurspeuventmesurerdirectementdansunsystème
latensionprésentedansl'huile.
 Sidesétincellesseproduisentdanslesystème,un
oscilloscopepeutégalementêtreutilisécommeappareil
demesurecomplémentaire.Grâceàlahautefréquence
d'échantillonnagedel'oscilloscope,lesbrèvesdéchar-
gessontvisiblesàl'écran.
5.1 Banc d'essai stationnaire
Le banc d'essai quenousavonsdéveloppé,etqui
aétévériéparleTÜV(organismedecontrôleetde
normalisationallemand),sertàsimulerdesapplications
critiquesprochesdelaréalité.Grâceàcebancd'essais,
lecomportementélectrostatiquedeltreshydrauliques
avecdeshuilescritiquesaétéexaminéendétail.
 Àpartir de là, nous avons développé la gamme
d'élémentsltrantsStat-Free® qui apporte une solution
àlaproblématiquedesdéchargesélectrostatiques.
Le StatStick innovant avec le HMG 3000 Banc d’essai électrostatique HYDAC
Mesure comparative d'un élément standard avec l'élément Stat-Free sur le banc d'essai électrostatique