Électrovannes pneumatiques 3/2 voies pour vérins pneumatiques à simple effet
Figure 1 : Distributeurs directionnels pneumatiques montés sur un collecteur.
Une électrovanne pneumatique 3/2 voies contrôle le débit d'air comprimé vers un vérin pneumatique à simple effet. L'air surmonte la force du ressort du vérin, rétractant ou étendant la tige de piston. Cela dépend de la construction du vérin. Les électrovannes pneumatiques 3/2 voies sont utilisées car elles peuvent diriger l'air de la source d'air vers le vérin, puis du vérin vers l'échappement. La combinaison de l'électrovanne pneumatique et du vérin est souvent utilisée pour des applications de manutention et d'emballage. Sélectionner la bonne électrovanne 3/2 voies est crucial pour une performance efficace et fiable du système pneumatique.
Note : Cet article se concentre uniquement sur la sélection d'électrovannes pneumatiques 3/2 voies pour les vérins à simple effet. Pour en savoir plus sur d'autres configurations, lisez notre guide sur les vérins pneumatiques à simple effet vs double effet.
Table des matières
Critères de sélection
1. Taille et type de connexion
La sélection de la taille de connexion est généralement simple car vous devez choisir une taille qui correspond à ce à quoi l'électrovanne pneumatique sera connectée.
- BSPP : British Standard Pipe Parallel. Parfois désigné par la lettre G, par exemple, G 1/4". Le 1/4" fait référence au diamètre intérieur de la connexion.
- Métrique : Les tailles métriques sont désignées par la lettre M, par exemple, M3 et M5. Le nombre suivant la lettre M indique le diamètre majeur en millimètres.
- QS : QS indique une connexion push-in rapide pour les tubes pneumatiques, par exemple, QS-8 et QS-10. Le nombre suivant QS indique le diamètre extérieur du tube pour lequel la connexion est adaptée. Par exemple, QS-8 signifie que la connexion convient aux tubes pneumatiques de 8 mm.
- NPT : National Pipe Thread est une taille de connexion généralement utilisée aux États-Unis. Le nombre suivant NPT, par exemple, NPT 1/4", fait référence au diamètre intérieur de la connexion.
- Bride : Dans le contexte des électrovannes pneumatiques, bride fait référence à une connexion NAMUR à bride qui rend la vanne adaptée au montage sur des actionneurs quart de tour pneumatiques. Le nombre suivant "Bride", par exemple, Bride 1/4, fait référence à la taille des orifices pneumatiques sur la bride.
- Plaque de base : Les plaques de base pour vannes pneumatiques sont une base de montage pour installer et connecter plusieurs électrovannes pneumatiques. Les plaques de base simplifient et aident à organiser les circuits pneumatiques qui nécessitent plusieurs électrovannes. Les plaques de base ont des trous de montage et des passages d'air, permettant une installation facile et une distribution efficace de l'air.
2. Fonction
- Normalement ouvert (NO) : Figure 2 en haut. L'air circule du port 1/P au port 2/A lorsque l'électroaimant n'est pas actionné. Lorsque l'électroaimant est alimenté, l'air est évacué du port 2/A vers le port 3/R. Lors de la désactivation, un ressort ramène la vanne en position ouverte.
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Normalement fermé (NC) : Figure 2 au centre. Lorsqu'il n'est pas actionné, l'air est évacué du port 2/A vers le port 3/R. Lorsque l'électroaimant est alimenté, l'air circule du port 1/P au port 2/A. Lors de la désactivation, un ressort ramène la vanne en position fermée.
- NC vs NO : Quel état devrait avoir le vérin pneumatique en cas de perte de puissance ? La tige doit-elle être étendue ou rétractée ? Considérez ces questions lors de la sélection de l'électrovanne pneumatique pour votre vérin spécifique.
- Monostable : Les vannes monostables nécessitent une énergie constante pour déplacer le tiroir de sa position par défaut. Lors de la désactivation, un ressort ramène le tiroir à sa position par défaut.
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Bistable : Figure 2 en bas. Une vanne bistable change de position lorsqu'elle est activée et la maintient lorsqu'elle est désactivée. Il existe deux types principaux : à verrouillage et à détente.
- À verrouillage : La position du tiroir est modifiée lorsque la vanne est alimentée et maintient sa position lorsque l'énergie est coupée. Elle utilise un aimant permanent pour maintenir le tiroir en place.
- À détente : Celle-ci utilise un mécanisme mécanique pour maintenir le tiroir en place.
- Choix entre les deux : Généralement, les mécanismes à verrouillage nécessitent moins d'énergie, et ceux à détente sont plus durables car leur mécanisme de verrouillage ne peut pas être affecté par le magnétisme.
Figure 2 : Représentation symbolique des électrovannes 3/2 voies : normalement ouvert et monostable (en haut), normalement fermé et monostable (au centre) et normalement fermé et bistable (en bas).
3. Tension
Choisir la tension correcte pour une électrovanne pneumatique est simple car elle doit correspondre à l'alimentation électrique disponible.
4. Matériau
La sélection du matériau implique de choisir le matériau du corps et le matériau du joint. C'est une sélection importante car le matériau doit être compatible avec le fluide du système. Lisez notre guide sur la résistance chimique des matériaux pour en savoir plus.
Plusieurs matériaux sont disponibles pour le corps et le joint. Différents matériaux ont des caractéristiques opérationnelles différentes (par exemple, pression et température). Faites attention à ces caractéristiques lors de la prise de décision.
5. Fonctionnement
Le mouvement du tiroir ou du piston peut être contrôlé directement ou indirectement :
- Fonctionnement direct : L'électroaimant actionne directement le tiroir, ce qui signifie que ces vannes peuvent fonctionner à une pression de 0 bar/psi.
- Fonctionnement indirect : L'électroaimant actionne une petite vanne pilote, qui actionne le tiroir ou le piston. Une électrovanne plus petite, nécessitant moins d'énergie, peut contrôler l'électrovanne pneumatique. Par conséquent, le système doit avoir une pression pour qu'une électrovanne pneumatique fonctionne indirectement. De plus, le fonctionnement indirect permet des débits plus élevés.
6. Différence de pression minimale
Comme décrit dans la section 5, les électrovannes pneumatiques à fonctionnement indirect nécessitent une différence de pression minimale. Cette différence peut varier de 0,95 (c'est-à-dire le vide) à 2 bar (13,77 à 29 psi).
7. Pression maximale
Assurez-vous que la pression maximale de l'électrovanne pneumatique est suffisamment élevée pour faire fonctionner efficacement le vérin pneumatique. Les valeurs varient de 7 à 12 bar (101 à 174 psi). De nombreux vérins pneumatiques à simple effet ont une plage de pression de 0,4-2 à 10 ou 12 bar. (5,8-29 à 174 psi).
Par conséquent, toute électrovanne pneumatique peut fonctionner dans la plage de pression minimale du vérin. Cependant, seules les vannes avec une pression de fonctionnement maximale de 10 ou 12 bar peuvent faire fonctionner le vérin à sa plage de pression maximale.
8. Caractéristiques
- Économe en énergie : Les électrovannes pneumatiques économes en énergie nécessitent une puissance nominale de 9 VA ou moins. Ce sont de bonnes solutions pour économiser de l'énergie, mais elles peuvent avoir des pressions de fonctionnement maximales plus basses. Par conséquent, elles peuvent ne pas être en mesure de faire fonctionner les vérins à simple effet à leur plage de pression maximale.
- À verrouillage : Les électrovannes à verrouillage utilisent un aimant permanent pour maintenir la position de la vanne en place même lorsqu'elle n'est pas alimentée, économisant ainsi de l'énergie.
- Commande manuelle auxiliaire : La commande manuelle auxiliaire est nécessaire en cas de panne de courant.
- Air lubrifié possible :Les vérins pneumatiques à simple effet nécessitent une lubrification appropriée. Une méthode pour obtenir une lubrification appropriée est d'utiliser une unité FRL. Dans cette situation, il est essentiel de s'assurer que l'électrovanne pneumatique du système peut également être utilisée avec de l'air lubrifié.
9. Homologations
Les homologations indiquent qu'un appareil répond aux normes établies par des organisations nationales et internationales (ATEX et Underwriter's Laboratory). Les vérins pneumatiques à simple effet ont généralement des homologations ATEX et de qualité alimentaire. Les électrovannes pneumatiques n'ont généralement pas d'homologations de qualité alimentaire mais ont des homologations ATEX.
10. Valeur Kv
La valeur Kv d'une électrovanne pneumatique indique sa capacité de débit. Elle représente le débit d'air à travers la vanne en mètres cubes par heure (m³/h) avec une chute de pression de 1 bar à travers la vanne. Plus la valeur Kv est élevée, plus la capacité de débit de la vanne est grande.
Les valeurs Kv pour les électrovannes pneumatiques se situent généralement entre 1 et 4 m³/h. Les valeurs Kv basses et élevées ont des impacts différents sur les vérins pneumatiques à simple effet.
- Kv faible : Les valeurs Kv faibles offrent plus de précision sur l'extension et la rétraction de la tige du vérin.
- Kv élevé : Les valeurs Kv élevées peuvent remplir et faire fonctionner le vérin pneumatique plus rapidement et l'évacuer plus rapidement.
11. Plage de température
Pour assurer la compatibilité, l'électrovanne pneumatique doit avoir la même plage de température de fonctionnement que le vérin pneumatique. Par exemple, les vérins ronds à simple effet ISO 6432 ont une plage de température de -20 à 80 °C (-4 à 176 °F). Cependant, les électrovannes pneumatiques 3/2 voies ont une plage de température maximale de 70 °C (158 °F).
Cela signifie que les vannes ne peuvent pas fonctionner à la plage de température maximale des vérins. Cependant, cela ne devrait pas être un problème si la température du système ne dépassera jamais 70 °C.
12. Débit maximal
Lorsque la consommation d'air et le débit d'air requis sont calculés, la vanne peut être sélectionnée. Les fiches techniques des vannes doivent être vérifiées pour trouver les vannes appropriées. Toutes les fiches techniques contiennent des informations sur les débits des vannes.
La figure 3 fournit un exemple. Le débit de la vanne sélectionnée doit être supérieur au débit d'air requis du système.
Figure 3 : Exemple d'un diagramme de débit avec le débit nominal (L/min) en fonction de la pression d'entrée et de la perte de pression.
FAQ
Comment fonctionne un vérin pneumatique à simple effet ?
Un vérin pneumatique à simple effet utilise l'air pour étendre ou rétracter le piston et un ressort pour le ramener à sa position par défaut. L'air comprimé est contrôlé par une électrovanne pneumatique.
Comment contrôler un vérin pneumatique avec une électrovanne ?
Pour contrôler un vérin pneumatique avec une électrovanne, connectez la vanne à la source d'air, à l'échappement et au vérin. La vanne alterne l'alimentation en air et l'évacuation pour déplacer le piston.
