Moteurs pneumatiques à palettes

Un moteur pneumatique à palettes est un dispositif pneumatique qui convertit l'énergie de l'air comprimé en mouvement mécanique rotatif. Ces moteurs sont couramment utilisés dans diverses applications industrielles, en particulier lorsqu'un contrôle précis et une vitesse variable sont nécessaires. Ils sont également appelés moteurs à palettes. Cet article traite de la conception, du principe de fonctionnement et des différents types de moteurs à palettes pneumatiques.

Table des matières

• Conception et principe de fonctionnement du moteur à palettes
• Types de moteurs à palettes
• Avantages
• Disadvantage
• Applications du moteur à palettes
• FAQ

Conception et principe de fonctionnement du moteur à palettes

Conception

La figure 2 montre la construction de base d'un moteur pneumatique à palettes.

• Boîtier : Le carter sert de boîtier externe au moteur à palettes et englobe tous les autres composants. L'étui est doté de deux ports :
• Orifice de sortie (A) : L'air comprimé sort du moteur par l'orifice de sortie.
• Orifice d'entrée (B) : L'air comprimé pénètre dans le moteur par l'orifice d'entrée.
• Rotor (C) : Le rotor du moteur à palettes est équipé de fentes régulièrement espacées sur sa circonférence. Le rotor tourne de manière excentrique à l'intérieur d'un cylindre, créant des chambres en forme de croissant remplies et vidées d'air comprimé pour produire un couple.
• Vanes (D) : Les palettes se trouvent dans les fentes du rotor. Ils se déplacent librement dans les fentes du rotor et ont une forme rectangulaire. Ils sont reliés au rotor par un ressort.
• Stator (E) : Le stator est un cylindre extérieur stationnaire qui contient le rotor et les ailettes en rotation.

Principe de fonctionnement

Un moteur pneumatique à palettes se compose d'un rotor dont les palettes coulissent dans des fentes. L'air comprimé pénètre dans la chambre, ce qui pousse les palettes contre la paroi du cylindre. Cela crée une différence de pression entre les deux côtés de l'aube, ce qui fait tourner le rotor. Lorsque le rotor tourne, les palettes glissent dans et hors des fentes, créant de nouvelles chambres et fermant les anciennes. Le processus se poursuit jusqu'à ce que l'air comprimé soit évacué.

Voici une explication étape par étape du principe de fonctionnement d'un moteur à palettes :

1. L'air comprimé pénètre dans le moteur par un orifice d'entrée.
2. L'air comprimé s'écoule dans la chambre et pousse les palettes à ressort contre la paroi du cylindre.
3. La différence de pression entre les deux côtés de l'aube fait tourner le rotor.
4. Lorsque le rotor tourne, les palettes glissent le long de la paroi intérieure de la chambre, ce qui maintient l'étanchéité.
5. Lorsque les palettes atteignent l'orifice de sortie, elles sont repoussées par la force du ressort.
6. L'air comprimé est ensuite évacué du moteur et le cycle se répète.

La force du ressort est plus forte que la force centrifuge à faible vitesse, ce qui signifie que les palettes sont poussées contre la paroi du cylindre avant même que le rotor ne tourne. Lorsque la vitesse du moteur augmente, la force centrifuge devient plus importante. La force centrifuge finit par l'emporter sur la force du ressort et les palettes glissent le long de la paroi intérieure de la chambre. La force du ressort reste toutefois importante à grande vitesse. Il permet de maintenir les palettes en contact avec la paroi du cylindre et les empêche de sortir du moteur.

La pression et le débit de l'air comprimé contrôlent la vitesse d'un moteur à palettes. Plus la pression et le débit sont élevés, plus le moteur tourne rapidement. Les moteurs à palettes sont généralement plus efficaces à des vitesses plus élevées et à des couples plus faibles. Le rendement du moteur à palettes diminue lorsque la vitesse diminue et que le couple augmente. Cela est dû à l'augmentation des frottements internes et des fuites d'air.

Types de moteurs à palettes

Le choix du type de moteur à palettes pour une application donnée dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que la vitesse, le couple, le niveau de bruit et le budget. Ils sont principalement classés en fonction des paramètres suivants :

• Déplacement du moteur
• Rotation unidirectionnelle ou bidirectionnelle du moteur

Déplacement du moteur

Les moteurs à palettes pneumatiques sont classés en moteurs à palettes non équilibrés, équilibrés et à cylindrée variable en fonction de la cylindrée du moteur.

Moteur à palettes non équilibré

Le moteur à palettes dont il a été question dans la section précédente est déséquilibré. Le rotor est monté de manière excentrique dans le boîtier. Cela crée une différence de pression entre les deux côtés de l'aube, ce qui fait tourner le rotor. Les moteurs à palettes non équilibrées sont simples et peu coûteux, mais ils peuvent être bruyants, moins efficaces et ont une durée de vie plus courte. Les moteurs à palettes non équilibrés, tels que les tondeuses à gazon et les souffleurs de feuilles, sont généralement utilisés dans des applications où le faible coût et les performances élevées ne sont pas essentiels.

Moteur à palettes équilibré

Les moteurs à palettes équilibrées ont le rotor monté concentriquement dans la carcasse. Cela élimine la différence de pression entre les deux côtés de l'aube, réduisant le bruit et les vibrations et augmentant l'efficacité et la durée de vie.

Les moteurs à palettes équilibrées sont généralement utilisés dans des applications où un faible niveau de bruit et de vibrations, un rendement élevé et une longue durée de vie sont importants, comme dans les équipements d'automatisation industrielle et les applications aérospatiales.

Moteur à palettes à cylindrée variable

Les moteurs à palettes à cylindrée variable permettent d'ajuster la vitesse et le couple de sortie en faisant varier la taille des chambres de travail à l'intérieur du moteur. Pour ce faire, on modifie généralement la position des ailettes. Leur fabrication est plus complexe et plus coûteuse que celle des moteurs à palettes non équilibrés ou équilibrés, mais ils présentent plusieurs avantages :

• Contrôle la vitesse et le couple du moteur sans modifier la pression ou le débit de l'air comprimé.
• Fonctionne à une vitesse ou à un couple constant même si la charge/vitesse du moteur change.

Les moteurs à palettes à cylindrée variable sont généralement utilisés dans des applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse et du couple, telles que les équipements d'automatisation industrielle et la robotique.

Direction du moteur

Les moteurs à palettes peuvent être réversibles ou non réversibles. Les moteurs réversibles peuvent tourner dans les deux sens, tandis que les moteurs non réversibles ne peuvent tourner que dans un sens.

• Les moteurs à palettes non réversibles ont une configuration fixe des orifices d'entrée et de sortie d'air, ce qui signifie que le moteur ne peut tourner que dans un seul sens.
• Les moteurs à palettes réversibles utilisent un mécanisme de soupape qui peut inverser les rôles des orifices d'entrée et de sortie. Lorsque la vanne est commutée, l'air sous pression pénètre par l'orifice opposé, ce qui entraîne le déplacement des palettes dans le sens inverse, et donc l'inversion de la rotation du moteur. Outre le mécanisme de soupape, les moteurs à palettes réversibles peuvent avoir des palettes de conception différente ou la géométrie interne du carter du moteur pour permettre un flux d'air bidirectionnel et assurer un fonctionnement efficace dans les deux sens de rotation.

Avantages

Les moteurs à palettes pneumatiques sont appréciés pour leur simplicité, leur fiabilité et leur capacité à fonctionner dans des environnements dangereux.

• Performance antidéflagrante : Un moteur pneumatique à palettes est conçu pour fonctionner en toute sécurité dans des environnements potentiellement explosifs, car son fluide de travail (air comprimé) et sa conception structurelle éliminent le risque de production d'étincelles.
• Polyvalent : L'appareil peut être utilisé dans des environnements poussiéreux et extrêmement humides.
• Fonctionnement prolongé : Le moteur peut fonctionner à pleine capacité pendant des périodes prolongées sans subir d'augmentation significative de la température et comprend une protection contre les surcharges.
• Couple de démarrage élevé : Il possède un couple de démarrage élevé, ce qui lui permet de démarrer sous charge. En effet, les palettes sont chargées par des ressorts et maintenues contre la paroi du cylindre par la force centrifuge. La pression du ressort sur les palettes fournit un couple initial élevé, ce qui permet au moteur de démarrer sous charge.
• Compact et léger : Par rapport aux moteurs conventionnels, un moteur à palettes a une faible puissance unitaire et est léger, ce qui permet de l'installer dans des espaces restreints et de l'utiliser avec des outils manuels.

Disadvantages

• Les moteurs pneumatiques consomment de l'air comprimé relativement coûteux, de sorte que le coût de leur fonctionnement peut être supérieur à celui des moteurs électriques.
• Une pompe à palettes peut ne pas convenir à des fluides très visqueux. Cependant, il gère efficacement les fluides de viscosité modérée et excelle dans le traitement des substances de faible viscosité telles que le gaz L.P., l'ammoniac, les solvants et l'alcool.
• Comme les ailettes coulissent librement dans les fentes, des fuites d'air sont possibles.

Applications du moteur à palettes

• Automobile : Utilisé pour des tâches telles que le serrage de boulons ou de vis, il permet d'appliquer la force correcte.
• Construction : Alimente les outils portatifs tels que les perceuses et les marteaux-piqueurs, offrant ainsi portabilité et puissance.
• Nourriture et boissons : Utilisé dans les équipements de mélange et de malaxage, il permet de réguler la vitesse en fonction des besoins.
• Nettoyage industriel : Alimente les équipements de nettoyage lourds tels que les aspirateurs industriels.

Glossaire pneumatique

FAQ

Quels sont les différents types de moteurs pneumatiques à palettes multiples ?

Les moteurs pneumatiques à palettes multiples peuvent être équilibrés, déséquilibrés ou variables en fonction de la façon dont le rotor est monté par rapport au boîtier.

Quels sont les différents facteurs qui influencent l'efficacité des moteurs à palettes ?

L'efficacité d'un moteur à palettes peut être affectée par des facteurs tels que le frottement mécanique, la viscosité du fluide, la perte de charge dans le système, ainsi que la conception et la qualité de fabrication des composants du moteur.

Une pompe à palettes peut-elle être utilisée comme moteur ?

Oui, une pompe à palettes peut être utilisée comme moteur en inversant le sens d'écoulement du fluide, ce qui entraîne la rotation du rotor et génère de l'énergie mécanique.