Électrovannes pneumatiques
Figure 1 : Électrovannes pneumatiques sur un collecteur.
Les électrovannes pneumatiques utilisent la force électromagnétique pour contrôler l'air comprimé dans de nombreuses applications industrielles. Elles offrent une cohérence, une réponse rapide et un modèle polyvalent, ce qui les rend idéales pour l'automatisation. Que ce soit dans les chaînes de montage, la manutention de matériaux ou la distribution de fluides, ces vannes maintiennent la stabilité opérationnelle et réduisent la consommation d'énergie en régulant précisément le débit vers les vérins pneumatiques, les vannes, les outils pneumatiques et plus encore. Cet article traite de leur conception de base, de leurs principes de fonctionnement et des différents types disponibles.
Table des matières
- Conception et principe de fonctionnement
- Vannes mono-stables et bi-stables
- Types de vannes
- Norme Namur
- FAQ
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Conception et principe de fonctionnement
La plupart des électrovannes pneumatiques ont un corps en aluminium ; quelques-unes ont un corps en acier inoxydable, en plastique ou une combinaison d'aluminium et de plastique. Ces vannes ont généralement un modèle à tiroir (en savoir plus dans notre article sur les vannes à clapet vs à tiroir), qui fonctionne en ayant un tiroir coulissant à l'intérieur de la vanne avec plusieurs joints le long de sa longueur. Le glissement du tiroir d'avant en arrière permet de connecter ou de fermer différents orifices.
Créer une étanchéité sans aucune fuite est très difficile avec le modèle à tiroir. Par conséquent, les électrovannes pneumatiques ont toujours une très petite fuite interne (mais acceptable).
Le déplacement du tiroir nécessite peu de force ; la pression d'air ne l'affecte pas beaucoup. De plus, la force du ressort dans les vannes mono-stables est assez faible. En conséquence, les solénoïdes consomment généralement peu d'énergie. Comme la plupart des vannes sont à pilotage, la force requise du solénoïde est encore moindre.
Le pilotage signifie que la vanne utilise la pression d'air pour fonctionner, contrôlée par un solénoïde. La vanne peut être à pilotage interne ou externe.
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Vannes à pilotage interne :
- Utilisent la pression d'alimentation pour actionner la vanne.
- Nécessitent une certaine pression différentielle, généralement entre 0,1 et 1,5 bar, pour fonctionner.
- Ne changeront pas d'état si la pression est trop basse lorsque le solénoïde est actionné.
- Ne conviennent pas pour une utilisation dans des systèmes à basse pression ou des applications sous vide.
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Vannes à pilotage externe :
- Utilisent un canal séparé pour le pilotage.
Figure 2 : Vue en coupe d'une électrovanne 5/2 voies. Dans le corps de la vanne se trouve un tiroir mobile avec des joints. Différents orifices des deux côtés du corps de la vanne sont connectés ou fermés en faisant glisser le tiroir de gauche à droite.
L'air est-il le seul fluide que vous pouvez utiliser ?
Parfois, les ingénieurs demandent si une électrovanne pneumatique peut être utilisée pour d'autres fluides, comme l'eau ou l'huile. La réponse courte est que ce n'est pas recommandé. De nombreuses électrovannes pneumatiques sont à pilotage interne et évacuent une quantité minimale d'air nécessaire pour actionner la vanne. Une petite fuite d'air est généralement acceptable, mais pas pour l'eau, l'huile ou d'autres fluides.
De plus, les matériaux de la vanne sont optimisés pour une utilisation avec de l'air. Habituellement, la vanne est composée de pièces en aluminium et de joints en NBR ou HNBR. D'autres fluides que l'air pourraient provoquer de la corrosion ou d'autres réactions chimiques, ce qui peut avoir un impact négatif sur la durée de vie de la vanne.
Électrovannes monostables et bistables
- Électrovanne monostable : Une électrovanne monostable, également connue sous le nom d'électrovanne à simple effet, est maintenue dans sa position de repos par un ressort et passe à son état activé lorsqu'elle est actionnée ; elle revient à sa position de repos lorsque l'alimentation est coupée.
- Électrovanne bistable : Une électrovanne bistable, également connue sous le nom d'électrovanne pneumatique à double effet, peut être commutée par une opération momentanée et reste en position après l'arrêt de l'opération ; elle a généralement un solénoïde à chaque extrémité, chaque solénoïde étant responsable de la commutation vers un seul état.
Types de vannes
Les électrovannes pneumatiques sont désignées par deux chiffres. Le premier chiffre indique le nombre de voies de la vanne, et le second chiffre le nombre d'états.
Par exemple, une vanne 2/2 voies a deux voies (entrée/sortie) et deux états (ouvert/fermé). Une vanne 5/2 voies a cinq voies et deux états. Les électrovannes pneumatiques ont généralement deux, trois ou cinq voies. Cette section explique chaque type plus en détail.
Électrovanne pneumatique 2/2 voies
La vanne la plus courante et la plus simple est la vanne 2/2 voies. Elle a deux voies et deux états (ouvert et fermé) et est également appelée distributeur de mise en circuit. Les vannes 2/2 voies, monostables ou bistables, sont utilisées pour couper périodiquement l'alimentation en air dans les systèmes pneumatiques.
Les vannes 2/2 voies bistables ont généralement un seul solénoïde et sont actionnées par impulsion pour changer d'état. Ces vannes sont également appelées bistables. Les vannes 2/2 voies monostables peuvent être normalement fermées (s'ouvrent lorsqu'elles sont actionnées) ou normalement ouvertes (se ferment lorsqu'elles sont actionnées).
La majorité des électrovannes 2/2 voies sont monostables et normalement fermées. L'image ci-dessous montre le symbole d'une vanne normalement fermée.
Figure 3 : Fonction de circuit d'une électrovanne 2/2 voies normalement fermée
Électrovanne pneumatique 3/2 voies
Une vanne 3/2 voies a trois voies et deux états. Elle est utilisée, par exemple, pour contrôler un vérin à simple effet. La vanne remplit le vérin et le purge ensuite pour réaliser une nouvelle course de travail. Par conséquent, une vanne à deux voies ne serait pas suffisante. Une troisième voie est nécessaire pour la purge.
Les vannes 3/2 voies peuvent être monostables ou bistables. Comme les vannes 2/2 voies, les vannes 3/2 voies monostables peuvent être fermées ou ouvertes. Le schéma de l'électrovanne pneumatique ci-dessous représente une vanne 3/2 voies monostable normalement fermée.
Figure 4 : Fonction de circuit d'une électrovanne 3/2 voies normalement fermée
Électrovanne pneumatique 5/2 voies
Une vanne 5/2 voies a cinq voies et deux états. Elle est utilisée, par exemple, pour contrôler des vérins à double effet, qui nécessitent deux voies de sortie de la vanne. Les vannes 5/2 voies peuvent être monostables ou bistables.
Figure 5 : Fonction de circuit d'une électrovanne 5/2 voies
Vanne 5/3 voies
Les électrovannes 5/3 voies ont trois états. Le troisième état est utilisé pour arrêter un vérin à double effet dans une position intermédiaire. Ces vannes sont monostables et reviennent à la position centrale lorsque les solénoïdes ne sont pas alimentés. Deux solénoïdes sont utilisés pour commuter la vanne vers les deux autres états.
Les vannes 5/3 sont disponibles en trois variantes : avec une position centrale fermée, une position centrale de purge et une position centrale sous pression. La vanne à centre fermé est représentée par le symbole ci-dessous.
Figure 6 : Fonction de circuit d'une électrovanne 5/3 voies à centre fermé
Norme Namur
De nombreuses électrovannes pneumatiques ont un modèle de bride standardisé qui peut être monté directement sur des appareils tels qu'un actionneur pneumatique. La norme la plus courante est la norme NAMUR (VDI/VDE 3845), une norme européenne qui définit une interface standard pour monter des électrovannes pneumatiques directement sur l'actionneur rotatif. Cette norme est adoptée dans le monde entier. Les vannes sont montées sur l'actionneur avec des vis M5.
Les actionneurs produits aux États-Unis ont généralement des filetages #10-24. La vanne est équipée de deux joints toriques pour sceller le raccordement entre la vanne et l'actionneur. Le modèle de l'interface permet de monter la vanne dans deux positions en la faisant pivoter de 180 degrés. Cela modifie la rotation de l'actionneur par rapport à l'excitation de la vanne de commande.
La figure 7 montre les dimensions d'une vanne avec des orifices G1/4" et G1/2".
| T | A | B | M |
| G1/4" | 32 | 24 | M5 |
| G1/2" | 45 | 40 | M6 |
Figure 7 : Dessin dimensionnel pour la bride standard NAMUR.
FAQs
Qu'est-ce qu'une électrovanne pneumatique ?
Une électrovanne pneumatique est une vanne à commande électromécanique utilisée pour contrôler le flux d'air dans les systèmes pneumatiques.
Comment fonctionne une électrovanne pneumatique ?
Une électrovanne pneumatique fonctionne en utilisant un courant électrique pour exciter une bobine solénoïde, qui déplace un plongeur pour ouvrir ou fermer la vanne.
Qu'est-ce qu'une électrovanne pneumatique 3/2 voies ?
Une électrovanne pneumatique 3/2 voies a trois orifices et deux positions, utilisée pour contrôler le flux d'air pour actionner des dispositifs comme des vérins.
Qu'est-ce qu'une électrovanne pneumatique 5/2 voies ?
Une électrovanne pneumatique 5/2 voies a cinq orifices et deux positions, généralement utilisée pour contrôler des vérins à double effet.
