Vannes pneumatiques 3/2 voies - Leur fonctionnement
Figure 1 : Une vanne pneumatique à 3/2 voies
Une vanne 3/2 a trois orifices et deux positions qui peuvent être commandés pneumatiquement, mécaniquement, manuellement ou électriquement par une électrovanne. Ils sont utilisés, par exemple, pour commander un vérin à simple effet, pour entraîner des actionneurs pneumatiques, pour des applications de soufflage, de libération de pression et de vide. Une soupape est utilisée pour remplir le cylindre, mais aussi pour l'évacuer ensuite, de sorte qu'une nouvelle course de travail puisse être réalisée. Par conséquent, une vanne à deux orifices ne serait pas adéquate. La mise à l'air libre nécessite un troisième orifice. Il existe deux types de valves 3/2 : mono-stables et bi-stables. Les vannes 3/2 monostables peuvent également être normalement fermées ou normalement ouvertes, tout comme les vannes 2/2.
Table des matières
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Fonction du circuit des vannes d'air à trois voies
La vanne pneumatique 3/2 a trois ports de connexion et deux états. Les trois ports sont les suivants :
- (P, 1),
- sortie (A, 2)
- échappement (R, 3)
Les deux états de la vanne sont ouvert et fermé. Lorsque la vanne est ouverte, l'air circule de l'entrée (P, 1) vers la sortie (A, 2). Lorsque la soupape est fermée, l'air s'écoule de la sortie (A, 2) vers l'échappement (R, 3). Une vanne fermée sans actionnement est normalement fermée (N.C.), l'inverse est appelé normalement ouverte (N.O.).
Figure 2 : Fonction du circuit d'une vanne 3/2 monostable, normalement fermée
La plupart des vannes sont mono-stables et reviennent à leur position par défaut lorsqu'elles ne sont pas actionnées, grâce à un mécanisme à ressort. Les vannes 3/2 bi-stables conservent leur position en cas de coupure de courant et nécessitent une action séparée pour changer l'état de la vanne. Ils ne peuvent donc pas être désignés comme normalement fermés ou normalement ouverts. Les électrovannes pneumatiques bi-stables ont généralement une bobine à chaque position et fonctionnent par impulsions. En résumé, les différentes fonctions du distributeur 3/2 sont les suivantes :
- 3/2 voies mono-stables NC
- 3/2 voies mono-stables NO
- 3/2 voies bi-stables
Les fonctions du circuit peuvent être représentées par des symboles de vannes. Pour les trois fonctions susmentionnées, le symbole d'une électrovanne à commande indirecte est illustré ci-dessous. Vous trouverez des informations détaillées sur les autres symboles de vannes pneumatiques et leur explication dans notre article sur les symboles de vannes.
Figure 3 : Symboles des électrovannes pneumatiques 3/2, de gauche à droite : normalement ouverte, mono stable (gauche), normalement fermée, mono stable (centre), bi stable (droite).
Les vannes 3/2 peuvent être actionnées par différents moyens tels que :
- pneumatiquement
- manuellement
- mécaniquement
- électriquement (électrovanne)
En outre, les vannes peuvent être à commande directe ou indirecte. Dans le cas d'un fonctionnement indirect, la soupape utilise la pression d'entrée pour faciliter la commutation de l'état de la soupape.
Conception
Les vannes 3/2 sont disponibles en plusieurs versions. Le mécanisme d'étanchéité des valves peut être un clapet ou un tiroir. Les principaux éléments de la vanne sont les suivants : le boîtier, les joints, le clapet (ou tiroir) et l'actionneur.
Dans le cas des vannes à commande directe, le tiroir ou le clapet est déplacé directement par l'actionneur. Plusieurs types d'actionneurs sont possibles :
- Solénoïde (bobine)
- Bouton poussoir
- Levier
- Pédale, etc.
La valve se ferme ou s'ouvre en déplaçant le tiroir ou le clapet. Les valves mono-stables reviennent à leur position par défaut, grâce à la force du ressort. En cas de fonctionnement indirect, le tiroir n'est pas directement actionné par le solénoïde. La valve utilise la pression du système pour déplacer le tiroir. Pour ce faire, une vanne pilote supplémentaire est utilisée. Cette vanne pilote est une petite vanne 3/2 à commande directe. La valve pilote fournit de l'air comprimé à un petit cylindre d'air situé à l'intérieur de la valve. L'air comprimé dans ce cylindre pousse contre le piston et actionne le solénoïde pour commuter la valve. Les valves monostables sont construites avec une seule bobine, les valves bi-stables avec deux bobines. Avec un boîtier NAMUR (boîtier à encombrement normalisé), la vanne peut être fixée directement à un actionneur qui répond également à la norme NAMUR. Les collecteurs peuvent être utilisés pour économiser de l'espace et pour regrouper les vannes. Non seulement plusieurs vannes 3/2 peuvent être intégrées dans un collecteur, mais il est également possible de mélanger les vannes. Par exemple, vous pouvez monter un distributeur 5/2 à côté d'un distributeur 3/2. Les combinaisons possibles dépendent du type et de la conception du collecteur.
Vous devez toujours garder à l'esprit l'environnement d'un système pneumatique. En présence de substances agressives dans l'environnement, le corps de la vanne et les joints doivent être résistants à la corrosion. Dans les salles blanches, les environnements ATEX et l'industrie alimentaire, des vannes spéciales sont applicables.
Une vanne 5/2 peut être utilisée comme une vanne 3/2 en n'utilisant qu'une seule entrée et l'orifice de sortie correspondant. Deux vannes 2/2 permettent de reproduire la fonction d'une vanne 3/2.
Applications typiques
Les vannes 3/2 conviennent à plusieurs tâches : pilotage d'actionneurs pneumatiques, purge, libération de pression et applications de vide.
Commande d'un vérin à simple effet
L'actionnement d'un vérin à simple effet est une application typique des distributeurs 3/2. Un vérin à simple effet possède un orifice pneumatique pour remplir et vider la chambre d'air. Le cylindre se déplace dans une direction en remplissant la chambre à air, et revient par la force du ressort. La vanne 3/2 permet soit de remplir la chambre à air, soit de l'évacuer dans l'atmosphère. Un circuit pneumatique de base pour un vérin à simple effet est représenté sur l'image ci-dessous.
Figure 4 : Représentation schématique d'une commande de vérin à simple effet avec un distributeur 3/2
Commande d'un vérin à double effet
Un vérin à double effet possède deux chambres à air. Le cylindre est déplacé en remplissant une chambre d'air et en évacuant l'autre. Chaque chambre possède son propre orifice de raccordement, de sorte que dans la plupart des cas, un distributeur 5/2 est utilisé pour actionner un vérin à double effet. Cependant, il est également possible d'utiliser deux vannes 3/2 qui se connectent chacune à un orifice du cylindre. L'une des vannes entraîne la tige du piston en position sortie (a1), l'autre vanne ramène le piston en position initiale (a0) (voir l'image ci-dessous). L'un des avantages de ces circuits est que deux pressions différentes peuvent être appliquées aux orifices de la bouteille, sans qu'il soit nécessaire d'installer un régulateur de pression entre le robinet et la bouteille. Un autre avantage est que les deux chambres d'air peuvent être purgées simultanément, ce qui permet à la tige de piston de se déplacer librement, ce qui n'est pas possible avec un distributeur 5/2.
Pour faire passer le piston de la position a0 à la position a1 à l'aide de deux vannes NF, une vanne doit être alimentée (activée, 1) tandis que l'autre doit être désactivée (désactivée, 0). La vanne désactivée permet à l'air comprimé de s'échapper par l'orifice (R,3). Le piston se déplace donc dans la direction voulue. D'autres pays sont présentés dans les tableaux ci-dessous.
Au moins l'une des deux soupapes doit être en position "échappement", afin de ne pas pressuriser les deux orifices du cylindre en même temps. Lorsque les deux orifices du cylindre sont sous pression, le mouvement du piston dépend de l'état antérieur du piston, de la pression, du type de cylindre, etc.
Une électrovanne pneumatique NC et une NO contrôlant un cylindre à double effet
| NC Soupape "gauche | NO Valve "right" (droit) | Position du piston |
| 0 | 0 | a0 |
| 1 | 0 | Pas d'état stable |
| 0 | 1 | Libre circulation entre a0-a1 |
| 1 | 1 | a1 |
Figure 5 : entraînement d'un vérin à double effet avec 1 vanne NF et 1 vanne NO
Deux électrovannes pneumatiques à commande numérique contrôlant un cylindre à double effet
| Vanne NC "gauche | Vanne NC "droite | Position du piston |
| 0 | 0 | Libre circulation entre a0-a1 |
| 1 | 0 | a1 |
| 0 | 1 | a0 |
| 1 | 1 | Pas d'état stable |
Dans les tableaux ci-dessus, les chiffres signifient ce qui suit :
- 0 = vanne non actionnée
- 1 = vanne actionnée
Figure 6 : Vérin pneumatique à double effet avec deux vannes NC
Applications de soufflage, de relâchement de la pression et de vide
Les vannes 3/2 conviennent aux applications de soufflage, de relâchement de la pression et de vide. Dans la plupart des cas, les vannes à pilotage externe ou à action directe sont nécessaires car elles ne requièrent pas de pression différentielle minimale. Jetez un coup d'œil aux circuits ci-dessous pour les vannes de soufflage, de décompression et de vide. Dans le circuit de vide, la pompe à vide est connectée à l'orifice (P,1), la pression atmosphérique est connectée à l'orifice (R,3). Le vide sera rompu lorsque l'orifice (A,2) sera connecté à l'orifice (R,3). La ventouse saisit l'objet lorsque la pompe à vide (port P (1)) est activée.
Figure 7 : Vanne de purge 3/2 à pilotage externe (gauche), soupape de surpression à pilotage externe (droite)
Symbole d'une vanne 3/2 utilisée pour une application de vide : Filtre à vide (A), ventouse (B), filtre avec séparateur, vidange manuelle (C), pompe à vide
FAQ
Qu'est-ce qu'un distributeur 3/2 ?
Les vannes 3/2 ont trois orifices de raccordement et deux positions qui peuvent être commandées par une électrovanne. Ils sont utilisés pour commander un cylindre à simple effet, pour piloter des actionneurs pneumatiques, comme soupape de décharge, comme soupape de décompression et dans les applications de vide.
Comment fonctionne une vanne à 3 voies et 2 positions ?
Une vanne 3 voies à 2 positions possède 3 orifices et deux positions et peut être soit normalement fermée, soit normalement ouverte. Une vanne normalement fermée s'ouvre lorsqu'elle est alimentée et se ferme sous l'effet de la tension du ressort. Une vanne normalement ouverte se ferme lorsqu'elle est alimentée et s'ouvre à nouveau sous l'effet de la tension du ressort. Le troisième port est généralement utilisé pour la ventilation.
Quelle est la différence entre une vanne à 2 voies et une vanne à 3 voies ?
Une vanne à deux voies est un type de vanne à deux orifices : un orifice d'entrée et un orifice de sortie. Une vanne à trois voies possède trois orifices à l'intérieur du corps de la vanne qui sont utilisés comme entrée, sortie et échappement.