Vannes pneumatiques 3/2 voies - Leur fonctionnement

Vanne pneumatique 3/2 - Comment ça marche ?

Vanne pneumatique 3/2 voies

Figure 1 : Une vanne pneumatique à 3/2 voies

Une vanne 3/2 possède trois orifices et deux positions qui peuvent être commandés de manière pneumatique, mécanique, manuelle ou électrique par une électrovanne. Ils sont utilisés, par exemple, pour commander un vérin à simple action, pour piloter des actionneurs pneumatiques, pour des applications de purge, de libération de pression et de vide. Une soupape est utilisée pour remplir le cylindre, et 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 suffisante. La ventilation nécessite un troisième port. Il existe deux types de valves 3/2 : monostables et bi-stables. Tout comme les vannes 3/2, les vannes 2/2 monostables peuvent être normalement fermées ou normalement ouvertes.

Table des matières

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Fonctionnement du circuit des vannes d'air à 3 voies

La vanne pneumatique à 3/2 voies possède trois orifices de connexion et deux états. Les trois ports sont :

  • entrée (P, 1),
  • sortie (A, 2)
  • exhaust (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 vanne est fermée, l'air passe de la sortie (A, 2) à l'échappement (R, 3). Une vanne qui est fermée en état non actionné est normalement fermée (N.C.), le contraire est appelé normalement ouvert (N.O.).

Fonctionnement du circuit d'une vanne 3/2 voies normalement fermée

Figure 2 : Fonctionnement du circuit d'une vanne 3/2 voies normalement fermée

La plupart des vannes sont monostables et reviennent à leur position par défaut lorsqu'elles ne sont pas actionnées, ceci grâce à un mécanisme à ressort. Les vannes bistables 3/2 conservent leur position en cas de coupure de courant et nécessitent une action distincte pour changer l'état de la vanne. Par conséquent, ils ne peuvent pas être désignés comme étant 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 de la vanne 3/2 sont les suivantes :

  • NC mono-stable 3/2 voies
  • NO monostable à 3/2 voies
  • Bi-stable à 3/2 voies

Les fonctions du circuit peuvent être représentées par des symboles de vanne. Pour les trois fonctions mentionnées ci-dessus, le symbole d'une électrovanne à commande indirecte est présenté 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.

symboles 3/2 valves pneumatiques

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 vanne utilise la pression d'entrée pour aider à commuter l'état de la vanne.

Design

Les vannes 3/2 sont disponibles en plusieurs modèles. Le mécanisme d'étanchéité des valves peut être un clapet ou un tiroir. Les principales pièces de la vanne sont les suivantes : le boîtier, les joints, le clapet (ou le tiroir) et un actionneur

Avec les 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 de commande, etc.

La vanne se ferme ou s'ouvre en déplaçant le tiroir ou le clapet. Les vannes monostables reviennent à leur position par défaut, ce qui est accompli par 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 vanne pilote fournit de l'air comprimé à un petit cylindre d'air situé à l'intérieur de la vanne. L'air comprimé dans ce cylindre pousse contre le piston et actionne le solénoïde pour commuter la valve. De cette façon, un solénoïde relativement petit peut être utilisé pour commuter la vanne.Les vannes monostables sont construites avec une bobine, les vannes bi-stables avec deux bobines. Avec un boîtier NAMUR (boîtier à empreinte normalisée), la vanne peut être fixée directement à un actionneur qui répond également à la norme NAMUR. Les collecteurs peuvent être utilisés pour gagner de l'espace et pour regrouper les vannes. Non seulement plusieurs distributeurs 3/2 peuvent être intégrés dans un collecteur, mais il est également possible de mélanger les distributeurs. Par exemple, vous pouvez monter une vanne 5/2 à côté d'une vanne 3/2. Les combinaisons possibles dépendent du type et de la conception du collecteur.

Il faut 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. Des vannes spéciales sont applicables dans les salles blanches, les environnements ATEX et l'industrie alimentaire.

Un distributeur 5/2 peut être utilisé comme un distributeur 3/2 en n'utilisant qu'une seule entrée et l'orifice de sortie correspondant. Avec deux vannes 2/2, on peut imiter la fonction d'une vanne 3/2.

Applications typiques

Les vannes 3/2 conviennent à plusieurs tâches : commande d'actionneurs pneumatiques, purge, libération de pression et applications de vide.

Commande d'un vérin à simple effet

La commande d'un vérin à simple effet est une application typique des distributeurs 3/2. Un vérin à simple effet possède un seul orifice pneumatique pour remplir et vider la chambre à air. Le cylindre se déplace dans un sens en remplissant la chambre à air, et revient par la force du ressort. La vanne à 3/2 voies permet soit de remplir la chambre à air, soit de l'évacuer dans l'atmosphère. L'image ci-dessous montre un circuit pneumatique de base pour un vérin à simple effet.

Représentation schématique d'une commande de cylindre à simple effet avec un distributeur 3/2 voies

Figure 4 : Représentation schématique d'une commande de cylindre à simple effet avec un distributeur 3/2 voies

Contrôle d'un cylindre à double effet

Un vérin à double effet possède deux chambres à air. Le cylindre est déplacé en remplissant une chambre à air et en évacuant l'autre. Chaque chambre a son propre port de connexion, ainsi dans la plupart des cas, un distributeur 5/2 est utilisé pour faire fonctionner un vérin à double effet. Cependant, on peut aussi le faire avec deux distributeurs 3/2 qui se connectent chacun à un orifice du cylindre. Une soupape entraîne la tige du piston en position sortie (a1), l'autre soupape ramène le piston à sa position initiale (a0) (voir l'image ci-dessous). L'un des avantages de ces circuits est que l'on peut appliquer deux pressions différentes aux orifices du cylindre, sans avoir à installer un régulateur de pression entre le robinet et le cylindre. Un autre avantage est que les deux chambres à air peuvent être purgées simultanément, ce qui permet à la tige du piston de se déplacer librement. Avec une vanne 5/2, cela n'est pas possible.

Pour faire passer le piston de la position a0 à la position a1 à l'aide de deux vannes à commande numérique, une vanne doit être mise sous tension (allumée, 1) tandis que l'autre doit être désexcitée (éteinte, 0). La vanne qui est fermée laisse l'air comprimé s'échapper par l'orifice (R,3). Par conséquent, le piston se déplace dans la direction souhaitée. Les tableaux ci-dessous donnent plus d'informations.

Au moins une des deux soupapes doit être en position "échappement", pour 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 quantité de pression, du type de cylindre, etc.

Une électrovanne pneumatique NC et une NO commandant un vérin double effet

Soupape NC "gauche" NON Valve "droite Position du piston
0 0 a0
1 0 Pas d'état stable
0 1 Libre circulation entre a0-a1
1 1 a1
entraînement par cylindre à double effet avec 2 vannes NC

Figure 5 : entraînement de vérin à double effet avec 1 vanne NC et 1 vanne NO

Deux électrovannes pneumatiques à commande numérique contrôlant un cylindre à double effet

Soupape NC 'gauche' Soupape 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 = action action de la valve
Cylindre pneumatique double effet

Figure 6 : Vérin pneumatique à double effet avec deux vannes NC

Applications de soufflage, de libération de pression et de vide.

Les vannes 3/2 conviennent aux applications de purge, de libération de 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 purge, de décompression et de vide. Dans le circuit de vide, la pompe à vide est connectée au port (P,1), la pression atmosphérique est connectée au port (R,3). Le vide sera rompu lorsque l'orifice (A,2) sera connecté à l'orifice (R,3). Le ventouse capte l'objet, lorsque la pompe à vide (port P (1)) est mise en marche.

Symbole de soupape d'une soupape de purgeSymbole de la soupape de surpression

Figure 7 : Vanne de purge 3/2 voies à pilotage externe (à gauche), vanne de décharge à pilotage externe (à droite)

Symbole d'une vanne 3/2 utilisée pour une application de vide

Symbole d'une vanne 3/2 utilisée pour une application de vide Filtre à vide (A), tampon à vide (B), filtre avec séparateur, vidange manuelle (C), pompe à vide

FAQ

Qu'est-ce qu'une vanne 3/2 ?

Les vannes à 3/2 voies ont trois orifices de connexion et deux positions qui peuvent être commandées par une électrovanne. Ils sont utilisés pour commander un vérin à simple effet, pour piloter des actionneurs pneumatiques, comme soupape de purge, comme soupape de décompression et dans les applications de vide.

Comment fonctionne une vanne 3 voies 2 positions ?

Une vanne 3 voies 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 grâce à 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 comportant deux orifices : un orifice d'entrée et un orifice de sortie. Une vanne à trois voies possède trois orifices dans le corps de la vanne qui sont utilisés comme entrée, sortie et échappement.

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