Vannes pneumatiques à 5/2 et 4/2 voies - Comment elles fonctionnent ?

Fonction du circuit

La vanne pneumatique à 5/2 voies possède cinq orifices de connexion et deux états. Il possède un orifice de pression (P,1), deux orifices (A,2) et (B,4) qui se connectent au dispositif qui doit être contrôlé, et deux orifices d'échappement (EA,3) et (EB,5). Les deux états de la valve sont :

• L'orifice de pression (P,1) est relié à l'orifice (A,2), tandis que l'orifice (B,4) est évacué par l'orifice d'échappement (EB,5)
• L'orifice de pression (P,1) est relié à l'orifice (B,4), tandis que l'orifice (A,2) évacue par l'orifice (EA,3).

Désignations des ports

Les différents fabricants utilisent des désignations de ports différentes. Il existe également une désignation standard : ISO-1210-1. Nous nous efforçons de maintenir cette norme dans nos articles autant que possible. La norme ISO utilise des numéros pour désigner les différents ports. Certains fabricants utilisent toutefois des lettres pour clarifier quelque peu la désignation des ports.

Dans l'exemple, le port ISO 1 est également désigné par la lettre P de "pression", qui est le point de connexion de la ligne de pression. Les orifices de sortie (ou orifices de travail) portant les désignations ISO 2 et 4 sont alternativement désignés par les lettres A et B. Les orifices d'échappement correspondants portent les numéros de désignation ISO 3 et 5. Les lettres alternatives de désignation de ces orifices sont respectivement EA et EB, ce qui signifie échappement de A et échappement de B. Les symboles de soupapes avec un seul orifice d'échappement comme, par exemple, les soupapes 3/2 voies ou 4/2 voies, l'orifice d'échappement numéro 3 (ISO) est alternativement désigné par la lettre R (relief)

La vanne pneumatique à 4/2 voies possède quatre orifices de connexion et deux états. La différence entre les deux types de soupape est le nombre de ports d'échappement :

• Une vanne pneumatique à 5/2 voies possède deux orifices d'échappement indépendants
• Une valve 4/2 n'a qu'un seul orifice d'échappement commun

Cela signifie que les orifices (A,2) et (B,4) sont reliés à l'orifice d'échappement (R,3). L'orifice d'échappement supplémentaire de la valve 5/2 offre des possibilités de contrôle supplémentaires. Par exemple, la vitesse dans les deux sens d'un actionneur pneumatique à double effet peut être ajustée en contrôlant le débit à travers chaque orifice d'échappement individuellement avec des vannes d'étranglement.

Les valves peuvent être monostables ou bi-stables. Les vannes 5/2 monostables reviennent à leur position de repos lorsqu'elles ne sont pas actionnées. La valve revient à sa position de repos grâce à un ressort. Cela signifie que les vannes monostables nécessitent un actionnement constant (pneumatique, électrique ou manuel) pour rester en position actionnée. Les vannes bistables 5/2 conservent leur position en cas de coupure de courant, et nécessitent une action distincte pour mettre la vanne en position de sécurité.

Les fonctions de circuit suivantes sont possibles :

• Mono-stable à 5/2 voies
• Bi-stable à 5/2 voies
• Mono-stable 4/2 voies
• Bi-stable à 4/2 voies

Les vannes pneumatiques à 5/2 et 4/2 voies peuvent être actionnées par différents moyens :

• Électriquement (électrovanne)
• Pneumatiquement
• Mécaniquement
• Manuellement

La fonction du circuit et l'actionnement de la vanne peuvent être représentés par un symbole. Les symboles de fonction du circuit pour les électrovannes à 4/2 voies et à 5/2 voies sont donnés ci-dessous.

Design

Bien que la fonction de base reste la même, les vannes pneumatiques à 5/2 voies sont disponibles dans d'innombrables variantes de conception en ce qui concerne la taille, le matériau, la couleur, les interfaces de connexion, etc. Cela est nécessaire pour répondre à un large éventail d'exigences, telles que l'utilisation médicale, la transformation des aliments, les environnements poussiéreux, les environnements explosifs, etc.

La plupart des distributeurs 5/2 ont un tiroir mobile avec des joints sur toute la longueur dans un cylindre. Les orifices des valves se connectent à ce cylindre central. En déplaçant le tiroir dans le cylindre, les orifices des distributeurs sont connectés ou bloqués. En outre, la vanne peut être à commande directe ou à commande pilote. En cas de fonctionnement direct, l'actionneur est directement relié à la bobine. En mode pilote, la valve utilise la pression d'entrée pour aider à déplacer le tiroir. La valve contient un petit cylindre pneumatique interne qui actionne le tiroir. Le remplissage et la vidange de ce cylindre sont commandés par l'actionneur, par exemple un solénoïde. Les vannes 5/2 sont généralement pilotées. Les principales parties de la vanne sont :

• Logement
• Joints
• Piston
• Bobine

De nombreux types de vannes 5/2 sont disponibles avec une commande manuelle, ou même avec un mécanisme de verrouillage. Les avantages du mécanisme de verrouillage sont visibles lors de la maintenance - la vanne conserve la position désignée jusqu'à ce que le verrouillage soit libéré - de sorte que les éléments pneumatiques actionnés, tels que les cylindres ou les pinces, conservent leurs positions. Une utilisation possible de la commande manuelle est le test du système ; la vanne n'a pas besoin d'être alimentée électriquement pour être actionnée. Pour commuter la vanne, il suffit d'appuyer sur le bouton de commande. L'inconvénient d'un mécanisme de verrouillage est que les opérateurs peuvent oublier d'enlever le verrou.

Lors du choix d'une électrovanne, il faut tenir compte du type de connecteur électrique. Certains fabricants proposent un large éventail de modèles de connecteurs ou utilisent des connecteurs DIN standard, tels que les types A, B et C de la norme DIN43650. Les connecteurs sont disponibles avec différents degrés IP qui indiquent le degré de protection du connecteur contre la pénétration d'eau et de poussière. Une autre option de connecteur est un témoin lumineux qui peut être utile pour détecter un dysfonctionnement de la vanne ou une perte de puissance.

Certaines vannes 5/2 sont disponibles avec un boîtier NAMUR. NAMUR est une norme d'interface largement utilisée pour monter une vanne de régulation directement sur un actionneur. L'utilisation d'une vanne NAMUR permet de réduire le nombre de raccords et de tubes.

Certaines vannes peuvent être montées sur un collecteur. Il s'agit d'un moyen facile de regrouper plusieurs vannes pneumatiques et d'économiser de l'espace, des connecteurs et des tuyaux. Les collecteurs peuvent être équipés de régulateurs de pression, de clapets anti-retour, etc.

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Un distributeur 5/2 peut être utilisé comme un distributeur 3/2, en bloquant un port d'entrée et un port de sortie (A-EA ou B-EB). Avec deux valves 3/2 monostables, il est possible de construire une valve 5/2 bi-stable.

Applications typiques

Les distributeurs 5/2 sont utilisés pour actionner des actionneurs pneumatiques à double effet, tels que des vérins pneumatiques, des vérins sans tige, des pinces et des actionneurs rotatifs. Les actionneurs à double effet nécessitent de l'air comprimé pour se déplacer dans les deux sens. Pour décider de l'utilisation d'un distributeur 5/2 monostable ou bi-stable, il est nécessaire d'en savoir plus sur la conception et les exigences du système.

Les informations suivantes sont nécessaires pour décider de la vanne à utiliser :

• Combien d'actionneurs y a-t-il dans le système ?
• Combien de ports d'E/S sont disponibles sur l'automate ?
• Positions de l'actionneur
• Conditions de travail normales
• Exigences de sécurité

Le nombre d'actionneurs détermine le nombre de vannes nécessaires : chaque actionneur ou groupe d'actionneurs a besoin de sa propre vanne de régulation. Le PLC limite le nombre de bobines qui peuvent être alimentées. Les valves monostables (avec une bobine de solénoïde) nécessitent moins de câblage et de sorties PLC que les valves bi-stables (avec deux bobines de solénoïde). Certains collecteurs ont un câblage interne et possèdent un seul connecteur qui se connecte à toutes les vannes, par exemple un connecteur D-SUB à 25 broches. Dans ce cas précis, seules 12 vannes bi-stables ont pu être installées par rapport à 25 vannes mono-stables.

Le choix entre les vannes monostables et bi-stables est souvent motivé par des exigences de sécurité. Dans certaines conceptions de machines, pour éviter les dommages ou les blessures, il peut être souhaitable que l'actionneur revienne à la position de base pendant la perte de puissance. Dans ce cas, une valve monostable est recommandée. Dans d'autres conceptions, les vannes bi-stables sont mieux adaptées si les exigences sont de maintenir l'actionneur dans la dernière position.