Comprendre les électrovannes pneumatiques 5/2 et 4/2 voies

Les électrovannes pneumatiques 5/2 voies et 4/2 voies dirigent l'air comprimé vers divers dispositifs pneumatiques, tels que les vérins pneumatiques. La principale différence entre ces vannes réside dans leur nombre d'orifices et d'états de position :

• L'électrovanne pneumatique 5/2 voies a cinq orifices et deux positions de commutation.
• L'électrovanne pneumatique 4/2 voies a quatre orifices et deux positions de commutation.

Les deux fonctionnent de manière similaire pour gérer des dispositifs pneumatiques comme les vérins pneumatiques à double effet. Cependant, elles diffèrent dans leur gestion de l'air d'échappement.

• Une vanne 5/2 voies envoie de l'air dans un orifice du vérin tout en évacuant l'air de l'autre. Le cinquième orifice offre plus de contrôle en permettant des voies d'échappement séparées pour chaque orifice du vérin.
• Une vanne 4/2 voies gère également l'entrée et l'échappement d'air mais utilise la même voie d'échappement pour les deux orifices. Cette configuration nécessite un débit d'échappement égal dans les deux directions.

Table des matières

• Désignations des orifices
• Fonction du circuit
• Mono-stable vs bi-stable
• Modèle
• Applications
• Critères de sélection
• FAQ

Désignations des orifices

Les fabricants peuvent utiliser différents systèmes de marquage des orifices, mais les concepts sont les mêmes. La figure 2 montre deux normes courantes : les chiffres (ISO 11727) et les lettres.

• 5/2 voies en chiffres (A) : Orifice d'alimentation en air (1), orifices de sortie (2, 4) et orifices d'échappement (3, 5)
• 5/2 voies en lettres (B) : Orifice d'alimentation en air (P), orifices de sortie (A, B) et orifices d'échappement (EA, EB).
• 4/2 voies en chiffres (C) : Orifice d'alimentation en air (1), orifices de sortie (2, 4) et orifice d'échappement (3).
• 4/2 voies en lettres (D) : Orifice d'alimentation en air (P), orifices de sortie (A, B) et orifice d'échappement (R).

Fonction du circuit

La fonction du circuit de la vanne décrit quels orifices sont connectés dans chacun des états de la vanne. Lorsqu'elle est sous tension, la vanne passe d'un état à l'autre, et dans le cas des vannes mono-stables (voir ci-dessous), un ressort ramène la vanne à sa position d'origine lorsqu'elle est hors tension.

• 5/2 État 1 : L'orifice de pression d'alimentation (1, P) est connecté à l'orifice 2 (A). L'orifice 4 (B) s'échappe par l'orifice 5 (EB).
• 5/2 État 2 : L'orifice de pression d'alimentation (1, P) est connecté à l'orifice 4 (B). L'orifice 2 (A) s'échappe par l'orifice 3 (EA).
• 4/2 État 1 : L'orifice de pression d'alimentation (1, P) est connecté à l'orifice 2 (A). L'orifice 4 (B) s'échappe par l'orifice 3 (R).
• 4/2 État 2 : L'orifice de pression d'alimentation (1, P) est connecté à l'orifice 4 (B). L'orifice 2 (A) s'échappe par l'orifice 3 (R).

Mono-stable vs bi-stable

Les vannes pneumatiques à cinq et quatre voies peuvent être mono-stables ou bi-stables.

• Mono-stable : Cette vanne a une bobine d'électroaimant. Lorsque la bobine est alimentée, le tiroir interne se déplace de sa position par défaut. Un ressort ramène le tiroir à sa position d'origine lorsque l'alimentation est coupée. Une alimentation continue est nécessaire pour maintenir le tiroir en position actionnée. (Voir Figure 3 : A & C)
• Bi-stable : Cette vanne a deux bobines d'électroaimant. Le tiroir se déplace vers une position lorsqu'une bobine est alimentée. Il reste dans cette position même après la coupure de l'alimentation. Pour ramener le tiroir, l'autre bobine doit être alimentée. (Voir Figure 3 : B & D)

Modèle

Les électrovannes pneumatiques 5/2 et 4/2 voies existent en de nombreux modèles. Ceux-ci peuvent varier en taille, matériau, couleur, type de connexion, et plus encore. Cette variété répond aux besoins de différentes industries, y compris médicale, agroalimentaire et environnements explosifs.

La plupart des vannes utilisent un cylindre central avec un tiroir mobile. Le tiroir comporte des joints le long de sa longueur. Lorsque le tiroir se déplace, les joints connectent ou bloquent les ouvertures des orifices pour contrôler le chemin de l'air.

Commande directe et pilotée

Les électrovannes pneumatiques peuvent être à commande directe ou pilotée (indirecte) :

• Directe : L'actionneur magnétique déplace directement le tiroir.
• Pilotée : La vanne utilise la pression d'alimentation pour aider à déplacer le tiroir. Un petit vérin pneumatique interne actionne le tiroir. L'actionneur magnétique de la vanne contrôle le remplissage et la vidange du vérin.

Commande manuelle auxiliaire

Les vannes 5/2 et 4/2 peuvent inclure une commande manuelle auxiliaire ou un mécanisme de verrouillage. Le verrouillage est utile pendant la maintenance, maintenant la vanne dans une position jusqu'à ce que le verrouillage soit relâché. Cette fonctionnalité :

• Permet de tester le système sans alimenter la vanne
• Maintient les actionneurs comme les vérins et les pinces en place
• Permet de commuter manuellement la vanne en appuyant sur la commande auxiliaire

Types de connecteurs

Les électrovannes pneumatiques offrent divers types de connecteurs selon les besoins de la vanne. Certains connecteurs protègent contre les surtensions ou incluent des LED pour indiquer l'état de l'alimentation. Plus d'informations sur les connecteurs sont disponibles dans l'article de présentation du connecteur DIN.

Applications

Les électrovannes pneumatiques 4/2 et 5/2 voies peuvent toutes deux faire fonctionner des vérins pneumatiques double effet et des actionneurs pneumatiques qui nécessitent un contrôle dans les deux sens. Une vanne 5/2, cependant, avec son orifice d'échappement supplémentaire, peut contrôler indépendamment le taux d'échappement dans les deux sens, tandis qu'une vanne 4/2 voies nécessite que les deux sens partagent le même taux d'échappement.

Échappement contrôlé dans les deux sens

• Applications à haute vitesse : Dans les applications à haute vitesse, telles que l'emballage, les systèmes de tri ou les chaînes de montage, la vitesse d'actionnement est cruciale. Une électrovanne 5/2 voies avec des chemins d'échappement séparés peut permettre une évacuation plus rapide de la pression d'air, résultant en des temps d'actionnement plus courts.
• Applications de précision : Dans les applications nécessitant un contrôle précis du mouvement, comme en robotique ou en usinage de précision, des chemins d'échappement séparés peuvent offrir un meilleur contrôle de la vitesse d'actionnement dans les deux sens.
• Applications critiques pour la sécurité : Dans les applications critiques pour la sécurité où la défaillance d'une partie pourrait avoir de graves conséquences, des chemins d'échappement séparés peuvent offrir de la redondance. Si un chemin d'échappement échoue, l'autre peut toujours fonctionner.

Même échappement dans les deux sens

• Applications avec vérin simple effet : Dans les applications utilisant des vérins simple effet où le retour par ressort est utilisé, un chemin d'échappement commun (vanne pneumatique 4 voies) est suffisant car l'action de retour ne dépend pas de l'air d'échappement.
• Applications moins critiques en termes de vitesse : Dans les applications où la vitesse d'actionnement n'est pas critique, un chemin d'échappement commun peut être utilisé. Cela peut inclure des systèmes pneumatiques à usage général, des ouvre-portes ou des mouvements mécaniques simples.
• Applications sensibles aux coûts : Les électrovannes 4 voies 2 positions peuvent être moins chères que les électrovannes 5 voies. Si l'application ne nécessite pas de haute vitesse ou de précision, une vanne pneumatique 4/2 voies pourrait être plus rentable.

Critères de sélection

1. Taille de raccordement : Les tailles de raccordement vont des petites tailles comme 1/8 pouce et M3 aux tailles plus grandes comme 1/2 pouce et QS-8, s'adaptant à divers systèmes de tuyauterie et de tubes.
2. Type de raccordement : Ces vannes offrent divers types de raccordement, notamment bride, fileté (NPT, BSPP-G), filetages métriques, NAMUR, et embase.
3. Fonction : Les vannes peuvent être configurées pour différentes fonctions telles que normalement fermé, bistable, monostable, à crans, bistable dominante, et évacuée.
4. Tension : Elles prennent en charge une large gamme d'options de tension, notamment 12 V CC, 24 V CA/CC, 110 V CA, 115 V CA, 230 V CA et 22 V CC, répondant à différents systèmes électriques et exigences.
5. Matériau : Construites à partir de matériaux comme l'aluminium, l'acier inoxydable et divers alliages d'aluminium (certains anodisés ou peints), ces vannes offrent durabilité et résistance aux facteurs environnementaux.
6. Matériau du joint : Les matériaux de joint tels que NBR, FKM, HNBR, polyuréthane thermoplastique et autres assurent la compatibilité avec différents milieux et conditions de fonctionnement, offrant une performance d'étanchéité fiable.
   1. Note : Lisez notre guide de résistance chimique des matériaux pour plus d'informations sur les matériaux du corps et des joints.
7. Pression max : Les vannes peuvent supporter des pressions maximales allant de 7 à 12 bar (101,5 à 174 psi), les rendant adaptées à diverses applications industrielles avec différentes exigences de pression.
8. Différence de pression min : Elles fonctionnent efficacement avec des différences de pression minimales de -0,95 à 3 bar (-13,78 à 43,51 psi).
9. Alésage de la vanne : Les tailles d'alésage des vannes vont de 1 à 50 mm (0,039 à 1,969 po), offrant des options pour différentes capacités de débit et exigences du système.
10. Valeur Kv [m³/h] : Avec des valeurs Kv allant de 0 à 4 m³/h, ces vannes offrent un contrôle précis du débit pour diverses applications.
11. Température min : Elles peuvent fonctionner à des températures aussi basses que -25 °C (-13 °F), les rendant adaptées aux environnements froids.
12. Température max : Les températures maximales de fonctionnement vont de 40 à 70 °C (104 °F à 158 °F), s'adaptant à une variété de conditions thermiques.
13. Degré de protection (IP) : Les indices IP tels que IP40, IP65 et IP67 indiquent le niveau de protection contre la poussière et l'eau, assurant la fiabilité dans différents environnements.
14. Puissance nominale [W] : Avec une consommation de puissance nominale allant de 0 à 5 watts, ces vannes sont conçues pour un fonctionnement économe en énergie.
15. Pression de commande max : La pression de commande max est pour les vannes pilotées avec une alimentation pilote externe. Les options de pression de commande maximale de 8 et 10 bar (116,03 à 145,04 psi) permettent un contrôle précis dans des applications exigeantes.
16. Pression de commande min : Pressions de commande minimales de 0,5 à 3 bar (7,25 à 43,51 psi).
17. Débit max [l/min] : Les vannes supportent des débits maximaux de 80 à 4500 l/min, répondant aux applications à faible et haut débit.
18. Homologation : Les homologations telles que ATEX Zone 1 et 21, cULus, KC EMC, EU EMC, et la marque de conformité RCM assurent la conformité aux normes de sécurité et réglementaires.
19. Actionnement de retour : Les options d'actionnement de retour comprennent le retour par ressort, le retour par ressort pneumatique, le ressort mécanique et le ressort pneumatique.

FAQ

Qu'est-ce qu'une électrovanne 5/2 voies ?

Une électrovanne 5/2 possède cinq orifices et deux états. Elle peut basculer entre deux états différents pour contrôler le flux d'air vers et l'échappement depuis les deux orifices d'air d'un vérin pneumatique ou d'un actionneur.

Qu'est-ce qu'une électrovanne 4 voies ?

Une vanne quatre voies deux positions possède quatre orifices et deux positions. Deux orifices alimentent en air chaque côté d'une électrovanne à double effet et l'orifice restant gère l'échappement du vérin.