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1. Réseau Pneumatique
L’énergie pneumatique utilise l’air comprimé comme fluide pour le transport de l’énergie et sa transformation en énergie mécanique.
a) L’air comprimé
L’air comprimé est obtenu avec un compresseur d’air entraîné avec un moteur électrique. L’air est aspiré puis compressé dans une cuve sous pression. De ce réservoir partent les canalisations pour la distribution.
La pression d’air est exprimée en bar, elle est définie par la pression exercée par une force de 1 daN (déca newton) sur une surface de 1 cm²
1 bar = 1 daN /cm²
b) Réseau de distribution : Il comporte différent élément pour permettre d’avoir de l’air comprimé :
Filtrer
assécher
graisser
réguler (pression stable et réglable)
2. Etude des constituants pneumatiques
Pour réaliser une installation pneumatique il y a des actionneurs (vérin, moteur), ils transforment l’énergie pneumatique en énergie mécanique et des préactionneurs (distributeur), des organes de commandes (capteurs, bouton poussoir), des composants d’automatisme (fonctions logiques : OU, ET)
Les vérins réalisent des mouvements linéaires. Ils sont munis d’un piston avec une tige qui se déplace librement à l’intérieur d’un tube. En fonction du type ils ont un ou deux orifices permettant l’admission ou l’échappement de l’air. La longueur du mouvement définit la course du vérin, le diamètre est lié à la force à exécuter au cours du mouvement.
b) Les distributeurs :
Les distributeurs pneumatiques ont pour fonction de distribuer l’air comprimé jusqu’au actionneur (vérin). Ils ont le même rôle que les contacteurs. Constitution et Fonctionnement : Un coulisseau ou un tiroir se déplace dans le corps du distributeur, il permet de fermer ou d’ouvrir des orifices d’air et ainsi de piloter différents actionneurs.
les vérins pneumatiques à simple effet :
1. Réseau Pneumatique
L’énergie pneumatique utilise l’air comprimé comme fluide pour le transport de l’énergie et sa transformation en énergie mécanique.
a) L’air comprimé
L’air comprimé est obtenu avec un compresseur d’air entraîné avec un moteur électrique. L’air est aspiré puis compressé dans une cuve sous pression. De ce réservoir partent les canalisations pour la distribution.
La pression d’air est exprimée en bar, elle est définie par la pression exercée par une force de 1 daN (déca newton) sur une surface de 1 cm²
1 bar = 1 daN /cm²
b) Réseau de distribution : Il comporte différent élément pour permettre d’avoir de l’air comprimé :
Filtrer
assécher
graisser
réguler (pression stable et réglable)
2. Etude des constituants pneumatiques
Pour réaliser une installation pneumatique il y a des actionneurs (vérin, moteur), ils transforment l’énergie pneumatique en énergie mécanique et des préactionneurs (distributeur), des organes de commandes (capteurs, bouton poussoir), des composants d’automatisme (fonctions logiques : OU, ET)
a)
Le vérin
Le vérinLes vérins réalisent des mouvements linéaires. Ils sont munis d’un piston avec une tige qui se déplace librement à l’intérieur d’un tube. En fonction du type ils ont un ou deux orifices permettant l’admission ou l’échappement de l’air. La longueur du mouvement définit la course du vérin, le diamètre est lié à la force à exécuter au cours du mouvement.
b) Les distributeurs :
Les distributeurs pneumatiques ont pour fonction de distribuer l’air comprimé jusqu’au actionneur (vérin). Ils ont le même rôle que les contacteurs. Constitution et Fonctionnement : Un coulisseau ou un tiroir se déplace dans le corps du distributeur, il permet de fermer ou d’ouvrir des orifices d’air et ainsi de piloter différents actionneurs.
les vérins pneumatiques à simple effet :
Ce sont des vérins qui effectuent un travail dans un seul sens. Ils permettent soit de pousser soit de tirer une charge, exclusivement. Seules les positions expression et ne développe un effort que dans une seule direction. La course de retour à vide est réalisée par la détente d'un ressort de rappel incorporé dans le corps du vérin.
Vérin simple effet
Un certain nombre de critères doivent être pris en compte pour déterminer le vérin à utiliser.
Il faut d'abord connaître l'effort de déplacement de la charge et son sens pour définir les deux caractéristiques dimensionnelles du vérin, son Æ et sa course. Il sera ensuite nécessaire de déterminer la vitesse de la tige afin de déterminer l'énergie cinétique et l'amortissement de l'ensemble mobile (Piston + tige + charge).
On choisit d'utiliser un vérin P avec un piston de Æ D = 10 cm et une tige de Æ d = 2.5 cm sous une pression "p" de 6 bars. (1 bar = 10N/cm²)
1er cas - Calculs d'efforts d'un vérin poussant une charge : (R = D/2).
Efforts exercés
|
= pression x section du vérin
= p x p x R²
= 6 x 10 x p x 5²
= 4710 N
|
2ème cas - Calculs d'efforts d'un vérin double effet tirant une charge : (r = d/2)
Efforts exercés
|
= pression x section du vérin
= p x p x (R² - r²)
= 6 x 10 x p x (5² - 1.25²)
= 4420 N
|
Pour pouvoir réaliser l'étanchéité et le guidage d'un vérin, il est nécessaire d'utiliser des joints et des bagues de guidage. Ces éléments, s'ils remplissent correctement leur fonction, vont générer des frottements. Ces frottements vont nuire au bon fonctionnement du vérin. Pour en tenir compte dans la détermination des efforts exercés par un vérin, il est nécessaire de prendre en considération le taux de charge du vérin.
Le calcul des efforts exercés par le vérin en tenant compte du taux de charge (h) :
Efforts exercés = h x pression x section du vérin
Lorsqu'un piston se déplace, il subit deux pressions qui génèrent deux efforts opposés. Un que l'on a calculé précédemment et l'autre qui est dû à la pression qui s'exerce de l'autre côté du piston. Cette pression va dépendre de la vitesse d'évacuation de l'air vers l'échappement. On parle alors de contre-pression. Cette contre-pression peut être soit pour contrôler la vitesse de déplacement du vérin, soit pour contrôler la position d'un vérin à l'aide d'un capteur.
Les masses déplacées par les vérins pneumatiques à double effet et l'importance des vitesses atteintes engendrent des efforts d'inertie élevés. Il est nécessaire de réduire ces efforts en fin de course afin d'éviter les chocs des pistons sur les corps des vérins.
Deux types d'amortisseur peuvent être incorporés directement dans le vérin, I'un élastique et l'autre pneumatique.
les clapets anti-retour
Ils assurent le passage de l'air dans un sens et bloquent le débit dans l'autre sens. Une bille peut se déplacer dans une cavité. Lorsque l'air se déplace dans le sens contraire au sens de passage, la bille obstrue le passage et empêche l'air de s'échapper. Cet élément peut être utilisé pour maintenir un circuit sous pression en cas de coupure d'alimentation.
les régulateurs d'échappement :
les réducteurs de débit unidirectionnel (RDU):
Ces composants sont destinés à régler le débit d'air, les RDU sont unidirectionnels. Ils doivent assurer le freinage du débit d'air dans un sens (gauche droite sens N°1) et le plein passage dans l'autre sens (droite gauche). Le clapet anti-retour obstrue le passage dans le sens N°1 et l'oblige à passer par l'étrangleur.
Les silencieux sont chargés d'atténuer les bruits d' échappement de l'air comprimé. Ils peuvent être constitués soit de chicanes, soit de filtre de mousse.
Ensemble de conditionnement d'air :
L'air d'un réseau d'air est toujours saturé à 100% d'humidité et la condensation survient quand son point de rosée change, en l'occurrence quand la T° baisse. L'air sous pression ne "garde" plus son eau sous forme de vapeur d'eau quand sa T° baisse, la vapeur d'eau se condense et l'eau passe donc en phase liquide. Dans les cuves, les réservoirs , les canalisations l'échange thermique avec l'extérieur est facilité et c'est pour cette raison que l'on y trouve de l'eau condensée. Pour supprimer la vapeur d'eau contenue dans l'air il faut impérativement sécher l'air sous pression et ensuite le distribuer. L'air ainsi séché possède un point de rosée très bas ( -40°C sous pression de 7 bars par exemple avec des sécheurs par adsorption) le taux de vapeur d'eau équivaut dans ce cas à celui qu'aurait 1 m3 d' air ambiant à environ -73 ° C donc un air très sec.
(Précisions apportées par M. Patrick Cosmides Directeur Commercial chez IMF)
Lors du passage de l'air du compresseur à son lieu d'utilisation, l'air s'enrichit en poussière, rouille des tuyaux des canalisations. Il est donc nécessaire de le filtrer pour retirer ces éléments nuisibles au bon fonctionnement des composants, de le lubrifier pour faciliter le déplacement des organes mobiles des composants pneumatiques et d'en contrôler la pression. On utilisera à cet effet une succession de composants, un filtre, un détendeur de pression et un graisseur à goutte.
les purges rapides :
Ces accessoires sont utilisés soit pour accélérer une vitesse de vérin, soit pour éjecter des pièces par un jet violent d'air comprimé. Lorsque la capacité est sous pression, un clapet anti-retour obstrue le passage de l'air comprimé vers l'extérieur. Lorsqu'il y a coupure d'alimentation, l'air contenu dans la capacité repousse la bille de la purge et permet à l'air de la capacité ainsi libéré de sortir violemment et rapidement.
schéma :
les distributeurs
