Vannes de contrôle pneumatiques à commande pilote : sélection facile et haute performance

Dans cet article RS Components s'intéresse aux vannes de contrôle pneumatiques à commande pilote, décrivant leur fonctionnement, leurs applications et comment les sélectionner. Voyons premièrement leur déploiement dans des applications de sécurité.

 

Les vannes pneumatiques à commande pilote sont utilisées dans une multitude d'applications industrielles, depuis les simples fonctions d'ouverture et de fermeture, jusqu'aux architectures de commande complexes et automatisées, gérant un grand nombre d'entrées et de sorties. Dans de nombreuses applications, leur mode opérationnel est resté inchangé pendant des années, avec pour seuls facteurs de différenciation des améliorations au niveau des matériaux, des flux et des corps.

Elles sont particulièrement répandues dans les environnements de transformation, tels que les industries du pétrole, du gaz et des produits chimiques. Apportant plusieurs avantages physiques, par rapport aux technologies traditionnelles ou existantes, leur mode opérationnel offre une meilleure protection contre les risques d'incendie, grâce à leur infrastructure pneumatique.

Dans presque tous les environnements de transformation et autres secteurs industriels, la surpression est un phénomène dangereux qui doit être géré avec précision et dans la plupart des cas très rapidement. Même si des facteurs de sécurité généreux sont intégrés dans tous les conteneurs sous pression, aucune pression ne doit être tolérée au-dessus du niveau spécifié pour chaque installation.

Traditionnellement, dans les conteneurs et les canalisations, la pression est contrôlée par des soupapes de détente, ou soupapes de surpression. Le fonctionnement d'une soupape de surpression de base est extrêmement simple : un ressort tient la soupape en position fermée. Lorsque la pression dans le conteneur est suffisante pour vaincre la force du ressort, la soupape s'ouvre. Dès que la force du ressort est supérieure à la pression exercée, la soupape se referme.

La résistance des soupapes de détente est souvent réglable, dans une certaine mesure, en utilisant des ressorts à compression variable. Mais cette solution manque de précision, d'autant plus qu'un ressort peut s'assouplir ou se durcir à l'usage, induisant des variations et un manque de fiabilité. Ces soupapes présentent en outre l'inconvénient de nécessiter des dimensions plus importantes pour résister à des pressions plus élevées. Plus les pressions sont élevées, plus les ressorts doivent être gros, et plus ces soupapes occupent de la place. Dans l'industrie moderne, l'encombrement est un facteur déterminant. Le gain d'espace exige des options adaptées.

Les vannes de contrôle pneumatiques à commande pilote présentent le profil idéal pour de telles exigences. Comme elles utilisent la pression du fluide qu'elles contrôlent, elles peuvent être beaucoup plus compactes. En fait, à performance égale, ce sont des naines comparées aux soupapes de détente à ressort.

Un petit tuyau permet au fluide sous pression d'aboutir derrière le piston de la vanne, sous le contrôle d'un pilote. Ce piston ouvre ou ferme le flux sous pression. Derrière le piston, la surface exposée à la pression est supérieure à celle que rencontre le fluide sous pression dans le système. Par conséquent, bien que la pression soit identique de chaque côté du piston, sa force est toujours supérieure à celle exercée par le fluide présent dans le système.

Lorsque le pilote détecte une pression prédéterminée, il s'ouvre à l'atmosphère. Le tuyau du pilote n'est plus sous pression et libère le piston. La pression interne peut alors s'échapper. Dès que la pression atteint un niveau de sécurité prédéterminé, le pilote se ferme, rétablissant la pression derrière le piston qui ferme la vanne.

Une vanne de ce type présente de nombreux avantages, incluant un faible encombrement, une plus grande souplesse d'utilisation, en particulier en termes d'options de contrôle et de montage déporté. L'étanchéité obtenue est meilleure puisque la pression de fermeture augmente proportionnellement à la pression du fluide, qui reste toujours légèrement inférieure.

Les vannes de contrôle pneumatiques à commande pilote constituent la base de nombreuses solutions de contrôle pneumatiques. Grâce à la richesse des versions et au nombre de fabricants, les concepteurs ont réellement l'embarras du choix. Les principaux fournisseurs incluent Asco Joucomatic, Bosch Rexroth, Crouzet, Legris, Norgren, Parker et SMC. En ce qui concerne les produits disponibles, vous pouvez voir que le site internet RS offre 4780 produits, fournis par ces mêmes fabricants et d'autres.

Les options présentées permettent automatiquement de réduire une offre aussi vaste en quelques sections aisément utilisables. Les concepteurs peuvent rapidement sélectionner les caractéristiques dont ils ont besoin et faire leur choix parmi un petit nombre de produits.

La solution de montage est probablement en tête de leurs critères de sélection, puisque les vannes peuvent être installées séparément, sur des sous-systèmes ou sur des manifolds, sur la machine ou à distance. Le deuxième critère de sélection est probablement le matériau de fabrication des différents composants de la vanne. Ce choix est déterminé dans une certaine mesure par l'application et son environnement. Comme exemple de cette méthode de sélection, si vous choisissez un montage sur manifold et un corps de vanne en aluminium, la liste des 4780 produits disponibles est déjà réduite à 31 modèles.

Lorsque vous avez vérifié que le type de montage et le matériau sont disponibles, vous pouvez sélectionner la fonction principale de la vanne qui dépend du nombre de voies et de ports. Plusieurs options sont disponibles, incluant des vannes à 2, 3, 4 et 5 voies, diverses configurations de ports, selon les types d'alimentation/ ouverture.

Les types de raccordement et les pressions de fonctionnement viennent ensuite, mais ces facteurs sont généralement standard dans tous les pays. Il est plus probable que les dimensions et les pressions standard suffiront, sans nécessiter une configuration spécialisée.

Le matériau du corps est indicatif de l'application spécialisée. Les fabrications métalliques de base incluent l'acier, l'aluminium, des alliages spécialisés et des options de plaquage. Outre le laiton, des combinaisons d'alliage et de laiton sont proposées. Parmi les applications les plus spécifiques, des solutions en plastique à haute résistance répondent à des besoins spécialisés.

Les composants internes peuvent aussi jouer un rôle important dans la fonctionnalité et la longévité des vannes. Les matériaux peuvent affecter la vitesse de fonctionnement, la qualité de l'étanchéité, la résistance à des substances corrosives ou abrasives et contribuer à prolonger la durée de vie du produit.

Dans tous les cas, dans la mesure où vous savez ce que vous attendez de la vanne, les conditions dans lesquelles elle devra fonctionner, comment elle sera installée et les paramètres d'alimentation, la sélection sera extrêmement simple. Tous les fabricants peuvent vous fournir des spécifications précises et complètes. Les applications les plus spécialisées sont rapidement examinées, puisqu'il est plus que probable que votre application, aussi spécialisée soit-elle, ne soit pas unique. De grands fournisseurs comme RS peuvent fournir des modèles CAO 3D pour faciliter le processus de conception.

 

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