10/10/2019
Qu'est-ce qu'une vanne en ligne et, un collecteur ?
Cet article explique ce qu'est une vanne en ligne et un collecteur et, comment ils fonctionnent.
Qu'est-ce qu'une vanne en ligne et un collecteur ?
Les vannes en ligne sont probablement le type de vannes les plus courantes utilisées dans les systèmes d'automatisation industrielle. Comme leur nom l'indique, elles s'insèrent directement dans la ligne de chaque application.
La définition d'un collecteur est la suivante : "un passage ou une chambre se ramifiant en plusieurs ouvertures". Pour les applications pneumatiques, cela signifie que plusieurs vannes peuvent être montées sur une seule base, ou collecteur, et que toutes bénéficient d'une alimentation et d'une évacuation d'air communes. Cela simplifie évidemment la tuyauterie et, centralise les vannes utilisées pour un processus particulier.
Elles sont également connues sous le nom de...
Les vannes en ligne peuvent également être connues sous le nom de vannes de contrôle directionnel et les collecteurs sous celui de manifolds.
Comment fonctionnent les vannes en ligne et les collecteurs ?
Une vanne est un dispositif de pilotage pneumatique qui stoppe ou change la direction du débit d'air. Avant d'examiner leur fonctionnement, il est important d'expliquer une partie de la terminologie. Vous verrez des termes tels que 2/2, 3/2, etc. associés aux vannes. Le premier chiffre indique le nombre d'orifices, c'est-à-dire le nombre de raccords d'entrée et de sortie de la partie principale du corps, sans compter les orifices des embouts. Le deuxième nombre identifie le nombre de positions que le tiroir de la vanne peut occuper. Ainsi, un distributeur 5/3 possède 5 orifices et 3 positions possibles pour le tiroir du distributeur.
Le tiroir coulisse dans un alésage à l'intérieur du distributeur et, les orifices du corps sont bloqués ou ouverts pour permettre l'écoulement de l'air selon les besoins. Les schémas montrent comment le distributeur peut être actionné pour permettre le mouvement de sortie et d'entrée d'un cylindre à double effet. Les différentes constructions des distributeurs à tiroir sont présentées ci-dessous.
Il est clair que la bobine doit être excitée ou pilotée pour que le distributeur fonctionne. Il existe différents types d'actionneurs (voir ci-dessous) mais dans l'image ci-dessus, une bobine serait placée à chaque extrémité, l'électromagnétisme créant le mouvement du tiroir.
L'image ci-dessus montre un collecteur standard. Les joints noirs en haut montrent que ce bloc peut recevoir quatre vannes individuelles ; il existe des blocs capables de recevoir dix vannes. Les orifices à droite permettent un débit commun à tous les distributeurs ; de cette façon, les distributeurs utilisés pour un processus particulier peuvent être montés ensemble et la tuyauterie est simplifiée. Le raccordement de chaque vanne doit être compatible avec les sorties du collecteur.
Comment choisir une vanne en ligne et un collecteur ?
Les facteurs clés dans le choix d'une vanne en ligne sont les suivants :
les considérations de débit - le débit nominal à travers la vanne doit être suffisant pour répondre aux exigences du processus en aval et cela sera lié à la taille de l'orifice. Il convient de noter que la construction et la technologie des vannes modernes permettent un débit plus important que les vannes du passé ; une règle d'or qui doit toujours être appliquée est de calculer le plus grand débit instantané requis et de dimensionner la vanne en fonction de celui-ci, plutôt que de valeurs moyennes.
Fonction de la vanne - l'application nécessite-t-elle, par exemple, une fonction de vanne 3/2 ou 5/2.
Fonctionnement de la vanne - quel est le meilleur mode de fonctionnement de la vanne. Peut-elle être actionnée électriquement par une bobine? ou une alimentation en air (pilote) est-elle mieux adaptée à l'application?. Quel mécanisme de retour est nécessaire - un ressort mécanique ou un fonctionnement électrique/air est-il préférable pour l'application. La vanne doit-elle être normalement ouverte ou normalement fermée (voir ci-dessous) ?
Considérations environnementales - à quelle température ambiante la vanne doit-elle fonctionner et, y a-t-il des déviations du processus par rapport à cette température ? Le processus implique-t-il un environnement hostile, par exemple la capacité à travailler dans une atmosphère explosive.
Considérations relatives au système - le taux de cycle est-il un facteur critique et, la capacité de travailler à une pression de fonctionnement plus élevée. Cela peut affecter le type de construction de la vanne choisie, comme indiqué ci-dessous.
Les éléments suivants doivent être pris en compte dans le choix du collecteur :
compatibilité des vannes - il est clair que le collecteur doit être adapté au choix de la vanne, en veillant aux diametres des orifices et, à l'absence de restriction de débit.
nombre de voies - combien de vannes doivent être définies pour un processus donné. Une certaine "redondance" doit-elle être prévue en cas d'expansion future ?
environnement - comme pour la vanne, le collecteur peut avoir besoin de fonctionner, ou d'être protégé, dans un environnement de travail hostile.
Types de vannes et de collecteurs en ligne ?
Comme mentionné ci-dessus, il existe différents types de distributeurs disponibles pour répondre aux différentes exigences des applications. Un distributeur à tiroir fait partie d'une famille plus générale appelée distributeurs "tout ou rien" ; ils sont appelés ainsi car, le mécanisme du tiroir se déplace entre les entrées et les sorties, sa position contrôlant l'acheminement du débit d'air.
Le tiroir profilé prend place à l'intérieur d'un alésage métallique usiné, le joint entre les surfaces est essentiel pour minimiser les fuites. Dans un système résilient mais plus doux (joint souple), des bagues d'étanchéité élastiques (mais plus souples par rapport au métal) sont utilisées. Les joints sont fixés au tiroir mobile en une seule option et c'est ce qu'on appelle l'étanchéité dynamique ; en étanchéité statique, les joints sont maintenus dans le corps du distributeur et le tiroir se déplace à travers eux.
Un deuxième système (sans joint) repose sur le fait que la tolérance entre les surfaces du tiroir métallique et de l'alésage métallique est si précise que des joints plus souples sont inutiles (principe du "palier à air").
L'option de joint souple offre un débit plus élevé et, des taux de fuite plus faibles que le système sans joint ; cependant, le système sans joint a une durée de vie beaucoup plus longue - le joint souple a généralement 30 à 50 millions de cycles contre 250 à 300 millions de cycles pour le système sans joint - ce dernier pouvant également fonctionner à des taux de cycle plus rapides et à des pressions de fonctionnement plus élevées.
On parle aussi de normalement fermé ou normalement ouvert. Le terme "normal" fait référence au fonctionnement de la vanne en l'absence de toute influence extérieure. Ainsi, une vanne normalement fermée (N/C) bloquera le débit dans sa position de repos ; le contraire est vrai pour une vanne normalement ouverte (N/O) (notez que c'est le contraire pour l'interrupteur électrique).
La "normale" pour une vanne 5/3 est la position médiane ; ici, trois options sont possibles. APB signifie "All Ports Blocked" - les 5 orifices sont fermés ; COE "Centre Open Exhaust" signifie que l'alimentation est bloquée et que les orifices de sortie sont évacués. Enfin, COP "Centre Open Pressure" signifie que l'orifice d'alimentation est connecté aux deux sorties avec les échappements bloqués.
Quelles sont les applications standards d'une vanne en ligne et d'un collecteur ?
Les vannes sont utilisées dans une multitude d'applications industrielles. Comme nous l'avons dit, la fonction des vannes est de contrôler les composants en aval, généralement un vérin. Par exemple, un distributeur 3/2 sera utilisé pour commander un vérin à simple effet et un distributeur 5/2 un vérin à double effet. Dans le cas où un processus ne nécessite qu'un fonctionnement peu fréquent du vérin, un robinet normalement fermé sera utilisé ; cela garantit que le système reste sans pression en dehors des cas où une force est nécessaire.
Si un processus nécessite plusieurs vannes, il est efficace d'utiliser un collecteur pour monter le nombre de vannes nécessaires ; cette "centralisation" est particulièrement utile si les vannes doivent être logées dans une enceinte pour des raisons environnementales.
Ai-je besoin d'autres éléments pour utiliser une vanne en ligne et un collecteur ?
Des raccords et des tubes seront nécessaires en fonction de la taille de filatage de la vanne utilisée. Il est recommandé d'installer des silencieux sur les orifices d'échappement. Lorsqu'il s'agit de concevoir un nouveau système, il existe une grande variété de vérins et, d'équipements de préparation d'air.