Doubleaction versus actionneurs pneumatiques à retour de ressort

Dans les chaînes de production automatisées, les vannes doivent souvent se fermer automatiquement en cas de panne de courant ou de défaillance de l'alimentation en air afin d'éviter les fuites de matières dangereuses. Cette exigence critique met en évidence les différences fondamentales entre les différents types d'actionneurs pneumatiques. Cet article fournit une analyse complète des actionneurs pneumatiques à double effet (DA) et à ressort de rappel (SR), en examinant leurs caractéristiques fonctionnelles, leurs méthodes de contrôle et leurs scénarios d'application afin d'aider les ingénieurs à sélectionner les systèmes de contrôle de vannes appropriés.

1. Introduction : Le rôle des actionneurs pneumatiques dans le contrôle des vannes

Les actionneurs pneumatiques sont des dispositifs de commande de vannes largement utilisés dans l'automatisation industrielle qui utilisent l'air comprimé comme source d'énergie pour ouvrir, fermer ou réguler les vannes. En fonction de leurs principes de fonctionnement, les actionneurs pneumatiques peuvent être classés en types à double effet ou à simple effet (à ressort de rappel). La sélection de l'actionneur approprié est cruciale pour garantir les performances, la sécurité et la fiabilité du système de contrôle des vannes. Cet article se concentre sur les différences entre les actionneurs pneumatiques à double effet et à ressort de rappel et fournit des recommandations de stratégie de contrôle correspondantes.

2. Actionneurs pneumatiques à double effet (DA) : Principes, caractéristiques et contrôle

La caractéristique déterminante des actionneurs pneumatiques à double effet est leur besoin d'air comprimé pour ouvrir et fermer les vannes. Cela signifie qu'une pression d'air externe est nécessaire pour les deux mouvements de la vanne.

Principe de fonctionnement

Les actionneurs à double effet contiennent deux chambres à air correspondant aux actions d'ouverture et de fermeture de la vanne. Lorsque l'air comprimé entre dans la chambre d'ouverture, le piston se déplace pour faire pivoter la tige de la vanne et ouvrir la vanne. Lorsque l'air entre dans la chambre de fermeture, le piston se déplace dans la direction opposée pour fermer la vanne. La pressurisation et l'échappement alternés de ces chambres permettent un mouvement alternatif de la vanne.

Principaux avantages

• Haute précision de contrôle : L'ouverture et la fermeture sont contrôlées par la pression, ce qui permet un positionnement et une régulation précis de la vanne.
• Fonctionnement rapide : Par rapport aux actionneurs à ressort de rappel, les modèles à double effet offrent des temps de réponse plus rapides.
• Large applicabilité : Idéal pour les applications nécessitant une commutation fréquente et un contrôle précis, telles que la régulation du débit et le contrôle de la pression.

Méthode de contrôle standard

Les actionneurs à double effet sont généralement contrôlés par des électrovannes à 4 voies et 2 positions. Ces vannes comportent quatre orifices (une entrée d'air, deux sorties et un échappement) et deux positions de fonctionnement. En commutant la position de l'électrovanne, la direction du flux d'air comprimé change pour contrôler le fonctionnement de l'actionneur :

• Fermeture de la vanne : L'électrovanne passe à la première position, dirigeant l'air vers l'orifice "B" de l'actionneur pour fermer la vanne tout en évacuant l'air de l'orifice "A".
• Ouverture de la vanne : L'électrovanne passe à la deuxième position, dirigeant l'air vers l'orifice "A" pour ouvrir la vanne tout en évacuant l'air de l'orifice "B".

3. Actionneurs pneumatiques à ressort de rappel (SR) : Principes, caractéristiques et contrôle

Les actionneurs à ressort de rappel utilisent de l'air comprimé pour ouvrir les vannes tout en s'appuyant sur des ressorts internes pour les fermer. En cas de perte de pression d'air, la vanne se ferme ou s'ouvre automatiquement en fonction de la conception du ressort.

Principe de fonctionnement

Les actionneurs à ressort de rappel contiennent une chambre à air et un ressort. L'air comprimé entrant dans la chambre surmonte la résistance du ressort pour ouvrir la vanne. Lorsque la pression d'air disparaît, le ressort libère de l'énergie pour fermer la vanne. Ce mécanisme de sécurité garantit le repositionnement automatique de la vanne en cas de défaillance de l'alimentation en air.

Principaux avantages

• Sécurité accrue : Ramène automatiquement les vannes à des positions de sécurité prédéfinies (généralement fermées) en cas de panne d'air, évitant ainsi les accidents.
• Coûts de maintenance réduits : Une structure plus simple réduit les besoins de maintenance.
• Haute fiabilité : Les mécanismes à ressort garantissent un fonctionnement constant dans diverses conditions.

Méthode de contrôle standard

Les actionneurs à ressort de rappel sont généralement contrôlés par des électrovannes à 3 voies et 2 positions avec trois orifices (une entrée d'air, une sortie et un échappement) et deux positions de fonctionnement :

• Fermeture de la vanne : L'électrovanne reste normalement fermée (NF), reliant l'entrée à l'échappement tandis que l'orifice "A" de l'actionneur évacue l'air, permettant au ressort de rappel de fermer la vanne.
• Ouverture de la vanne : L'électrovanne passe en position ouverte, reliant l'entrée à l'orifice "A" pour surmonter la résistance du ressort et ouvrir la vanne.

4. Montage direct des électrovannes Namur

Pour une installation et une maintenance simplifiées, de nombreux actionneurs pneumatiques sont équipés d'interfaces Namur qui permettent le montage direct des électrovannes Namur sans tuyauterie supplémentaire. Cette interface pneumatique standardisée réduit les risques de fuite et améliore la fiabilité du système.

5. Sélection du mode de défaillance de l'actionneur à ressort de rappel

Les actionneurs à ressort de rappel standard sont généralement configurés pour se fermer en cas de perte d'air. Cependant, certaines applications peuvent nécessiter des configurations à ouverture en cas de défaillance. Ces configurations spécialisées doivent être spécifiées lors de la commande.

6. L'orifice "B" dans les actionneurs à ressort de rappel

Les actionneurs à ressort de rappel comprennent souvent un orifice "B" qui reste inutilisé dans les applications standard. Cet orifice sert à des fins spécialisées telles que l'échappement auxiliaire ou des exigences de contrôle uniques. En utilisation standard, cet orifice doit rester dégagé pour assurer un fonctionnement correct.

7. Analyse des applications et directives de sélection

Lors du choix entre les actionneurs à double effet et à ressort de rappel, tenez compte des facteurs suivants :

• Exigences de sécurité : Pour la manipulation de matières dangereuses, privilégiez les actionneurs à ressort de rappel qui se ferment automatiquement en cas de défaillance.
• Besoins de précision de contrôle : Les actionneurs à double effet permettent un positionnement et une régulation plus précis.
• Vitesse de fonctionnement : Les modèles à double effet offrent des capacités de commutation plus rapides.
• Considérations de maintenance : Les actionneurs à ressort de rappel ont généralement des coûts de maintenance plus faibles.
• Fiabilité de l'alimentation électrique : Les actionneurs à double effet conviennent aux environnements avec une alimentation électrique stable, tandis que les modèles à ressort de rappel s'adaptent mieux aux alimentations électriques peu fiables.

8. Conclusion

Les actionneurs pneumatiques à double effet et à ressort de rappel offrent chacun des avantages distincts pour différentes applications. La sélection nécessite une évaluation minutieuse des exigences de sécurité, de la précision du contrôle, de la vitesse de fonctionnement, des coûts de maintenance et de la fiabilité de l'alimentation électrique. Cette analyse permet aux ingénieurs de prendre des décisions éclairées qui optimisent les performances, la sécurité et la fiabilité du système de contrôle des vannes.