Régulation de la vitesse - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Régulation de la vitesse

Souvent, dans les installations industrielles, il est nécessaire de contrôler la vitesse de sortie ou de rentrée de la tige d'un vérin pour accomplir un travail.

Vous savez par ailleurs que les gaz sont expansibles et que cette caractéristique a pour effet de créer une grande vitesse de mouvement de la tige d'un vérin, surtout lorsqu'il est sans charge. Pour contrer cet effet, il suffit de contrôler le débit d'air qui entre ou qui sort d'un vérin à l'aide d'un dispositif réglable.

Selon les exigences du fonctionnement, sur le circuit de puissance, entre distributeur et vérin, des auxiliaires sont généralement nécessaires pour permettre :

- le réglage de la vitesse du vérin, dans chacun des sens de déplacement ;

- l'intégration de fonctions de sécurité, par blocage du vérin ou par purge de ses pressions d'air.

Pour toutes ces fonctions, l'implantation au plus près du vérin est la plus efficace. C'est pourquoi les auxiliaires sont prévus pour s'implanter, en général, directement sur les orifices de raccordement du vérin en lieu et place des raccords qu'ils intègrent.

Les régleurs de vitesse :

La tige du vérin pneumatique 1C se déplace selon 1C+ sous l'action de la différence des pressions entre chambre amont et chambre aval.

La vitesse de mouvement 1C+ est déterminée par la vitesse de purge de l'air contenu dans la chambre aval, figure 3.25a. Le régleur de vitesse laisse passer l'air à plein débit dans le sens d'admission, le clapet anti-retour est ouvert. Il régule le débit d'air, et donc la vitesse du mouvement du vérin, dans le sens d'échappement grâce à la restriction réglable ; l e clapet anti-retour est fermé, figure 3.25b.

Afin que le vérin ne "broute" pas et que la vitesse de déplacement soit constante, il est préférable que le régleur de vitesse soit au plus près du vérin.

Figure 3.25    Principe de réglage de vitesse d'un vérin à double effet :

Silencieux

Le silencieux est un composant utilisé pour atténuer le bruit provoqué par l'air qui s'échappe de l'orifice d'un vérin, d'un moteur pneumatique ou par la sortie d'un distributeur. Le silencieux peut être constitué d'un tube à multiples orifices dans lequel un matériau absorbant est utilisé pour atténuer le bruit du passage de l'air. La figure ci-dessous présente un silencieux à deux chambres.

Ce silencieux est composé de deux chambres séparées l'une de l'autre. L'air doit passer dans une première chambre perforée puis circule vers la sortie par d'autres orifices de la deuxième chambre avant d'atteindre l'air libre. Il est possible d'ajouter, dans la deuxième chambre, un matériau absorbant afin d'atténuer le bruit au maximum.

Une autre technologie consiste à faire passer l'air qui s'échappe au travers d'un élément en bronze fritté poreux qui ralentit le flux (figure 3.26b).

On peut dire que le silencieux est à l'origine du principe de la régulation de la vitesse, car il agit comme une restriction au passage de l'air. Néanmoins, un silencieux de qualité doit seulement atténuer le bruit et ne pas s'opposer au passage de l'air à évacuer.

Clapet anti-retour

Le clapet anti-retour a la particularité de laisser circuler l'air dans une direction et de le bloquer en sens inverse.

Le pointeau (1) du clapet anti-retour (2) maintenu par un ressort (3) se soulève de son siège lorsque la force créée par la pression de l'air est plus grande que celle du ressort (3).

Si la circulation de l'air de 1 vers 2 est interrompue, la force du ressort (3) ramène le pointeau du clapet sur son siège. D'autre part, la forme du clapet rend impossible la circulation de l'air de 2 vers 1.

Figure 3.27    Clapet anti-retour.

Sur certains modèles, une simple bille remplace le clapet de forme conique. De plus, une flèche sur le boîtier du composant indique le sens de la circulation d'air.

Clapet anti-retour piloté

Les versions pilotées autorisent une circulation en sens inverse en cas d'activation. La figure suivante vous présente ce type de clapet anti-retour et une application.

Clapet anti-retour piloté :

Principe de fonctionnement

L'appareil est vissé directement dans l'un des orifices du vérin. L'air comprimé s'écoule librement dans la chambre du vérin par l'orifice P actionnant le clapet de l'orifice A.

Une fois la course du vérin exécutée ou en cas de rupture d'une tuyauterie, le capot se referme et empêche la tige F de rentrer. Le déverrouillage s'effectue par l'orifice Z, qui supprime la fonction d'anti-retour.

Un réducteur de débit peut être installé en amont de l'orifice P.

Réducteur de débit

Avec la plupart des actionneurs, on applique la technique de la réduction de la vitesse. Cette réduction de la vitesse est assurée par des réducteurs de débit installés entre le pré-actionneur et l'actionneur. Ainsi, on peut contrôler la vitesse de sortie ou de rentrée de la tige d'un vérin ou la vitesse de rotation d'un moteur pneumatique.

Étranglement non réglable

Il s'agit d'un dispositif muni d'un étranglement non réglable qui limite le débit d'air (figure 3.29a). Que l'air arrive d'un côté ou de l'autre de l'étranglement, le débit d'air est le même.

Ce dispositif permet donc de régler la vitesse de l'actionneur à une valeur identique dans les deux sens de fonctionnement (sortie et rentrée de la tige d'un vérin, marche avant ou arrière d'un moteur).

Étranglements non réglables :

Si l'on ajoute, à l'intérieur du bâti, un clapet anti-retour en parallèle avec l'étranglement, on peut régler le débit d'air dans un seul sens. En sens inverse, le clapet se soulève et laisse passer l'air librement, comme le montre la figure 3.29b.

Un réducteur de débit muni d'un clapet anti-retour permet donc d'obtenir des vitesses de fonctionnement différentes dans un sens et dans l'autre (sortie lente et rentrée rapide de la tige d'un vérin, par exemple).

Étranglement réglable

A l'instar des réducteurs de débit non réglables, il existe deux sortes d'étranglements à réglage manuel :

l'étranglement réglable pour contrôler la vitesse de l'actionneur dans les deux sens (réducteur de débit bidirectionnel, figure 3.30 a et b.

l'étranglement réglable avec clapet anti-retour pour contrôler la vitesse de l'actionneur dans un seul sens (réducteur de débit unidirectionnel), figure 3.30 c et d.

Figure 3.30    Étranglement réglable.

La figure 3.30 présente une vue en coupe de ces deux réducteurs de débit. Certains modèles sont spécialement conçus pour être installés sur un pupitre de commande, de manière à permettre le réglage de la vitesse de l'actionneur au besoin.

Pour une meilleure efficacité du réglage les régleurs de vitesse s'implantent sur les orifices du vérin. Pour l'exemple que présente la figure 3.31 la restriction du passage de l'air d'échappement se règle grâce à une vis pointeau verticale ; et l'anti-retour est assuré par une jupe en élastomère. Il obstrue les orifices de plein passage dans le sens d'échappement.

Figure 3.31    Régleur de vitesse implanté sur vérin.

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