Les technologies pneumatique/hydraulique

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1 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 1/11 Les technologies pneumatique/hydraulique (cours) INTRODUCTION NOTIONS PRINCIPALES Les technologies pneumatiques fonctionnent grâce à l énergie d un gaz comprimé, très souvent l air comprimé, autour de 10 bars (1 bar = 10 5 Pa pression atmosphérique). Les technologies hydrauliques fonctionnent grâce à l énergie d un liquide, souvent l'huile, sous une pression de l'ordre de 200 bars, donc avec des puissances nettement supérieures à la technologie pneumatique, mais pour un coût de mise en œuvre supérieur aussi. Bien que la technologie des circuits hydrauliques soit différente de celle des circuits pneumatiques, le principe et la schématisation sont identiques. Débit et puissance : Débit volumique, en m 3 /s : Q moyen = Volume déplacé / durée Q instantané = dvolume / dt Le débit peut aussi être massique (en kg/s). Puissance d un fluide : P = Q.p P en W ; Q : débit, en m 3 /s ; p : pression, en Pa. Des pertes de puissance (diminution de la pression) sont observées dans les conducteurs (tuyaux) et sont appelées «pertes de charge». De plus, les systèmes pneumatiques/hydrauliques amènent à une diminution de la pression à leur sortie, donc une consommation de puissance. Les différents constituants penumatiques/hydrauliques font partie de la chaine d énergie des système qu ils composent : Description d un système basé sur l énergie pneumatique/hydraulique

2 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 2/11 A. SOURCE D'ENERGIE (alimenter) Les traits représentent des canalisations : Les points sont des connexions : Le schéma d'une source de pression quelconque est : Après utilisation, la pression de l'air comprimé a baissé et on le rejette dans l'atmosphère via un échappement : Retour En hydraulique, l'huile est récupérée et retourne au bac. Un COMPRESSEUR est un composant dont l'entrée est une énergie mécanique rotative et dont la sortie est de l'air comprimé Pour l'hydraulique, les triangle blancs sont remplacés par des noirs. Groupe de compression pneumatique

3 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 3/11 B. ACTIONNEURS (convertir) B.1) Un VÉRIN est un moteur linéaire pneumatique ou hydraulique : Vérin à double effet (VDE) : Orifice arrière Orifice avant Tige Fond Chambre arrière Cylindre Piston Chambre avant Schéma normalisé Pour obtenir le déplacement du piston et de la tige vers la droite (sens "sortie"), il faut mettre la chambre arrière en pression et la chambre avant à l'échappement (et inversement pour déplacer vers la gauche (sens "rentrée"). Le vérin à double effet peut exercer un effort dans le sens sortie et rentrée de tige. Sortie de tige Rentrée de tige ff

4 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 4/11 Vérin à simple effet (VSE) : La chambre avant d'un VSE est toujours à la pression atmosphérique. Pour obtenir le déplacement du piston et de la tige vers la droite (sens "sortie"), il faut mettre la chambre arrière en pression. L'effort n'est exercé que dans le sens "sortie". Pour rentrer la tige, il faut mettre la chambre à l'échappement. Ces vérins sont réservés aux applications de faible puissance et de faible vitesse. B.2) Un MOTEUR est un actionneur rotatif à entrée pneumatique, à sortie mécanique rotative : Alimentation pneumatique Sortie mécanique Simple sens Double sens Autres actionneurs pneumatiques : VENTOUSES, SOUFFLETTES

5 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 5/11 C. PRE-ACTIONNEURS (distribuer) Les pré-actionneurs pneumatiques sont des distributeurs. Un DISTRIBUTEUR est un composant servant à commuter les voies de passage de l'air comprimé. Il est à plusieurs positions. Chaque position est symbolisée par un carré contenant des flèches représentant les connexions pneumatiques. Par exemple, pour faire sortir la tige d'un VDE : Pour faire sortir la tige : Distributeur en position "sortir tige" Distributeur en position "rentrer tige" Le fonctionnement de ce même composant dans les deux positions ci-dessus est représenté par deux cases différentes. Le distributeur sera dit "à deux positions" et représenté par les deux cases jointives. La case correspondant à la position effective est dite "case travail" ; elle est représentée devant les 4 orifices conduisant au vérin, à l'admission et à l'échappement. L'autre est dite "case repos". Case "travail" Case "repos" Case "repos" Case "travail" Ce distributeur est un 4/2 : 4 orifices, 2 positions.

6 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 6/11 Distributeur 5/2 : Le fonctionnement extérieur est identique à celui du 4/2, mais la technologie interne est différente. Distributeur 3/2 pour un VSE : Puissance Hors puissance Distributeurs à trois positions (la position supplémentaire est le "centre") 4/3 à centre fermé 5/3 à centre fermé 5/3 à centre ouvert

7 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 7/11 Bloqueurs 2/2 : La même fonction de blocage de la tige peut être obtenue par un 4/2 associé à deux bloqueurs 2/2 plus proches du vérin (voire implantés sur le vérin lui-même). Le volume d'air, et donc l'élasticité mis en jeu dans l'opération d'arrêt de la tige sont diminués. Cela limite également le nombre des composants standards. Ces bloqueurs sont commandés par la pression de la chaine d énergie. Si celle-ci devient trop petite, les bloqueurs «bloquent» la pression. Pilotage des distributeurs : Un distributeur comporte un sous-ensemble qui assure le changement de position, et qui s'appelle pilotage. Le signal, envoyé dans ce sous-ensemble, qui provoque ce changement de position s'appelle signal de pilotage. On représente les pilotages sur les cotés des symboles des distributeurs. Pilotage manuel à bouton poussoir par galet Pilotage mécanique par ressort Pilotage pneumatique par commande directe Pilotage hydraulique par commande directe Pilotage électrique par électro-aimant

8 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 8/11 Exemples : 4/2 à double pilotage pneumatique : 4/2 à simple pilotage pneumatique : 5/3 à centre fermé à double pilotage électro-pneumatique à retour au centre par ressort :

9 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 9/11 D. CAPTEURS (acquérir) 3/2 à simple pilotage mécanique : Vers Partie Commande Vers Partie Commande Capteur 3/2 à Etablissment decircuit (EC) Capteur 3/2 à Coupure decircuit (CC) Lorsqu'il est enclenché (c'est à dire piloté), le 3/2 à EC délivre un signal à la Partie Commande, de pression égale à la pression atmosphérique, et de valeur logique "vraie" ou "1". Lorsqu'il est non piloté, la canalisation est mise à la purge, faute de quoi le signal transmis resterait à 1. Le 3/2 à CC a le comportement inverse. Vers PC Capteur à fuite : l'augmentation de pression Fuite due à l'obturation de la fuite est amplifiée dans le Relais relais et l'information est transmise à la Partie Commande. Capteur fin de course de vérin à chute de pression : La contre-pression d'échappement e, p.e _ n'est à zéro que si la tige du vérin est en butée vers la droite, la chambre avant étant à l'échappement. La Piquage p p & e pression d'alimentation p est détectée par sécurité juste derrière le piston lorsqu'il est en fin de course de sortie. Contre-pression d'échappement e La fonction logique "inhibition" & qui sera étudié ultérieurement, délivre à la Partie Commande l'information p. e ("p et non e").

10 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 10/11 E. CONDITIONNEMENT ET ACCESSOIRES Une vanne (nom technique d'un robinet) a pour schéma : La pression de la source est diminuée jusqu'à la pression d'utilisation ( 6 bars) par un limiteur de pression : Pilotage Orifice de piquage La pression de pilotage augmente Surpression Réglage Retour par ressort Le symbole descend La flèche horizontale représente un élément mobile autorisant le passage d'air. Cet élément est actionné d'un côté par une pression de pilotage, alimentée par un orifice de piquage sur la canalisation aval. L'élément est actionné de l'autre côté par un ressort réglable (la flèche oblique indique un composant réglable dans la plupart des techniques). Une augmentation de la pression en aval du limiteur de pression et donc dans le pilotage déplace l'élément mobile (schématisé par le déplacement de la flèche horizontale), ce qui diminue la pression en aval. Ce composant est un système asservi. Un composant presque identique peut être utilisé en limitant la pression du circuit amont. Son aval est alors un échappement vers la pression atmosphérique. Circuit amont Echappement

11 PTSI SII - Technologies pneumatique et hydraulique Cours Page 11/11 La pression est affichée par un manomètre : L'air comprimé doit être filtré et lubrifié par brouillard d'huile pour que les composants fonctionnement correctement : Filtre Lubrificateur Les trois composants ci-dessus peut se schématiser par un mano-détendeur-lubrificateur Un clapet anti-retour impose un sens unique d'écoulement du fluide : Sens de circulation autorisé Sens de circulation interdit Le réducteur de débit est un simple étranglement Réducteur de Débit (RD) RD réglable Réducteur de Débit unidirectionnel (RDU) Le RDU peut servir entre autres à régler les vitesses de sortie et de rentrée d'un vérin par le réglage de la contre-pression d'échappement :