COMPOSNTS D UTOMTISME Index Guide de raccordement pneumatique Pages Le système de raccordement pneumatique Parker 2-3 Filetages usuels de raccordement Filetages BSPP et BSPT 4 Filetage métrique ISO 5 Filetage UNF 6 Filetage NPT 7 L'étanchéité des filetages Filetages cylindriques 8 Filetages coniques 9 Raccords et corrosion Traitement de l'air 10 Compatibilité des métaux 11 Tuyaux pneumatiques Tube polyamide/tube PEB 12 Tube polyuréthane 13 Tuyauteries flexibles 13 à 15 Tubes cuivre et acier 15 Eléments de calcul Pertes de charge 16 Pertes de charge 17 Choix d'un diamètre de passage 18 Temps de réponse d'un vérin 19 Temps d'admission d'air 19 Débit maximal recommandé 20 Résistance des raccords de forme 20 Consommation d'air 20-21 Fuites 21 Recommandations pour raccorder une machine 22 à 25 Contrôle pneumatique Vérins, raccords à fonction intégrée 26-27 (régleurs de vitesse, bloqueurs, purgeurs, silencieux) Raccordements pour systèmes pneumatiques Raccords instantanés 28 Connecteurs 29 Glossaire 30-31 Symboles pneumatiques 32 à 34 Choix des profils 35 1
Le système de raccordement pneumatique Parker : Depuis plus de 60 ans, Parker étudie, fabrique et diffuse la gamme la plus complète au monde de composants destinés à la circulation, au contrôle et à la mise en œuvre de l énergie des fluides. Les produits plus particulièrement destinés au raccordement des systèmes basse et moyenne pressions répondent pratiquement à toutes les utilisations en terme de tuyauteries à raccorder, de fluides à véhiculer ou d applications spécifiques. Ce manuel n a d autre prétention que de donner aux concepteurs de bureaux d études ou aux personnes chargées de la mise en œuvre des circuits, un rappel de données de base, d éléments de calcul ou de conseils d installation, certainement bien connus des professionnels, mais qui présentent l intérêt d être orientés dans le domaine du raccordement pneumatique. En tant que tel il a ses qualités et ses limites. Il apporte en outre une contribution complémentaire au souci permanent de recherche de la qualité dans un sens de service accru aux utilisateurs actuels ou futurs, de produits Parker. Le système de raccorde EO Ermeto Original: Raccords à bague haute pression, raccords acier pour tube acier avec étanchéité par joint souple ainsi que des tubes en cuivre et en polyamide. tube plastique tube cuivre tube plastique Tuyaux et raccords Push-Lok : basse pression, tuyau auto-serrant. ssemblage sans collier de serrage ou outillage Metrulok : raccord à bague semiinstantané pour tubes plastiques ou cuivre et tuyauteries flexibles. tube cuivre Soufflette : avec ou sans sécurité Coupleurs rapides : débit admissible de 550l/min à 3500 l/min
ment pneumatique Parker Prestolok micro : raccord instantané pour applications micro pneumatiques utilisé avec des tubes polyamide et polyuréthane. Vannes à boisseau : large gamme pour applications pneumatiques. Prestolok 2 : raccord instantané à corps thermoplastique avec cape de protection pour tube en polyamide et polyuréthane. Prestolok : raccord instantané à corps laiton pour tube calibré en polyamide polyuréthane et tube cuivre. Prestoweld 2 : raccord résistant aux projections incandescentes. Pneumo-Tube Tube simple et faisceaux de tubes en thermoplastique PL : raccord 2 pièces pour tous types de tube souple.
Les filetages usuels de raccordement Filetages gaz BSP BSPP Mini pour mâle conique BSPT conicité 6,25 % étanchéité sur le filetage par ruban PTFE ou pâte BSPP étanchéité par joint cuivre, alu, composite Filetages Gaz - BSPP et BSPT Ces filetages à profil Whitworth, angle du filet 55 sont le plus couramment utilisés en pneumatique. Le filetage mâle peut être cylindrique ou conique mais il se monte généralement dans le même taraudage cylindrique : - mâle cylindrique BSPP : étanchéité par rondelle joint. Portée de joint usinée sans marques d'outil longitudinales ou en spirales, légères marques concentriques acceptables. - mâle conique BSPT : étanchéité dans le filet, produit d'étanchéité indispensable. Il est admis, pour les applications pneumatiques, qu'un raccord mâle conique BSPT BS 21 se monte dans un taraudage BSPP DIN 3852. Dans certains cas exceptionnels, le taraudage peut être conique. Normes de référence : Filetage BSPP : ISO 228-1 BS2779 DIN 3852-2 - Forme,B,E NF E 03-005 BSPP BSPT Filets/ d 1 l 2 d 4 a 1 l 1 b 1 b 2 pouce nominal min. max. max. min. min. Rs 1/8 R 1/8 28 9,73 3,97 15 1 8 8 5,5 Rs 1/4 R 1/4 19 13,16 6,05 19 1,5 12 12 8,5 Rs 3/8 R 3/8 19 16,66 6,35 23 2 12 12 8,5 Rs 1/2 R 1/2 14 20,95 8,16 27 2,5 14 14 10,5 Rs 3/4 R 3/4 14 26,44 9,2 33 2,5 16 16 13,0 Filetage BSPT : ISO 7 BS 21 DIN 3852-2 - Forme C NF E 03-004 Eléments mâles et taraudages DIN 3852, forme X, Z Rs 1 R 1 11 33,25 10,39 40 2,5 18 18 - Rs 1.1/4 R 1.1/4 11 41,91 12,7 50 2,5 20 20 - Rs 1.1/2 R 1.1/2 11 47,80 12,7 56 2,5 22 22 - Note : Les lettres Rs de la désignation d'un filetage ou d'un taraudage correspondent à BSPP (parallèle), la lettre R correspond à BSPT (conique). 4
Les filetages usuels de raccordement Filetages métriques ISO 6149 étanchéité par joint torique ISO 261 étanchéité par joint circulaire (cuivre, alu, composite, etc.) Filetages métriques C'est un filetage au profil ISO, angle du filet 60. Employés souvent en pneumatique car ils permettent l'emploi de petits filetages, particulièrement M5 et M3*. Ils sont très utilisés dans l'industrie automobile. Il existe deux formes d'étanchéité pour les filetages métriques : 1. Joint torique : conforme à la norme ISO 6149, 2. Joint circulaire : conforme aux normes ISO 261 et 262. Normes de référence : Joints circulaires : ISO R261 et R262 DIN 3852 - Forme NF E03-013 Joints toriques : ISO 6149 DIN 3852 - Forme F Joints : DIN 7603 NF E21-351 Orifices : DIN 3852 - Partie 3 * Les filetages M3 ne sont pas inclus dans la norme ISO. d 1 l 1 f g d 3 d 5 α b 2 a 2 Joint M3x0,5** 3,25 - - 6,5 6,5-4,0 1,0 - M5x0,8** 8,0 1,5 3,80 14 6,35 12 8,0 1,0 3,6x1,5 M8x1 10,0 1,5 6,55 17 9,10 12 10,0 1,0 6,2x1,5 M10x1 10,0 1,5 8,55 20 11,1 12 10,0 1,0 8,2x1,5 M12x1,5 11,5 2,3 9,85 22 13,8 15 11,5 1,5 9,4x2,1 M14x1,5 11,5 2,3 11,85 25 15,8 15 11,5 1,5 11,4x2,1 M16x1,5 13,0 2,3 13,85 27 17,8 15 13,0 1,5 13,4x2,1 M18x1,5 14,5 2,3 15,85 29 19,8 15 14,5 2,0 15,4x2,1 M20x1,5** 14,0 2,3 17,85 32 21,8 15 14,0 2,0 17,4x2,1 M22x1,5 15,5 2,3 19,85 34 23,8 15 15,5 2,0 19,4x2,1 ** Non ISO 6149 5
Les filetages usuels de raccordement Filetage UNF Filetage UNF ppelé aussi "filetage ISO en pouces", il est généralement utilisé en hydraulique. C'est un filetage d'origine américaine ayant un angle du filet à 60. Les parties mâle et femelle sont toujours cylindriques. L'étanchéité se fait par joint torique. Exemple de désignation : 3/8-24-UNF 2B 3/8 = dimension 24 = nombre de filets au pouce = filetage mâle B = filetage femelle 1 = faible précision 2 = applications courantes 3 = haute précision Normes de référence : SEJ514 (filetages mâles) SEJ1926 (taraudages) ISO 725 - DIN 3852 Diamètre d 1 d 3 d 5 b 1 a 1 f g l 1 α Joint torique et nombre Module min. min. Ø Ø de filets au pouce int. tore 5/16-24 UNF -2 60 mm 7,94 17 9,1 10 1,6 1,6 6,35 7,54 6,07 1,63 12 pouce 0,310 0,672 0,358 0,390 0,062 0,063 0,250 0,297 0,239 0,064 3/8-24 UNF -3 7/16-20 UNF -4 1/2-20 UNF -5 9/16-18 UNF -6 3/4-16 UNF -8 7/8-14 UNF -10 1.1/16-12 UN -12 1.3/16-12 UN -14 1.5/16-12 UN -16 (8/16 = 1/2 = 12,7 = DN12) mm 9,53 19 10,7 10 1,6 1,6 7,95 7,54 7,65 1,63 12 pouce 0,380 0,750 0,421 0,390 0,062 0,063 0,313 0,297 0,301 0,064 mm 11,11 21 12,4 11 1,6 1,9 9,25 9,14 8,92 1,83 12 pouce 0,440 0,828 0,487 0,450 0,062 0,075 0,364 0,360 0,351 0,072 mm 12,7 23 14 11 1,6 1,9 10,85 9,14 10,52 1,83 12 pouce 0,500 0,906 0,550 0,450 0,062 0,075 0,427 0,360 0,414 0,072 mm 14,28 23 15,6 13 1,6 2,1 12,24 9,93 11,89 1,98 12 pouce 0,560 0,969 0,616 0,500 0,062 0,083 0,482 0,391 0,468 0,078 mm 11,05 30 20,6 14 2,4 2,4 16,76 11,13 16,36 2,21 15 pouce 0,750 1,188 0,811 0,560 0,940 0,094 0,660 0,438 0,644 0,087 mm 22,22 34 23,9 17 2,4 2,7 19,63 12,7 19,18 2,46 15 pouce 0,870 1,344 0,942 0,660 0,940 0,107 0,773 0,500 0,755 0,097 mm 26,99 41 29,2 19 2,4 3,2 27,18 15,09 23,47 2,95 15 pouce 1,060 1,625 1,148 0,750 0,940 0,125 0,945 0,594 0,924 0,116 mm 30,15 45 32,3 19 2,4 3,2 27,18 15,09 26,59 2,95 15 pouce 1,190 1,765 1,273 0,750 0,940 0,125 1,070 0,594 1,047 0,116 mm 33,34 49 35,5 19 3,2 3,2 30,35 15,09 15 29,74 2,95 pouce 1,310 1,910 1,398 0,750 0,125 0,125 1,195 0,594 1,171 0,116 6
Les filetages usuels de raccordement Filetage NPT Engagement à la main Serrage à la clé Conicité 6,25% Filetage conique NPT C'est un standard américain correspondant à l'ancien filetage Briggs. Il est notamment utilisé dans les industries pétrolières et chimiques. ngle du filet 60. L'étanchéité est assurée dans le filet par le montage partie mâle conique dans taraudage conique (produit d'étanchéité indispensable). Dans l'appellation NPTF, le F signifie une différence d'usinage au niveau de la troncature des filets autorisant en théorie la réalisation d'étanchéité à sec sans addition de ruban PTFE ou pâte d'étanchéité. Normes de référence : SE J 476 - B2 NF E 03-061 Dénomination Filets d l 1 l 3 l 4 b 3 pouce Filets mm 1/8 27 10,48 4,10 3 2,82 9,97 6,92 1/4 18 14,00 5,79 3 4,23 15,10 10,02 3/8 18 17,42 6,10 3 4,23 15,26 10,33 1/2 14 21,71 8,13 3 5,44 19,85 13,57 3/4 14 27,12 8,61 3 5,44 20,15 14,50 1 11 1/2 33,88 10,16 3 6,63 25,01 16,79 1 1/4 11 1/2 42,59 10,67 3 6,63 25,62 17,30 1 1/2 11 1/2 48,66 10,67 3 6,63 26,04 17,30 7
L étanchéité des filetages Les filetages cylindriques Leur étanchéité s'obtient en général à l'aide d'un joint sous tête. Joints plats Ils peuvent être en cuivre, aluminium, fibre imprégnée ou non, plastique, imperdables, etc Leur couple de serrage ne doit pas être trop important sous peine d'écraser le joint jusqu'à son fluage. Souvent 1/4 de tour est suffisant après la mise en contact. Joints composites (bagues BS) Lèvre synthétique surmoulée sur un support acier. Réutilisables, ils tolèrent mieux les mauvais états de surface et défauts d'équerrage de la portée de joint. Joints toriques En fonction de la configuration de l'orifice de raccordement, étanchéité à l aide d'un joint torique avec ou sans rondelle anti-écrasement. Joint captif Le joint torique est intégré au raccord, il en résulte un alignement parfait. Pour les filets au pas métrique, cette méthode d'étanchéité est utilisée sur des orifices selon ISO 261/262, ISO 6149 et DIN 3852. 8
L étanchéité des filetages Les filetages coniques L'étanchéité est assurée sur le filet. Pour cela un produit d'appoint est nécessaire sur la surface externe du raccord mâle. Le ruban PTFE L'enrouler autour du filetage mâle sur une ou deux épaisseurs, pas plus. Il ne faut pas en mettre vers l'avant du filet, car il ne sert à rien à cet endroit et, au moment du vissage, des morceaux de PTFE coupés peuvent partir dans les canalisations et perturber le fonctionnement des distributeurs, séquenceurs, etc. Produits d'étanchéité à l'état liquide ou visqueux - pâtes ou mastics à polymérisation - liquides se solidifiant par évaporation - résines anaérobies (durcissement sans contact avec l'air) C'est ce troisième produit qui est principalement utilisé sur les filetages. près assemblage, la polymérisation se fait sans retrait sous l'action catalytique du métal. Le démontage détruit le film étanche. Pour faciliter le démontage ultérieur, il est préférable d'utiliser des résines chargées au PTFE. Dans le cas d'utilisation sur des installations d'usage alimentaire, vérifier que le produit soit agréé. Il faut penser au temps de polymérisation avant la mise en marche, généralement une heure. Polymérisation totale en 24 heures. Les raccords prétraités Parker Le filetage reçoit d'origine une couche de poudre PTFE tenue par un liant acrylique. Cela remplace tous les autres produits, il suffit de monter le raccord tel quel. insi traité, le raccord peut-être réutilisé au moins 5 fois. 9
Raccords et corrosion La corrosion dans les circuits pneumatiques a des conséquences désastreuses : grippage des vérins, fuites, blocage des distributeurs, faible rendement, etc. Elle est due à l'action combinée de l'atmosphère et de la corrosion électrolytique, cette dernière est largement prédominante dans les systèmes pneumatiques. Dans le processus électrolytique, l'eau contenue dans l'air (taux d'humidité) joue le rôle d'électrolyte. L'action galvanique est le résultat de la différence de potentiel : - entre les métaux en contact (Fig. 1), - par différence de concentration de l'électrolyte (Fig. 2), - par oxygénation différentielle (Fig. 3 et 4) L'eau contenue dans l'air (taux d'humidité) sert d'électrolyte. insi, dans un simple assemblage par filetage, les trois effets se conjuguent. sens du courant voltmètre sens du courant solution saline à forte concentration d oxygène oxygène anode conducteur conductor cathode électrolyte en faible concentration (solution saline) électrolyte en forte concentration (solution saline) zone cathode rouille sens du courant électrolyte métal M anode cloison poreuse métal M cathode zone anode barre d acier ou autre métal solution saline à faible concentration d oxygène Fig. 1 - Différence de potentiel entre métaux Fig. 2 - Différence de concentration électrolytique Fig. 3 - Oxygénation différentielle air, oxygène rouille goutte de solution saline zone anode fort oxygénée cathode acier non traité zone anode moins oxygénée Fig. 4 - Principe de la corrosion par oxygénation différentielle 10
Raccords et corrosion Première règle : la compatibilité des métaux entre eux Tous les métaux n'ont pas le même potentiel de dissolution électrolytique. Lorsque deux métaux différents sont en contact, soit par assemblage, soit par revêtement, leur tendance à la corrosion galvanique sera d'autant plus grande que leur différence de potentiel sera élevée. Le métal qui est le plus négatif dans l'échelle des potentiels joue le rôle d'anode et se trouve attaqué. Exemple : - laiton sur cuivre = très faible corrosion - laiton sur zinc = forte corrosion - acier sur zinc = corrosion moyenne - acier sur cuivre = forte corrosion noter que l'inox actif (non passivé) a une différence de potentiel d'environ - 0,700 V contre - 0,240 V à l'état passivé et qu'il est assez fortement attaqué par le cuivre ou le laiton. La passivation, c'est l'oxydation du chrome contenu dans l'inox. Elle est automatique en quelques heures par seule exposition à l'air, à condition que la surface ne soit pas souillée ou recouverte par un quelconque produit. Une soudure, un usinage, une simple rayure, réactivent le métal et toute nouvelle souillure redevient incontrôlable. anodes cathodes Métal Potentiel de dissolution en volts lliage de magnésium G-3Z1-1,770 lliage de magnésium G-9-1,625 Zinc (dépôt électrolytique) - 0,975 lliage d'aluminium -Z4G (T35) - 0,905 lliage d'aluminium -Z8GU (plaqué Z2) - 0,900 luminium - 0,785 lliage d'aluminium -Z5GU (non plaqué) - 0,775 lliage d'aluminium -G3 (avec chrome) - 0,760 lliage d'aluminium -G5 (avec chrome) - 0,755 lliage d'aluminium -U4SG - 0,730 cier XC 18 S - 0,700 Cadmium (dépôt électrolytique) - 0,690 lliage d'aluminium -U4G - 0,585 Plomb - 0,535 Chrome (dépôt électrolytique) - 0,460 Etain - 0,425 Soudure d'étain - 0,400 Laiton U-Z15 NS - 0,360 lliage de titane 65-0,340 à - 0,285 Laiton U-Z33-0,250 Nickel chimique - 0,292 cier inoxydable 18/8 (passivé) - 0,240 Cuivre (99,9 %) - 0,230 Nickel - 0,175 Rhodium - 0,114 Platine 0 rgent + 0,150 Or + 0,400 partie corrodée partie protégée Deuxième règle : air comprimé sec L'eau joue le rôle d'électrolyte, et un rapport étroit existe entre l'humidité relative de l'air et la corrosion électrolytique. La masse de vapeur d'eau contenue dans l'air se mesure en grammes (g) par unité de volume d'air (1 m 3 ). La saturation de température ou point de rosée, est la température à laquelle l'humidité relative de l'air est de 100 %. La quantité de vapeur d'eau a une valeur maximale qui croit avec la température (voir tableau ci-contre). Le refroidissement suivant la saturation de température provoque la condensation sous forme de gouttelettes d'eau. La corrosion galvanique devient vraiment significative à partir d'un taux d'humidité de 50 %. Exemple : Pour un débit de 1000 Nm3/h d'air comprimé à 7 bar, un compresseur va absorber à température ambiante de 20 C et à un taux d'humidité moyen de 60 % : 10,3 kg d'eau par heure. 17,14 x 0,6 = 10,3 g/m 3 1000 Nm3 x 10,3 g = 10,3 kg d'eau à l'heure Cet exemple montre l'importance des sécheurs et refroidisseurs d'air en sortie de compresseur ainsi que l'implantation de points de purge. Quantité maximale d'eau contenue dans l'air à 100 % de taux d'humidité Température en C Point de rosée Quantité d'eau maxi. (saturation) g/m 3-30 -20-10 0 10 20 30 40 50 60 80 0,33 0,88 2,15 4,86 9,35 17,14 30,07 50 82,25 129 290 11
Tubes et flexibles pneumatiques Tube polyamide Les tubes polyamide calibrés sont obtenus par extrusion et sont conçus pour être utilisés avec nos raccords pneumatiques. Ces tubes sont fabriqués selon les tolérances des recommandations CETOP RP 54P/DIN 73378. Pour une utilisation continue à haute température, nous pouvons livrer, sur demande, des tubes protégés contre chaleur et lumière. vantages - Excellente tenue aux vibrations et à l'humidité, - Disponible en différentes couleurs pour une identification plus facile - Excellente résistance aux frottements, - Temps de pose rapide, - Sans expansion thermique. Caractéristiques techniques Pression de service La pression de service du tube polyamide est fonction de la température d'utilisation. Les pressions de service ci-dessous sont basées sur un facteur de 3:1 Pression de service (bar) Pression d éclatement (bar) Temp. C. Taille du tube 3 x 0,60 4 x 0,65 4 x 1 5 x 1 6 x 1 8 x 1 10 x 1 10 x 1,25 10 x 1,5 12 x 1 14 x 1,5 16 x 1,5-40 -20 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 27 27 27 27 22 19 17 15 14 13 12 10 21 21 21 21 18 15 14 12 11 10 9 8 39 39 39 39 32 28 25 22 20 18 17 14 29 29 29 29 24 21 19 17 15 14 13 10 24 24 24 24 20 17 15 13 12 11 10 8 17 17 17 17 14 12 11 10 9 8 8 6 13 13 13 13 11 10 9 8 7 6 6 5 18 18 18 18 15 13 11 10 9 8 8 6 22 22 22 22 18 16 14 13 11 10 10 8 22 22 22 22 18 16 14 13 11 10 10 8 11 11 11 11 9 8 7 6 6 5 5 4 15 15 15 15 12 11 10 9 8 7 7 5 Temp. C. Taille du tube 3 x 0,60 4 x 0,65 4 x 1 5 x 1 6 x 1 8 x 1 10 x 1 10 x 1,25 12 x 1 14 x 1,5 16 x 1,5-40 -20 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 81 81 81 81 67 58 52 46 42 38 36 29 64 64 64 64 53 46 41 37 33 30 28 23 116 116 116 116 96 83 74 66 60 54 51 42 87 87 87 87 72 63 56 50 45 41 38 31 71 71 71 71 59 51 45 40 37 33 31 25 52 52 52 52 43 37 33 29 27 24 23 19 40 40 40 40 33 29 26 23 21 19 18 15 53 53 53 53 44 38 34 30 27 25 23 19 33 33 33 33 27 24 21 19 17 16 15 12 45 45 45 45 37 32 29 26 23 21 20 16 39 39 39 39 32 28 25 22 20 18 17 14 Pour les compatibilités chimiques du tube polyamide, veuillez nous consulter (voir également la section Pneumo Tube - Tube simples et faisceaux de tubes en thermoplastique). Tube PEB (Polyéther Block mides) ssociation de polyéthers souples et de polyamides rigides. Différentes qualités existent, avec possibilité d'additifs de protection contre les ultraviolets, la température, l'électricité statique, pour utilisation alimentaire, etc. vantages du tube PEB Il a les mêmes avantages que le tube polyamide avec en plus : - plus de souplesse que le tube polyamide P 12, il concurrence avantageusement les tubes polyuréthane - de -40 à +80 C, faible variation de souplesse - très bonne tenue au fluage sous contrainte Compatibilité chimique Produit Durée du test/température Résultat Eau bouillante 7 jours/100 C Huile 7 jours/120 C Essence Super 7 jours/23 C B cétone 7 jours/23 C Trichloréthylène 7 jours/23 C B = excellente tenue - B = tenue moyenne 12
Tubes et flexibles pneumatiques Tube polyuréthane Les tubes polyuréthane calibrés sont obtenus par extrusion. Leur dureté superficielle se situe à 95 Shore (légèrement au-dessus de 40 Shore D). Ces tubes sont fabriqués selon les tolérances des recommandations NF E49 101 1994. Leur grande flexibilité permet de très faibles rayons de courbure, pour des installations compactes. Un système de contrôle dimensionnel, utilisant une technologie de pointe (laser), garantit le maintien d'une tolérance serrée sur le diamètre extérieur. vantages - Extrême flexibilité au niveau du rayon de courbure qui est bien meilleur que le tube polyamide pour les installations compactes, - Disponible en différentes couleurs pour une identification plus facile, - Bonne résistance aux vibrations, - Léger, - Temps de pose rapide. Caractéristiques techniques Pression de service La pression de service du tube polyuréthane est fonction de la température d'utilisation. Les pressions de service ci-dessous sont basées sur un facteur de 3:1. Pression de service (bar) Pression d éclatement (bar) Taille du tube 3 x 0,45 4 x 0,75 5 x 1 6 x 1 8 x 1,25 10 x 1,5 12 x 2 Temp. C. -40-20 0 20 30 40 50 60 70 80 10 10 10 10 8 7 6 6 5 5 11 11 11 11 9 8 7 6 6 5 12 12 12 12 10 9 8 7 6 6 10 10 10 10 8 7 6 6 5 5 9 9 9 9 8 7 6 5 5 4 9 9 9 9 7 6 6 5 5 4 10 10 10 10 8 7 6 6 5 5 Temp. C. 3 x 0,45 4 x 0,75 5 x 1 6 x 1 8 x 1,25 10 x 1,5 12 x 2-40 -20 0 20 30 40 50 60 70 80 30 30 30 30 24 22 19 17 15 14 33 33 33 33 27 24 21 19 17 15 37 37 37 37 30 26 23 21 19 17 30 30 30 30 24 21 19 17 15 14 28 28 28 28 23 20 18 16 14 13 26 26 26 26 22 19 17 15 14 12 30 30 30 30 25 22 19 17 16 14 Pour les compatibilités chimiques du tube polyamide, veuillez nous consulter (voir également la section Pneumo Tube - Tubes simples et faisceaux de tubes en thermoplastique). Taille du tube Tuyauteries flexibles Elles sont constituées d'un tube à base de caoutchouc synthétique renforcé de tresses textiles et recouvert d'une robe contre les agressions externes. Le nombre de tresses dépend de la pression de fonctionnement. La robe extérieure est perforée pour éviter la formation de bulles dues à la diffusion de l'air comprimé. Les tuyauteries flexibles sont utilisées pour raccorder des parties mobiles mais également pour les machines pneumatiques stationnaires et les équipements. Par exemple : outillages à main, ensembles mobiles, vérins, compresseurs, etc. Problèmes d'électricité et mise à la masse Certains outillages à main, lorsqu'ils sont utilisés dans des zones d'atmosphère explosive et lorsqu'ils sont producteurs d'électricité statique ou lorsqu'ils risquent d'entrer en contact avec une source d'électricité, devront être raccordés avec un tuyau conducteur. Sur certains éléments mobiles, il peut être nécessaire d'installer une liaison de masse si la tuyauterie utilisée n'est pas suffisamment conductrice. l'inverse, sur certaines machines, la tresse ne devra en aucun cas être conductrice, pour éviter justement la propagation des courants "balladeurs" comme sur certaines machines de soudure électrique ou installation de peinture électrostatique. Le tuyau Push-Lok sera alors retenu car non conducteur. Les embouts sur les tuyauteries flexibles Le système de flexibles Push-Lok est utilisé dans les applications pneumatiques jusqu'à 25 bar. Le flexible est assemblé sans collier de serrage. Pour permettre une torsion libre du flexible après assemblage, au moins une des extrémités doit être équipée d'un embout tournant. Pour le raccordement d'un tube cuivre ou plastique sur un flexible Push-Lok, un embout femelle tournant Metrulok FF peut-être utilisé. Pour les compatibilités chimiques des flexibles, veuillez nous consulter. 13
Tubes et flexibles pneumatiques Instructions de montage incorrect incorrect correct incorrect correct correct Une tuyauterie flexible ne doit jamais être installée droite. Elle doit toujours présenter une flèche, car en service sa longueur peut varier. Les normes autorisent une variation de longueur de + 2 % à - 4 %. Le tuyau ne doit jamais être vrillé. Le marquage du tuyau permet de vérifier si celui-ci est installé correctement. Le tuyau ne doit jamais être courbé immédiatement derrière l'embout. Il est nécessaire de prévoir une longueur minimale égale à trois fois le diamètre extérieur du tuyau entre l'arrière de l'embout et le début du rayon de courbure. incorrect correct Quand un embout droit est installé perpendiculairement sur un appareil, le tuyau pend à l'arrière de cet embout créant des tensions au niveau de l'ancrage du tuyau sur l'embout. Pour éviter cela, remplacer l'embout droit par un embout coudé sans faire passer une tuyauterie flexible sur une arête vive. Lorsque l'on y est contraint, il faut protéger la tuyauterie par une gaine de protection. Si la tuyauterie frotte sur une surface, la protéger par un ressort pression. vec de l'air comprimé, une tuyauterie flexible exposée à l'arrachement doit être retenue par un système lui évitant de fouetter dangereusement en cas de rupture. Principaux types d'embouts Tournant femelle JIC 37 Ces embouts sont habituellement utilisés dans les circuits hydrauliques sur les machines d'origine US. Le cône intérieur d'étanchéité est à 74, le filetage est UNF. Les adapteurs appropriés sont de type Triple-Lok à cône 37. Les filetages sont de type UNF - NPTF - Métrique - BSPT - BSPP. Tournant femelle SE 45 Ils sont utilisés dans l'industrie automobile et les systèmes de réfrigération basse et moyenne pressions. Le filetage est UNF. Corps et embout tournant peuvent être montés sur les adapteurs JIC 37 et SE 45, excepté pour les modules 6 et 12. 14 DIN tournant vec un cône d'étanchéité de 24, série légère et série lourde DIN standard. Ils peuvent être utilisés comme adapteurs.
Tubes et flexibles pneumatiques Principaux types d'embouts Tournant BSP : Ces embouts sont utilisables avec les adapteurs BSP cône interne de 60. Tournant Metrulok: Ils sont prévus pour convenir aux raccords Metrulok (voir chapitre Metrulok) Mâle Gaz conique (BSPT) : Ils sont utilisés pour se raccorder directement dans l'implantation des composants. Normes et désignation des tubes cuivre et acier Tube cuivre série pouce selon norme BS2871 partie 2 Equivalence mm diam. int. x diam. ext. 1/8 x 0,028 3/16 x 0,028 Tube cuivre série métrique selon DIN 1786 - NF 51 120 BS2781 partie 2 diam. int. x diam. ext. mm Tube acier série métrique selon NF 48 001- DIN 2391C BS7416 diam. int. x diam. ext. mm 1/4 x 0,036 4 x 6 4 x 6 5/16 x 0,036 6 x 8 6 x 8 3/8 x 0,036 8 x 10 8 x 10 1/2 x 0,064 10 x 12 10 x 12 5/8 x 0,064 12 x 14 12 x 14 14 x 16 14 x 16 3/4 x 0,064 15,6 x 18 16 x 18 17,6 x 20 17 x 20 18,8 x 22 19 x 22 1 x 0,080 21,8 x 25 22 x 25 1.1/4x 0,080 28 x 32 27 x 30 15
Eléments de calcul Perte de charge par frottement dans une tuyauterie flexible caoutchouc lisse et droite, avec raccordement à chaque extrémité (perte de charge exprimée en bar pour 10 m de canalisation). Dia. de passage et raccord correspondant 1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 1/2 3/4 dia.5 dia.6 dia.8 dia.10 dia.12 dia.16 Pression bar 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 Débit en Nm3/h passant dans 10 m de canalisation 10 15 35 70 100 140 200 300 400 500 0,1 0,4 - - - - - - - - 0,08 0,35 - - - - - - - - 0,07 0,3 - - - - - - - - 0,05 0,2 - - - - - - - - 0,07 0,18 - - - - - - - - 0,06 0,15 - - - - - - - - 0,05 0,10 0,9 - - - - - - - 0,03 0,08 0,7 - - - - - - - - 0,08 0,6 - - - - - - - - 0,07 0,5 - - - - - - - - 0,05 0,3 - - - - - - - - 0,03 0,2 - - - - - - - - - 0,15 0,4 1,17 - - - - - - - 0,1 0,3 0,85 - - - - - - - 0,08 0,3 0,79 - - - - - - - 0,05 0,2 0,70 - - - - - - - 0,02 0,33 0,79 - - - - - - - 0,01 0,18 0,53 - - - - - - - 0,01 0,09 0,47 - - - - - - - - 0,07 0,39 - - - - - - - - 0,05 0,16 0,33 0,93 - - - - - - 0,03 0,11 0,24 0,66 1,82 - - - - - 0,03 0,10 0,22 0,62 1,71 - - - - - 0,02 0,10 0,20 0,58 1,61 - - - - - 0,01 0,02 0,04 0,11 0,26 0,50 - - - - 0,01 0,02 0,03 0,06 0,18 0,33 - Les pertes de charge dans les canalisations La perte de charge ou chute de pression dans les circuits pneumatiques est la différence de pression p entre l'entrée et la sortie. Pour comparer les performances des appareils, raccords, tuyaux, etc, on utilise un facteur d'écoulement ou coefficient de débit Kv. Ce coefficient établit pour chaque appareil un débit d'eau en l/mn passant au travers du composant pour une perte de charge p de 1 bar. ux US, on utilise le facteur Cv déterminé de la même façon, mais exprimé en US gallon/mn pour un p de 1 psi, (Kv français = 14,3 Cv ou Cv US = 0,07 Kv). En llemagne, on utilise également une valeur Kv, mais elle correspond à une valeur définie en Nl/mn. Les débits indiqués en Nm 3 ou Nl/mn représentent le débit d'air d'un appareil en m 3 ou litres à la pression atmosphérique obtenue à l'air libre et à la sortie de l'appareil alimenté à 6 bar. Il faut noter qu'en pneumatique, les débits sont généralement exprimés en air détendu à la pression atmosphérique NR (tmosphère Normale de Référence), sauf pour les constructeurs de compresseurs qui indiquent le débit d'air à la pression relative de sortie. 1 dia.20 7 8 5 6 - - - - 0,01 0,02 0,06 0,16 0,31 0,52 - - - - 0,01 0,02 0,05 0,15 0,29 0,48 - - - - 0,01 0,01 0,02 0,06 0,12 0,22 - - - - - 0,01 0,02 0,04 0,08 0,12 Q (NR) = Q relatif x (P absolue qui est P manométrique + 1 atm) 1000 l/mn (NR) = 100 l/mn x (9 bar + 1 atm) dia.26 7 8 - - - - - - 0,02 0,04 0,07 0,11 - - - - - - 0,01 0,03 0,06 0,10 Zone normale d utilisation 16
Eléments de calcul Cv UK/US Kv France Kv Germany p Ql/min (NR) 1 138 1,5 162 Calcul du débit d'un composant en fonction de son Kv Pour une pression manométrique amont de 6 bar. 0,14 2 0,28 4 0,49 7 0,84 12 2,1 30 6,3 90 2 180 2,5 189 3 195 0,125 6 138 1 276 1,5 324 2 360 2,5 378 3 390 0,250 6 308 1 483 1,5 567 2 630 2,5 661 3 682 0,438 6 482 1 828 1,5 972 2 1080 2,5 1134 3 1170 0,751 6 826 1 2070 1,5 2430 2 2700 2,5 2835 3 2925 1,878 6 2065 1 6210 1,5 7290 2 8100 2,5 8500 3 8775 5,636 6 6200 Calcul du débit d'un composant en fonction du Kv (français) Quand un vérin sous pression n'avance plus, la pression est maximale et il n'y a plus de débit. l'inverse, en début de course, lors du remplissage des tuyauteries, la pression est faible et le débit est maximal. Le débit et la chute de pression sont donc inversement proportionnels. Dans un composant de Kv connu, à chaque chute de pression entre son entrée et sa sortie, correspond un débit précis répondant à la formule : Q (NR) = 28,2 Kv V p x P absolue aval Q = débit en l/mn d'air détendu Kv = coefficient de débit p = perte de charge en bar P = pression absolue aval en bar = pression absolue amont - p P absolue amont = P manométrique + 1 bar atm NB : formule utilisable uniquement pour un p inférieur à la moitié de la pression amont. Toutes les données ci-contre sont valables pour un air atmosphérique à + 20 C, avec 65 % d'humidité relative, pression atmosphérique 1013 mbar. 17
Eléments de calcul Choix d'un diamètre de passage selon le vérin et sa vitesse - pression amont de 6 bar Distributeur Raccordt. Diam. passage mm Kv Taux de charge du vérin Vitesses maximales atteintes en mm/s par les vérins non freinés - tuyaux longueur 1 m Raccordement vérin M5 Raccordement vérin 1/8 Raccord t vérin 1/4 Raccord t vérin 3/8 Raccord t vérin 1/2 Raccord t vérin 3/4 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 346 80% 6920 4380 3062 1721 1102 705 430 275 176 M5 3 0,14 1/8 5 0,49 1/4 6 0,84 405 70% 441 60% 463 50% 1211 80% 1417 70% 1543 60% 1620 50% 2076 80% 2430 70% 2646 60% 2778 50% 8100 5127 3584 2015 1290 825 504 322 206 8820 5582 3903 2194 1404 898 549 351 225 9260 5861 4097 2303 1475 943 576 369 236 3857 2466 1506 964 617 389 241 4513 2886 1762 1128 722 455 282 4914 3143 1919 1229 786 495 307 5159 3299 2015 1290 825 520 322 16531058 666 413 264 169 19351238 780 484 310 198 21071348 849 527 337 216 22121415 892 553 354 226 3/8 5190 80% 6075 70% Zone de vitesse critique 16661033 661 423 258 165 19501209 774 495 302 193 1/2 12 2,1 6615 60% 21231317 843 539 329 211 6945 50% 22291382 885 566 346 221 15570 80% 775 496 3/4 18225 70% 907 580 1 20 6,3 19845 60% 988 632 20835 50% 1037 664 Les vérins ne doivent jamais être soumis à une charge de 100 %, afin de déterminer leur rendement (20 % approximativement). Notes : 1 - Pour calculer le temps de déplacement, il faut ajouter au temps de course, le temps d'amortissement, le temps de réponse (tableau B, page 19) ainsi que le temps d'admission d'air dans les canalisations supérieures à 1 m (tableau C, page 19) 2 - La vitesse et le temps de réponse d'un vérin n'étant pas constants, car complètement dépendants de l'inertie des masses à déplacer, du "collage" ou du "gommage" au départ, de sa construction proprement dite (joints, segments porteurs ), de son état (frottement, rouille ), de son montage vertical ou horizontal, les vitesses indiquées ci-dessus sont des performances maximales qui n'ont qu'une valeur comparative approchée, sachant que selon les conditions elles peuvent être réduites de moitié. 18
Eléments de calcul Dia. du vérin Raccor- -dement 32 1/8 50 1/4 80 3/8 100 1/2 125 1/2 160 1/2 Course mm Temps de réponse (s) 50 0,04 100 0,08 150 0,12 200 0,16 100 0,07 150 0,17 200 0,23 300 0,34 150 0,17 200 0,23 300 0,35 400 0,46 200 0,13 300 0,19 400 0,25 500 0,31 300 0,29 400 0,39 500 0,43 600 0,59 400 0,64 500 0,80 600 0,96 700 1,13 800 1,29 Temps de réponse d'un vérin (tableau B) charge 80 %, pression manométrique 6 bar, longueur tuyau 1 m. Ce temps de réponse moyen tient compte du temps de vidange de la tuyauterie et du temps de rétablissement de la pression. C'est une valeur approchée susceptible de variations selon l'état de la tuyauterie et du vérin. Temps d'admission d'air en fonction du diamètre du tuyau et de sa longueur (tableau C), pression manométrique 6 bar Diam. int. du tuyau en mm 3 0,022 0,060 0,085 0,110 0,170 0,238 4 0,018 0,045 0,063 0,084 0,130 0,185 6 0,010 0,030 0,045 0,060 0,095 0,133 9 0,018 0,035 0,048 0,060 0,090 0,120 Temps exprimé en seconde Longueur du tuyau en mètres En théorie, il peut apparaître que la perte de charge est réduite au minimum en choisissant une tuyauterie de grand diamètre. En fait, un surdimensionnement excessif entraîne un gaspillage d'air et une augmentation des temps de réponse due au remplissage d'un volume inutile alors que le gain en perte de charge est insignifiant. 19
Elément de calcul Débit maximal recommandé dans les canalisations en Nm 3 /h Pression 1.1/2" 1.1/4" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" 1/8" bar Ø int. 40 Ø int. 33 Ø int. 26 Ø int. 20 Ø int. 15 Ø int. 12 Ø int. 8 Ø int. 5 3,5 564 396 192 96 60 31,2 13,8 6,6 4,9 810 540 252 132 84 43,2 19,8 9,0 6,3 960 690 324 168 108 55,8 25,8 11,5 7,0 1140 780 366 204 120 62,4 28,8 12,5 8,7 1380 960 450 240 138 75,0 34,2 15,0 Résistance des raccords au passage du fluide convertie en mètre de tuyau rectiligne équivalent Type de raccord Coude à 90 Té ou croix branchés à 90 Té ou croix branchés en ligne Diamètre alésage du raccord ou diamètre intérieur tuyau correspondant en mm 2,7 4 6 8 10 12 13 16 18 20 22 0,26 0,39 0,61 0,80 1,00 1,19 1,30 1,61 1,80 2,00 2,19 0,52 0,78 1,22 1,61 2,00 2,39 2,60 3,21 3,60 3,99 4,38 0,18 0,27 0,43 0,56 0,70 0,80 0,91 1,12 1,26 1,40 1,50 Calcul de la consommation d'air Il faut distinguer la consommation totale et la consommation instantanée. 1) Cas des machines Exemple : Vérin diamètre 100 mm, course de 1 m, un cycle par minute, course aller en 0,8 seconde, course retour en 15 secondes. Consommation totale horaire Section vérin cm 2 x course cm = 7 850 cm 3 Volume cm 3 x (6 bar + 1 atm) x allerretour = 109 900 cm 3 (NR) par cycle d'une minute Soit 109,9 l x 60 = 6 594 l/h (NR) Consommation instantanée Section vérin cm 2 x course cm = 7 850 cm 3 Volume cm 3 x (6 bar + 1 atm) x 1 aller = 54 950 cm 3 (NR) en 0,8 s Soit 54,95 l x 60/0,8 = 4 121 l/mn (NR) NB : pour les calculs de consommation d'air des vérins, les sections de tige peuvent être négligées. Ceci fait apparaître la nécessité fréquente d'installer un réservoir tampon sur les machines. Volume des tuyauteries Lorsque la course du vérin est faible, il convient de prendre en compte le volume à remplir dans les tuyauteries entre le distributeur et le vérin. Exemple : Reprenons le cas précédent, mais avec une course de 100 mm et 4 m de tuyauterie, de diamètre intérieur 12 mm, entre le distributeur et le vérin. Consommation totale horaire Section vérin cm 2 x 10 cm = 785 cm 3 Volume cm 3 x (6 bar + 1 atm) x aller et retour = 10 990 cm 3 (NR) par cycle de 1 mn Soit 10,99 l x 60 = 660 l/h (NR) Section tuyau cm 2 x 400 cm = 452,16 cm 3 Volume cm 3 x (6 bar + 1 atm) x aller et retour = 6 330 cm 3 (NR) par cycle de 1 mn Soit 6,33 l x 60 = 380 l/h (NR) Consommation instantanée Section vérin cm 2 x 10 cm = 785 cm 3 Volume cm 3 x (6 bar + 1 atm) x 1 aller = 5 495 cm 3 (NR) en 0,8 s Soit 5,495 l x 60 / 0,8 = 412 l/mn (NR) Section tuyau cm 2 x 400 cm = 452,16 cm 3 Volume x (6 bar + 1 atm) x 1 aller = 3 165 cm 3 (NR) en 0,8 s Soit 3,16 l x 60 / 0,8 = 237 l/mn (NR) On constate que la capacité des tuyaux peut quelquefois représenter plus de 50 % de la consommation d'air. Dans ce cas, il faut rapprocher le distributeur du vérin. Quand les vitesses recherchées sont faibles, il convient d'utiliser des tuyaux de plus faible section débitant suffisamment sans consommer d'air inutilement. 20