Considérations clés pour le choix des actionneurs pneumatiques dans les applications industrielles

Imaginez ceci : vous avez soigneusement sélectionné un actionneur pneumatique, pour découvrir ensuite qu'il applique soit trop de force—cassant la tige de la vanne—soit pas assez, laissant la vanne lente ou bloquée à mi-chemin. Ce scénario frustrant souligne pourquoi une sélection appropriée de l'actionneur est cruciale pour le fonctionnement de la vanne.

À la base, la fonction principale d'un actionneur pneumatique est d'actionner les vannes. Pour un fonctionnement en douceur, l'actionneur doit surmonter diverses résistances, ce qui fait du couple—la force de rotation—la considération la plus critique lors de la sélection.

• Couple de rupture : La force initiale requise pour déplacer une vanne stationnaire de sa position fermée, analogue à l'effort nécessaire pour pousser une voiture à l'arrêt.
• Couple de fonctionnement : La force continue nécessaire pour maintenir le mouvement de la vanne pendant l'ouverture ou la fermeture, semblable au maintien de la vitesse d'une voiture.
• Couple de serrage : La force finale requise pour fermer complètement la vanne et comprimer les surfaces d'étanchéité, comparable à l'application des freins pour arrêter un véhicule.
• Couple maximal admissible de la tige (MAST) : La force maximale que la tige de la vanne peut supporter sans dommage, servant de limite de charge de la vanne.

Différents types de vannes présentent des caractéristiques de couple distinctes. Les vannes papillon à siège métallique, par exemple, exigent un couple de rupture et de serrage élevé, mais nécessitent moins de couple à mi-course. En revanche, les robinets à tournant sphérique à siège métallique maintiennent des exigences de couple élevées tout au long de leur fonctionnement.

Pour garantir un fonctionnement fiable, les ingénieurs multiplient généralement le couple requis de la vanne par un facteur de sécurité (souvent 25 %). Cette marge tient compte des variables imprévues, de la même manière que les marges de sécurité en ingénierie dans la conception automobile.

Les vannes de modulation nécessitent un réglage précis et continu du débit, exigeant des actionneurs avec des caractéristiques de performance supérieures. Les vannes marche/arrêt, utilisées pour de simples opérations d'ouverture/fermeture, présentent des exigences moins contraignantes.

Les données de couple précises des fabricants de vannes constituent la base d'une sélection appropriée de l'actionneur. La plupart des fabricants fournissent des valeurs de couple d'ouverture minimales dans des conditions spécifiques, généralement pour le service de l'eau. Cependant, ces valeurs changent avec différents fluides, ce qui nécessite des facteurs de sécurité appropriés pour diverses applications.

• Crémaillère et pignon : Fournit un couple constant tout au long de la course.
• Yoke écossais : Présente un couple réduit à mi-course.
• Retour par ressort : Le couple diminue à mesure que la course progresse en raison de la compression du ressort.

Il est essentiel de comprendre la courbe de couple de chaque type—disponible auprès des fabricants—pour une correspondance appropriée avec les exigences de la vanne.

La pression réelle au niveau de la vanne diffère souvent de la sortie du compresseur en raison des pertes du système. Une mesure précise de la pression au point d'installation est cruciale pour un dimensionnement correct de l'actionneur, un peu comme la prise en compte de la résistance des tuyaux dans les systèmes hydrauliques.

• Simple effet (retour par ressort) : Utilise la force du ressort pour le mouvement de retour, disponible en configurations "à sécurité positive" ou "à sécurité négative".
• Double effet : Nécessite une alimentation en air pour l'ouverture et la fermeture, maintenant la position en cas de perte d'air.

• Début de l'air : couple de mouvement initial
• Fin du ressort : couple du ressort de position initiale
• Air minimum : point de couple le plus bas de la course
• Fin de l'air : couple pneumatique de fin de course
• Début du ressort : force d'initiation de la course de retour

Lors de l'utilisation de ces tableaux, assurez-vous que les exigences de couple de la vanne représentent des valeurs minimales, tandis que le MAST doit dépasser toutes les autres valeurs de couple de chaque ligne.

Une sélection appropriée de l'actionneur nécessite une prise en compte attentive de multiples facteurs. Cette approche systématique permet d'éviter les problèmes opérationnels et d'assurer des performances optimales de la vanne.