Comment construire une nomenclature pneumatique

Par Paul Heney | 17 décembre 2019

Par Kevin Kakascik, AutomationDirect

Vous avez donc un gros projet de maison prévu pour ce week-end, comme construire une terrasse. Plus tôt dans la semaine, vous vous êtes arrêté à la quincaillerie et avez ramassé tout le bois et quelques outils nécessaires qui ne se trouvaient pas déjà dans votre trousse. Maintenant c'est samedi et tu te lèves tôt pour faire un saut avant qu'il ne fasse trop chaud dehors. Le temps est parfait lorsque vous disposez tous les matériaux - seulement pour remarquer qu'il vous manque des vis de terrasse. Semble familier?

Vous conduisez à la hâte jusqu'à la quincaillerie, achetez les vis à tête plate, puis rentrez chez vous et reprenez le travail. Une autre heure après le début de votre projet, après avoir coupé le bois, vous commencez à encadrer, seulement pour vous rendre compte qu'il vous manque des supports de solives, ce qui nécessite un autre aller-retour frustrant à la quincaillerie. Comment pourriez-vous oublier ces petits éléments pourtant cruciaux pour votre projet ? C'est simple - parce qu'ils sont petits, ils ont souvent une priorité inférieure aux éléments plus volumineux.

Figure 1. Il est facile de se concentrer sur des éléments plus grands pour une installation pneumatique et de négliger des composants plus petits mais cruciaux. Tous les chiffres sont une gracieuseté d'AutomationDirect.

Ce syndrome de négliger les détails est également assez courant pour les projets de pneumatique industrielle. Les concepteurs planifient le système, déterminent les exigences de pression et de débit, sélectionnent les composants de contrôle et se concentrent sur les éléments plus grands comme les cylindres, Figure 1. Pourtant, souvent, certains composants plus petits mais cruciaux sont oubliés. Bien que ces pièces puissent être disponibles chez un distributeur local, de nombreux composants pneumatiques ne sont pas en vente dans la quincaillerie du coin.

Le fait d'avoir toutes les pièces sous la main peut faire la différence entre la mise en place rapide d'un projet et son exécution rapide ou le report des travaux et des coûts supplémentaires. Examinons plusieurs composants pneumatiques qui sont souvent négligés lors de la création d'une nomenclature de système pneumatique.

TubesDes tubes flexibles et durables relient les appareils entre eux en transportant du gaz comprimé, généralement de l'air (mais parfois de l'azote), Figure 2. La plupart des systèmes pneumatiques utilisent une certaine quantité de tubes flexibles, sauf s'ils sont entièrement en dur.

Figure 2. Les tubes pneumatiques sont disponibles dans de nombreuses tailles et couleurs.

Certaines conceptions peuvent n'utiliser qu'une seule taille et couleur de tube, ce qui facilite le stockage du bon matériau. Mais de nombreuses installations nécessitent plusieurs tailles de tubes et il est souvent utile d'utiliser différentes couleurs pour identifier les fonctionnalités. Des tubes spéciaux pour les températures extrêmes ou une flexibilité accrue peuvent être nécessaires. Pour ces cas et d'autres, obtenir les bons matériaux sous la main est plus compliqué.

Habituellement, le tube est mémorisé avec la commande de matériel initiale car les concepteurs planifient ce qui est nécessaire. Cependant, une installation est souvent courte car les longueurs nécessaires n'ont pas été calculées correctement pour tenir compte des torsions, des virages et des endroits difficiles d'accès.

Lorsqu'une installation manque de tubes, un fournisseur local peut avoir suffisamment de la bonne taille et de la bonne couleur en stock pour correspondre au travail déjà terminé - mais c'est un pari par rapport à la commande préalable. En ce qui concerne les tubes, il est avantageux de normaliser autant que possible, de sur-commander dans une certaine mesure et de travailler avec un fournisseur offrant une sélection complète de produits.

Figure 3. Même un raccord pneumatique manquant peut empêcher l'achèvement du projet.

RaccordsLes raccords sont utilisés pour connecter des tubes à des appareils ou à d'autres sections de tubes, et ils sont généralement filetés à une extrémité et ont des raccords à emboîtement ou des raccords cannelés à l'autre, Figure 3. Étant donné que les raccords doivent s'adapter à différentes tailles de tubes et d'appareils, de nombreux styles peuvent être nécessaires.

Une planification minutieuse est nécessaire pour s'assurer que les bonnes tailles sont commandées. Le diamètre extérieur du tube détermine la taille de la poussée à connecter, tandis que le diamètre intérieur détermine le type de raccord de style cannelé. La taille du filetage est très importante car il existe différents types :

• Filetage de tuyau national (NPT), conique• Filetage de tuyau standard britannique (BSPT), filetage R conique• Tuyau parallèle standard britannique (BSPP), filetage G droit• Tailles métriques par rapport aux tailles américaines (ou britanniques)

Au-delà de la taille, chaque raccord doit être sélectionné avec les bons matériaux de construction en fonction de l'environnement et de la pression de fonctionnement. L'acier inoxydable ou le thermoplastique sont des options pour les raccords à pousser. Les raccords de style barbe sont généralement en laiton.

Un raccord manquant ou mal dimensionné ou spécifié peut ajouter des jours à un calendrier de projet.

Collecteurs Les collecteurs pneumatiques permettent d'économiser de l'espace en distribuant le gaz comprimé à plusieurs appareils, de la même manière que les blocs de distribution d'alimentation peuvent fournir une alimentation électrique à plusieurs charges. Les collecteurs ont le plus de sens lorsqu'il existe de nombreuses connexions de taille similaire nécessaires dans un emplacement, toutes avec des exigences de pression et de débit compatibles.

Bien que les collecteurs ne soient pas nécessaires et ne soient même pas recommandés pour les très petits systèmes, ils sont peu coûteux et offrent une installation compacte. Les collecteurs permettent une installation plus propre et plus propre et aident à éviter un désordre d'installation de type spaghetti, difficile à dépanner et à entretenir.

Comme pour les autres raccords, les collecteurs sont disponibles dans de nombreux matériaux différents tels que l'aluminium, le nylon, le polypropylène et l'acier inoxydable. Diverses tailles de port, quantités et dispositions sont également disponibles. Une planification est nécessaire pour s'assurer qu'il y a suffisamment de ports et également pour fournir des prises pour les ports inutilisés. Si une installation manque de collecteurs, il peut y avoir une solution de contournement en utilisant d'autres raccords, mais cela ne sera pas aussi élégant.

Vannes d'arrêt manuelles et d'isolement/de verrouillage

Figure 4. Les vannes d'arrêt manuelles et d'isolement/verrouillage sont cruciales pour tout système pneumatique.

Des vannes d'arrêt manuelles peuvent être utilisées pour isoler les appareils en aval de la pression d'air en amont, de la même manière qu'un sectionneur électrique met hors tension les charges en aval, Figure 4. Elles peuvent également être verrouillées en position de sécurité, tout comme un sectionneur électrique. Des vannes d'arrêt peuvent être utilisées pour isoler un système qui ne sera pas utilisé pendant un certain temps, et elles peuvent également être disposées de manière à ce que les utilisateurs puissent dépressuriser un système isolé.

Les vannes d'isolement/de verrouillage manuelles fonctionnent de la même manière que les vannes manuelles de base, sauf qu'elles purgent la pression d'air en aval lorsqu'elles sont fermées. Ces vannes constituent la partie pneumatique d'un circuit d'arrêt d'urgence et peuvent fonctionner rapidement. Selon la norme OSHA 1910.147, pour toutes les machines automatisées, le personnel d'exploitation doit être capable de se débarrasser rapidement de toute « énergie dangereuse ». Les vannes d'isolement/de verrouillage sont approuvées par l'OSHA à cet effet.

Les vannes sont nécessaires pour alimenter, isoler et dépressuriser correctement les systèmes pneumatiques. Ils doivent être disposés de manière à ce que l'équipement puisse être verrouillé par le personnel de maintenance, qui peut alors effectuer des travaux en toute sécurité sans craindre que l'équipement ne se déplace pneumatiquement. Chaque projet nécessite que toutes les vannes soient disponibles et prêtes à être installées afin que l'équipement puisse fonctionner en toute sécurité.

Vannes de démarrage progressif automatiques Une vanne de démarrage progressif automatique est un dispositif solénoïde à trois voies et deux positions qui est installé en amont de tout équipement pneumatique en mouvement. Lorsque la machine a besoin de pression d'air, les commandes activent la vanne de démarrage progressif, qui a un temps de montée en puissance réglable pour appliquer la pression progressivement. Cela augmente la durée de vie des équipements pneumatiques et empêche tout mouvement mécanique brusque qui peut causer du bruit, des bris ou des blessures.

Lorsqu'elles sont hors tension, les vannes à démarrage progressif agissent également comme une soupape de décharge pour relâcher rapidement la pression d'air en aval. Les vannes à démarrage progressif sont généralement installées en série avec une vanne d'arrêt manuelle, mais elles ne satisfont pas à l'exigence d'une vanne d'arrêt manuelle ou d'une vanne d'isolement.

Une seule vanne de démarrage progressif est généralement nécessaire par zone d'équipement, et elles ne sont pas nécessaires mais constituent une bonne pratique de conception. Le système peut être raccordé pour fonctionner sans un, il est donc facile d'oublier cet appareil lors des conceptions initiales.

Silencieux d'échappement Les silencieux d'échappement sont parmi les composants pneumatiques les plus petits, les plus simples et les moins chers. Ils se vissent directement dans l'orifice d'échappement des vannes de régulation, des vannes d'arrêt et des vannes d'isolement, réduisant ainsi le bruit créé par l'évacuation de l'air dans l'atmosphère.

Techniquement, les silencieux d'échappement ne sont pas nécessaires au fonctionnement d'un système. Cependant, ils offrent un environnement de travail plus confortable et plus sûr, et la norme OSHA 1926.52 oblige les employeurs à protéger leurs employés des bruits continus dépassant les niveaux de décibels spécifiés pendant des durées variables.

Raccords spécialisés

Figure 5. Les raccords pneumatiques spécialisés englobent de nombreux types de composants.

Le terme « raccord spécialisé » ou « raccord à usage spécial » est un fourre-tout pour toutes les fonctions qui peuvent être moins couramment utilisées pour une application, Figure 5. Voici quelques exemples :

• Petites vannes de restriction de contrôle de débit, utilisées pour réduire les vitesses de l'actionneur• Clapets anti-retour pour permettre le débit d'air dans une seule direction• Vannes-navettes qui se déplacent pour acheminer la pression la plus élevée de l'une des deux entrées vers la sortie• Vannes de purge avec boutons-poussoirs manuels pour purger la pression piégée dans une partie d'un système

Ces éléments sont spéciaux dans le sens où un concepteur ne les utilise généralement pas, ce qui est une bonne raison pour laquelle ils peuvent être négligés lors de la conception. Cependant, bon nombre de ces articles peuvent être difficiles à trouver localement et doivent être soigneusement commandés à l'avance.

Suer les petites choses Les projets de tous types bénéficient d'une planification minutieuse. Pour les projets pneumatiques, de nombreux composants peuvent être négligés ou sous-estimés. Ces composants parfois oubliés ne coûtent pas toujours cher, mais ils peuvent ne pas être facilement disponibles dans la quincaillerie du coin. L'obtention à l'avance de quantités suffisantes des bonnes pièces permet de maintenir les efforts d'installation dans les délais, dans les limites du budget et en toute sécurité.