Comprendre le fonctionnement des systèmes pneumatiques

La pneumatique est la science qui étudie et applique l'air comprimé pour produire des effets mécaniques.

Les compresseurs d'air sont conçus pour augmenter la pression de l'air qu'ils aspirent. Les compresseurs à piston sont les plus employés. Ils peuvent fonctionner sans électricité ou autre type d'hydrocarbure. Il existe 4 types de compresseurs alternatifs :

• Compresseur à piston simple : Grâce au système piston-bielle-manivelle, le mouvement circulaire de l'arbre du moteur est transformé en un mouvement linéaire. Lorsque le piston descend, la soupape d'admission s'ouvre à cause de la dépression et la soupape d'échappement se ferme. En remontant, le piston ferme la soupape d'admission et la soupape d'échappement s'ouvre. L'air est comprimé jusqu'à 180 °C.
• Compresseur d'air à piston à deux phases : La compression se fait en deux étapes. La première phase comprime l'air entre 3 et 8 bar, et la seconde peut aller jusqu'à 25 bar. La chaleur de l'air comprimé est plus élevée que dans le cas précédent.
• À vis : Deux vis compriment l'air, offrant moins de débit mais plus de pression.
• Rotatif à palettes : L'air est comprimé dans une zone avec une entrée et une sortie.

Réfrigérateurs : Ils visent à refroidir l'air, qui a été chauffé dans la phase précédente, et à le ramener à environ 25 °C. Au cours de ce processus, environ 75% de l'eau condensée est éliminée. Ils sont constitués d'une série de tubes dans lesquels circule de l'eau de refroidissement. L'air se refroidit en circulant dans le sens inverse de l'eau à l'extérieur des tubes.

Accumulateur : Réservoir placé après le réfrigérateur, destiné à stocker l'air comprimé pour l'approvisionnement en cas de besoin.

Filtre : Il vise à arrêter les impuretés transportées par l'air comprimé. L'air entre dans le filtre en haut à gauche et subit une rotation. Les particules et les gouttelettes d'eau sont projetées contre la paroi intérieure et se déposent au fond. Ensuite, l'air est filtré à travers l'élément filtrant. Il est important que l'air filtré ne contienne pas de particules qui pourraient endommager les éléments de contrôle et de régulation de pression.

Régulateur de pression : Sa fonction est de maintenir une pression constante en sortie, indépendamment des variations de pression en entrée. Il possède une membrane sur laquelle agissent l'air entrant et un ressort réglé par une vis.

Lubrificateur : Il est placé en amont du circuit de traitement de l'air. Son objectif est de mélanger l'air avec de l'huile pour augmenter la durée de vie et les performances des composants pneumatiques, en diminuant le frottement et en empêchant l'oxydation. L'air pénètre dans le graisseur, qui contient de l'huile. Une partie de l'huile est aspirée sous forme de gouttes et transportée par l'air. Ce phénomène est basé sur l'effet Venturi.

Réseaux de distribution : Ce sont les tuyaux utilisés pour relier les différents appareils pneumatiques. Il est recommandé de fixer les tuyaux au mur, afin de détecter d'éventuelles fuites. Le matériau peut être de l'acier, du laiton, du polyéthylène, etc. La pose des tuyaux peut être ouverte ou fermée, permettant ou non l'alimentation en air. Il est important de s'assurer que l'inclinaison des tuyaux est d'environ 1,5° pour faciliter l'évacuation des particules et des gouttes d'eau.

Régulation et contrôle de l'air : L'air comprimé est utilisé pour alimenter des vérins pneumatiques ou des moteurs pneumatiques, contrôlés par différents types de valves ou distributeurs. Ces vannes sont classées en :

• Vannes de direction (distributeurs)
• Vannes anti-retour
• Vannes de régulation
• Cellules "et" et cellules "ou"
• Minuteries

Vannes de distribution : Elles sont caractérisées par deux paramètres :

• Nombre d'orifices : Nombre de trous d'entrée et de sortie d'air.
• Nombre de positions : Indique les états du distributeur.

Il existe généralement deux types de composants pneumatiques pour produire un effet final : les moteurs et les vérins.

Moteurs : Ils possèdent une petite roue à aubes. La pression de l'air sur les aubes fait tourner l'axe. Les moteurs sont utilisés par exemple par les dentistes.

Il existe deux types de vérins pneumatiques :

• Vérins simple effet : Le travail est effectué uniquement dans un sens, lorsque la pression de l'air déplace le piston.
• Vérins double effet : Ils effectuent un travail dans les deux sens, car l'air entre dans le cylindre des deux côtés du piston. Cela nécessite que l'air soit évacué de la chambre opposée à celle où l'air entre.