Pneumatique - Pneumatics

Des locomotives pneumatiques (à air comprimé) sans feu comme celle-ci étaient souvent utilisées pour tirer des trains dans les mines, où les moteurs à vapeur présentaient un risque d'explosion. Celui-ci est conservé HK Porter, Inc. No. 3290 de 1923.

La pneumatique (du grec πνεῦμα pneuma « vent, souffle ») est une branche de l' ingénierie qui utilise du gaz ou de l'air sous pression .

Les systèmes pneumatiques utilisés dans l' industrie sont généralement alimentés par de l'air comprimé ou des gaz inertes comprimés . Un emplacement central et alimenté électriquement compresseur alimente les cylindres , les moteurs pneumatiques , actionneurs pneumatiques , et d' autres pneumatiques périphériques. Un système pneumatique contrôlé par des électrovannes manuelles ou automatiques est sélectionné lorsqu'il offre une alternative moins coûteuse, plus flexible ou plus sûre aux moteurs électriques et aux actionneurs hydrauliques .

La pneumatique a également des applications dans la dentisterie , la construction , l' exploitation minière et d'autres domaines.

Exemples de systèmes et composants pneumatiques

Gaz utilisés dans les systèmes pneumatiques

Une vanne papillon pneumatique

Les systèmes pneumatiques dans les installations fixes, telles que les usines, utilisent de l'air comprimé car une alimentation durable peut être réalisée en comprimant l'air atmosphérique. L'air est généralement déshumidifié et une petite quantité d'huile est ajoutée au compresseur pour empêcher la corrosion et lubrifier les composants mécaniques.

Les utilisateurs d'énergie pneumatique raccordés en usine n'ont pas à s'inquiéter des fuites toxiques, car le gaz n'est généralement que de l'air. Les systèmes plus petits ou autonomes peuvent utiliser d'autres gaz comprimés présentant un risque d' asphyxie , tels que l' azote, souvent appelé OFN (azote sans oxygène) lorsqu'il est fourni en bouteilles.

Tout gaz comprimé autre que l'air présente un risque d'asphyxie, y compris l'azote, qui constitue 78 % de l'air. L' oxygène comprimé (environ 21 % de l'air) n'asphyxierait pas, mais n'est pas utilisé dans les appareils pneumatiques car il présente un risque d'incendie, est plus coûteux et n'offre aucun avantage de performance par rapport à l'air.

Les outils pneumatiques portables et les petits véhicules, tels que les machines Robot Wars et d'autres applications pour les amateurs, sont souvent alimentés par du dioxyde de carbone comprimé , car les conteneurs conçus pour le contenir, tels que les bidons de soda et les extincteurs, sont facilement disponibles et le changement de phase entre liquide et gaz permet d'obtenir un plus grand volume de gaz comprimé à partir d'un récipient plus léger que ne l'exige l'air comprimé. Le dioxyde de carbone est un asphyxiant et peut présenter un risque de gel s'il est mal ventilé.

Histoire

Les origines de la pneumatique remontent au premier siècle, lorsque l'ancien mathématicien grec Hero of Alexandria a écrit sur ses inventions alimentées par la vapeur ou le vent.

Le physicien allemand Otto von Guericke (1602 à 1686) est allé un peu plus loin. Il a inventé la pompe à vide, un appareil qui peut aspirer de l'air ou du gaz du récipient attaché. Il a démontré la pompe à vide pour séparer les paires d'hémisphères de cuivre en utilisant des pressions d'air. Le domaine de la pneumatique a considérablement évolué au fil des ans. Il est passé de petits appareils portables à de grandes machines avec plusieurs pièces qui remplissent différentes fonctions.

Comparaison avec l'hydraulique

La pneumatique et l' hydraulique sont toutes deux des applications de l'énergie hydraulique . La pneumatique utilise un gaz facilement compressible tel que l'air ou un gaz pur approprié, tandis que l'hydraulique utilise des fluides liquides relativement incompressibles tels que l'huile. La plupart des applications pneumatiques industrielles utilisent des pressions d'environ 80 à 100 livres par pouce carré (550 à 690  kPa ). Les applications hydrauliques utilisent généralement de 1 000 à 5 000 psi (6,9 à 34,5 MPa), mais les applications spécialisées peuvent dépasser 10 000 psi (69 MPa).

Avantages de la pneumatique

  • Simplicité de conception et de contrôle — Les machines sont facilement conçues à l'aide de vérins standard et d'autres composants, et fonctionnent via une simple commande marche-arrêt.
  • Fiabilité —Les systèmes pneumatiques ont généralement une longue durée de vie et nécessitent peu d'entretien. Parce que le gaz est compressible, l'équipement est moins sujet aux dommages causés par les chocs. Le gaz absorbe une force excessive, tandis que le fluide hydraulique transfère directement la force. Le gaz comprimé peut être stocké, de sorte que les machines fonctionnent encore pendant un certain temps en cas de panne d'électricité.
  • Sécurité — Le risque d'incendie est très faible par rapport à l'huile hydraulique. Les nouvelles machines sont généralement protégées contre les surcharges jusqu'à une certaine limite.

Avantages de l'hydraulique

  • Le liquide n'absorbe aucune de l'énergie fournie.
  • Capable de déplacer des charges beaucoup plus élevées et de fournir des forces beaucoup plus élevées en raison de l'incompressibilité.
  • Le fluide de travail hydraulique est fondamentalement incompressible, ce qui conduit à un minimum d' action de ressort . Lorsque l' écoulement du fluide hydraulique est arrêté, le moindre mouvement de la charge libère la pression sur la charge ; il n'est pas nécessaire de « purger » l'air sous pression pour relâcher la pression sur la charge.
  • Très réactif par rapport au pneumatique.
  • Fournir plus de puissance que la pneumatique.
  • Peut également remplir plusieurs fonctions à la fois : lubrification, refroidissement et transmission de puissance.

Logique pneumatique

Les systèmes logiques pneumatiques (parfois appelés contrôle logique de l'air ) sont parfois utilisés pour contrôler les processus industriels, constitués d'unités logiques primaires telles que :

  • Et Unités
  • Ou Unités
  • Unités 'Relais ou Booster'
  • Unités de verrouillage
  • Unités « minuterie »
  • Amplificateurs fluidiques sans pièces mobiles autres que l'air lui-même

La logique pneumatique est une méthode de contrôle fiable et fonctionnelle pour les processus industriels. Ces dernières années, ces systèmes ont été largement remplacés par des systèmes de contrôle électronique dans les nouvelles installations en raison de la taille plus petite, du coût inférieur, de la plus grande précision et des fonctionnalités plus puissantes des commandes numériques. Les dispositifs pneumatiques sont encore utilisés là où le coût de mise à niveau ou les facteurs de sécurité dominent.

Voir également

Remarques

Les références

  • Brian S. Elliott, Manuel d'exploitation de l'air comprimé , McGraw Hill Book Company, 2006, ISBN  0-07-147526-5 .
  • Heeresh Mistry, Principes fondamentaux de l'ingénierie pneumatique , Créer un espace e-Publication, 2013, ISBN  1-49-372758-3 .

Liens externes