月: 2023年8月

Qu’est-ce qu’un réducteur hélicoïdal ?

Un réducteur hélicoïdal est un dispositif permettant de réduire la vitesse de rotation d’un moteur ou d’un autre dispositif au moyen d’engrenages.

Les dents des engrenages normaux sont gravées parallèlement à la direction axiale de l’engrenage (appelés engrenages droits). Dans le cas des engrenages hélicoïdaux, ils ont des dents gravées à un angle par rapport à la direction de l’axe de rotation de l’engrenage. 

Par rapport aux engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux présentent l’avantage d’un meilleur engrènement.

Utilisations des réducteurs hélicoïdaux

Par rapport aux réducteurs à engrenages droits, les réducteurs hélicoïdaux sont principalement utilisés dans les réducteurs finaux des automobiles. La raison étant qu’ils s’engrènent plus étroitement les uns dans les autres. Cela permet d’obtenir un couple plus important et de réduire le bruit généré par le réducteur.

Outre les automobiles, les réducteurs sont également utilisés pour entraîner les hélices à vis des navires et les hélices des avions.

Ils sont également indispensables là où des moteurs sont utilisés. Comme par exemple, dans les bandes transporteuses, les robots d’assemblage, les ascenseurs et les escaliers roulants dans les usines.

Principe des réducteurs hélicoïdaux

La raison pour laquelle les réducteurs hélicoïdaux ont un couple et une transmission de puissance plus élevés que les réducteurs à engrenages droits normaux est que les dents diagonales améliorent le rapport d’engrènement.

Dans les engrenages hélicoïdaux, les dents des engrenages sont gravées en biais, de sorte que plusieurs dents de l’engrenage s’engrènent simultanément.

Cela permet aux engrenages de s’engrener plus facilement les uns avec les autres, ce qui se traduit par un niveau élevé de silence.

De plus, la résistance à la pression superficielle des engrenages hélicoïdaux est supérieure à celle des engrenages droits normaux. Cela en fait des réducteurs hélicoïdaux plus durables.

Les engrenages hélicoïdaux présentent de nombreux avantages, mais il convient également d’être attentif à certains points.

Par exemple, dans les engrenages hélicoïdaux, l’engagement des dents taillées obliquement génère une force de poussée dans la direction de l’axe de rotation de l’engrenage (cette force est appelée force de poussée).

Si cette force de poussée n’est pas prise en compte, elle peut provoquer l’usure et des défauts de rotation des engrenages et des réducteurs.

Il existe plusieurs façons de résoudre ce problème. La plus courante étant d’installer des roulements spéciaux pour éviter les forces de poussée.

De plus, les forces de poussée sur le mécanisme d’engrenage peuvent être contrecarrées par l’utilisation d’engrenages hélicoïdaux doubles, dans lesquels des engrenages hélicoïdaux opposés sont disposés en même temps.

Qu’est-ce qu’un refroidisseur vortex ?

Un refroidisseur vortex (en anglais : vortex tube cooler) est un refroidisseur compact qui utilise de l’air comprimé.

L’effet de vortex des composants internes, appelés “tubes vortex”, permet à l’air comprimé de produire de l’air froid jusqu’à -60°C. La température de l’air froid est déterminée par le rapport entre le côté air chaud et le côté air froid. L’air chaud produit par l’échange de chaleur dans le refroidisseur est automatiquement évacué.

Comme il n’y a pas de pièces mobiles, il n’y a pas de risque de panne et aucun entretien n’est nécessaire. Il est donc recommandé d’utiliser de l’air sec et propre pour une production stable d’air froid. L’air sec et propre est un air propre et sec dont les impuretés ont été éliminées.

Utilisations des refroidisseurs vortex

Les refroidisseurs vortex sont utilisés pour des utilisations de refroidissement, par exemple en production. Parmi les spécifiques, citons le refroidissement des soudures et des couteaux chauds, le refroidissement rapide lors de la transformation des matières plastiques et le refroidissement du traitement des films de polyéthylène.

De plus, ils sont largement utilisés dans divers autres domaines, tels que le refroidissement d’équipements électroniques et de boîtiers de commande, ainsi que le refroidissement de vêtements de travail pour les chantiers navals, la production d’acier et de verre.

Principe du refroidisseur vortex

Les refroidisseurs vortex utilisent des tubes vortex pour séparer ainsi qu’extraire l’air froid et l’air chaud. L’air froid est alors également utilisé du côté de l’air chaud.

Le volume d’air du côté de l’air chaud est réglé en ouvrant une vanne à la sortie de celui-ci. Lorsque la vanne est ouverte pour augmenter le volume d’air chaud, la température de celui-ci diminue. De ce fait, le débit d’air froid diminue et la température baisse jusqu’à un certain volume d’air froid.

Caractéristiques du refroidisseurs vortex

1. L’action de refroidissement simple

Les refroidisseurs vortex peuvent facilement fournir de l’air froid avec un dispositif simple lorsqu’une source d’air est disponible. Il n’y a pas de pièces mobiles, aucun réfrigérant ou autre produit chimique n’est nécessaire et l’air froid est produit immédiatement, même en l’absence d’alimentation électrique.

2. Le faible coût de l’équipement

Les refroidisseurs vortex sont constitués de buses, de tuyaux droits, de sorties d’air froid et de vannes de sortie d’air chaud. Ils sont très peu coûteux par rapport aux unités de réfrigération normales.

3. Pour des utilisations spéciales

Les refroidisseurs vortex conviennent au refroidissement ponctuel et à d’autres utilisations où l’efficacité n’est pas un problème majeur. Un exemple de l’effet de refroidissement est la différence de température maximale (différence entre la température de l’air d’entrée et la température de l’air froid) de 75 °C à une pression d’air d’alimentation de 0,7 MPa.

Les vêtements de travail rafraîchissants peuvent être utilisés dans des lieux de travail à haute température tels que la coulée, la production de verre et le soudage. Dans les usines de transformation, ils conviennent pour refroidir les outils de coupe et les matériaux très visqueux tels que les métaux et les résines pendant la transformation. Il existe également des utilisations pour le refroidissement local d’instruments de mesure électroniques et de boîtiers de commande de puissance.

Autres informations sur les refroidisseurs à tube vortex

1. Qu’est-ce qu’un tube vortex ?

Un tube vortex est un appareil dont les buses soufflent dans une direction circonférentielle sur le diamètre intérieur d’un tube droit. Il permet de souffler de l’air comprimé et de séparer l’air froid de l’air chaud. L’une des extrémités du tube droit comporte un orifice pour la sortie d’air froid, et une vanne est installée à son extrémité d’une longueur fixe. La sortie de la vanne est celle de l’air chaud.

Le système utilise la caractéristique du fluide selon laquelle, lorsque l’air comprimé fourni est soufflé à grande vitesse dans une direction circonférentielle pour augmenter la vitesse du fluide, la pression diminue sur la même ligne d’écoulement. La totalité du volume d’air pénètre dans le tube droit après la chambre de turbulence et est comprimée près de la paroi du tube par la force centrifuge. La pression de ce flux d’air est légèrement inférieure à la pression du jet de la buse, mais supérieure à la pression atmosphérique.

Une vanne située à l’extrémité du tube droit est ouverte pour permettre à une partie de l’air de s’échapper et d’évacuer l’air chaud. L’air restant est repoussé vers le centre du tube droit, ramené dans la chambre de turbulence et évacué par la sortie d’air froid. Le sens de rotation est le même que celui du flux tourbillonnaire extérieur : les deux flux tourbillonnaires tournent à la même vitesse angulaire. Le flux tourbillonnaire extérieur s’écoulant vers la sortie d’air chaud et l’intérieur s’écoulant vers la sortie d’air froid.

Une turbulence intense à la limite des deux flux les emprisonne et les transforme en une seule masse. L’énergie du flux tourbillonnaire est beaucoup plus importante à l’extérieur qu’à l’intérieur. De plus, l’énergie est transportée sous forme de chaleur du flux d’air intérieur vers l’extérieur, ce qui permet d’évacuer de l’air à des températures différentes.

2. L’efficacité des refroidisseurs vortex

L’efficacité des refroidisseurs vortex n’est pas la meilleure. Un système de fonctionnement similaire est le moteur d’expansion. Comparé à la turbine de détente utilisée pour climatiser un avion à réaction, le rendement de la turbine de détente est supérieur à 0,6, tandis que le rendement du refroidisseur vortex est d’environ 0,5.

Par conséquent, si l’équipement électrique est disponible, les cycles de réfrigération utilisant un réfrigérant sont supérieurs en termes d’efficacité. Il convient également de noter que les refroidisseurs vortex présentent des inconvénients en tant qu’équipement de refroidissement et de réfrigération. Ils sont donc préférés pour le refroidissement ponctuel.

Qu’est-ce qu’un aimant collé ?

Des “aimants collés” est un terme générique pour les aimants qui sont traités et moulés en pétrissant des aimants à grains fins dans du caoutchouc ou du plastique.

Les aimants en ferrite ordinaires sont utilisés pour les joints de différents produits. Par exemple, pour la porte des réfrigérateurs et des vitrines, ou comme tableaux blancs en les transformant en tableaux et en traitant la surface avec du plastique.

Les aimants utilisant des terres rares à force magnétique élevée, tels que les aimants en néodyme, sont moulés dans différentes formes. Ils sont ensuite utilisés industriellement dans les petits moteurs, les composants électroniques et les moteurs d’entraînement des trains.

Utilisations des aimants collés

En plus d’être conçus et fabriqués librement, les aimants collés peuvent également être traités et façonnés après la production.

Les aimants en ferrite sont facilement utilisables dans la vie quotidienne sous forme de bandes et de feuilles magnétiques.

Les aimants dotés d’une force magnétique extrêmement élevée, tels que les aimants en néodyme et les aimants en nitrure de fer samarium, sont incorporés dans de petits moteurs. Ils sont également utilisés dans les disques durs et comme moteurs d’entraînement pour les voitures, les trains et les ascenseurs.

Principe des aimants collés

Les aimants permanents actuellement utilisés dans l’industrie sont classés en trois grandes catégories : les aimants coulés, les aimants frittés et les aimants collés.

Parmi ces derniers, les aimants collés (aimants liés aux polymères) sont fabriqués à partir de composés magnétiques. À l’intérieur desquels une forte concentration de poudre fine (poudre magnétique) de ferrite ou d’aimants de terre rare est malaxée et dispersée dans un liant tel qu’une résine polymère ou du caoutchouc.

Après la production, ils peuvent être traités et moulés en structures complexes avec une grande précision. Non seulement ils détiennent d’excellentes propriétés mécaniques telles que la résistance à la fissuration et à l’écaillage, mais ils peuvent également être facilement moulés en métal. Ainsi, ils sont rendus minces, longs et larges, ce qui n’est pas possible avec les aimants coulés ou frittés.

Ils peuvent également être produits en masse et présentent de nombreux avantages remarquables en tant que matériau industriel.

En particulier, l’utilisation d’aimants en terres rares à force magnétique élevée est essentielle pour les petits moteurs et composants électroniques largement utilisés aujourd’hui. Une miniaturisation et une efficacité accrues peuvent être obtenues en améliorant les performances des aimants collés eux-mêmes.

Les aimants collés en terres rares sont également utiles pour rendre les générateurs plus petits et plus puissants. Leur utilisation dans la production d’énergie devrait se développer à l’avenir.

Différences entre les aimants collés et les aimants frittés

Les aimants collés sont fabriqués en solidifiant de la poudre magnétique avec de la résine. Les aimants frittés, quant à eux, sont fabriqués en pressant de la poudre magnétique et en la faisant cuire à haute température.

En termes de propriétés magnétiques et de résistance à la chaleur, les aimants frittés sont supérieurs aux aimants collés. Ces derniers sont fabriqués à partir d’un mélange de résine. En effet, la résine mélangée dans les aimants collés est une substance non magnétique.

Toutefois, en termes de précision dimensionnelle, les aimants collés ont des capacités supérieures car ils peuvent être usinés de manière complexe. En effet, les aimants frittés sont soumis à un retrait de frittage plus important au cours du processus de fabrication.

Les aimants collés soutiennent l’évolution des moteurs

Aujourd’hui, alors que les questions environnementales deviennent de plus en plus sérieuses, le marché des moteurs subit lui aussi des changements importants. Les moteurs sont utilisés dans un large éventail d’usages, telles que les automobiles et les appareils ménagers. Ils représentent donc une grande partie de la consommation totale d’électricité. Économiser l’énergie utilisée par ces moteurs est une question très importante pour la réalisation d’une société à faible émission de carbone.

Dans ce contexte, la demande de moteurs PM, qui sont des moteurs synchrones dotés d’aimants permanents dans le rotor, est en hausse.

Les moteurs à aimants permanents sont plus économes en énergie et plus efficaces que les moteurs sans aimants permanents (par exemple, les moteurs à induction). En effet, les moteurs PM ne génèrent pas de pertes dans le rotor car aucun courant secondaire ne circule dans le rotor.

Les moteurs à particules peuvent être divisés en deux types en fonction de la construction de la section du rotor : les moteurs SPM et les moteurs IPM. Les moteurs SPM ont des aimants permanents “collés” à la section du rotor, tandis que les moteurs IPM ont des aimants permanents “incorporés” dans la section du rotor. Les moteurs IPM à aimants incorporés peuvent atteindre des vitesses plus élevées et présentent une plus grande sécurité mécanique.

La technologie qui sous-tend ces moteurs à aimants permanents s’appuie sur des aimants en terres rares dotés d’une force magnétique élevée. Cependant, les aimants en terres rares ont été signalés comme présentant un risque d’approvisionnement. Cela  en raison de la flambée des prix et de l’instabilité de l’offre due aux restrictions à l’exportation en Chine et à d’autres facteurs.

Toutefois, de nouvelles technologies ont été mises au point ces dernières années. Comme l’invention des moteurs IPM utilisant des aimants collés à base de samarium, qui ne sont pas des aimants de terre rare. Les aimants collés soutiennent ainsi l’évolution des moteurs.

Qu’est-ce qu’un sac autoclavable ?

Les sacs autoclavables sont utilisés pour stériliser des échantillons ou des déchets à l’aide d’un autoclave.
Un autoclave, ou stérilisateur à vapeur à haute pression, est un appareil qui utilise la pression pour effectuer une stérilisation à la pression de vapeur saturée en peu de temps.
Les sacs autoclavables sont utilisés à des températures et des pressions élevées, c’est pourquoi le polypropylène est souvent utilisé comme matériau, car il doit être résistant à la chaleur. De plus, il existe des sacs de formes et de procédés différents en fonction de l’objectif du processus d’autoclavage.

Utilisations des sacs autoclavables

Les sacs autoclavables sont utilisés pour stériliser les échantillons, le matériel de laboratoire et pour éliminer les déchets qui peuvent être infectieux ou présentant un risque biologique.

Les déchets infectieux des institutions médicales et les déchets à risque biologique des laboratoires de biotechnologie sont placés directement dans des sacs autoclavables et stérilisés par autoclavage. Ce procédé est réputé très sûr car les déchets peuvent être stérilisés sans être sortis du lieu de décharge.

Principe des sacs autoclavables

L’échantillon ou le déchet à stériliser est placé dans un sac autoclavable et stérilisé à l’autoclave.
Le sac autoclavable est une sorte de grosse cocotte-minute. Il est rempli avec la bonne quantité d’eau, le couvercle est fermé et le sac autoclavable est cuit à la vapeur. Toutefois, il ne suffit pas de le chauffer à la vapeur pour le stériliser. Dans l’autoclavage, une stérilisation efficace est obtenue en chauffant l’échantillon cible sous pression avec de la vapeur d’eau saturée à une certaine température et pression. Le point d’ébullition de l’eau varie en fonction de la pression. Dans notre environnement quotidien (= 1 bar), l’eau bout à 100°C environ. Par contre, sous 2 atmosphères, le point d’ébullition de l’eau est d’environ 121°C. Cela signifie qu’en appliquant une pression, il est possible de stériliser avec de la vapeur à des températures plus élevées. Ce principe permet de tuer les micro-organismes et les bactéries par traitement thermique.
Les spores bactériennes, qui ne peuvent pas être éliminées par des méthodes de stérilisation telles que l’ébullition, peuvent également être tuées. La stérilisation par autoclave s’effectue à 121°C ou plus pendant 20 minutes. Cette méthode est plus rapide et plus facile que les autres méthodes de stérilisation.

Utilisations de l’autoclavage

Les sacs autoclavables peuvent être soumis à des instruments stables jusqu’à 130°C et peuvent être mouillés avec des solutions ou de l’eau. Les plastiques qui peuvent être stérilisés à l’autoclave sont le polypropylène (PP) et le polycarbonate (PC). Le PP est translucide et le PC est transparent. Aucun des deux ne peut être stérilisé par la chaleur sèche.

Les articles à stériliser à l’autoclave doivent être enveloppés dans une feuille d’aluminium ou placés dans un bocal ou un gobelet en verre et recouverts d’une feuille d’aluminium. Appliquez un ruban indicateur d’autoclave et inscrivez-y la date et le nom du stérilisateur. Le ruban indicateur change de couleur lorsqu’il est stérilisé à l’autoclave, ce qui indique qu’il a été stérilisé.

Remplissez le bol avec de l’eau du robinet jusqu’à ce que le disque perforé (tuba) situé au fond soit légèrement immergé. L’eau de grande pureté, telle que l’eau à échange d’ions ou le MilliQ, a une faible conductivité électrique et peut activer le mécanisme anti-burnout, rendant le fonctionnement impossible.

Placez les instruments et les réactifs dans le panier. Desserrez légèrement les couvercles des flacons de milieu, etc., car la pression peut empêcher les couvercles de s’ouvrir ou les flacons de se fissurer.

Placer le couvercle de l’autoclave dans la bonne position, serrer la poignée pour le bloquer, vérifier que la soupape de sécurité est correctement équilibrée et fermer le robinet d’échappement. 121 °C, régler pour 20 min et démarrer l’autoclave.

Après la fin de l’autoclave, attendre le refroidissement naturel de l’autoclave et ouvrir le couvercle après avoir vérifié que la température est de 50°C et que le manomètre est à 0. La pression à l’intérieur de l’autoclave étant plus élevée qu’à l’extérieur, si le couvercle est ouvert immédiatement après la fin de l’autoclave, de la vapeur jaillira et vous brûlera.

Utilisations des sacs pour autoclavage

Les sacs pour autoclavage sont utilisés pour éliminer les boîtes de Petri et les déchets infectieux après incubation, ainsi que pour stériliser les instruments.

Les sacs pour autoclave sont fabriqués en polypropylène résistant à la chaleur et ont la forme d’un sac à déchets.

Pour autoclaver un sac à déchets, remplissez-le de 100 ml d’eau et serrez légèrement l’ouverture du sac à l’aide d’une bande de serrage ou d’un dispositif similaire. Si le sac est complètement serré, l’air restera à l’intérieur et la vapeur ne pourra pas pénétrer dans le sac, ce qui l’empêchera d’être complètement stérilisé. Lorsque vous jetez le sac après la stérilisation, serrez bien le goulot.

Lors de la stérilisation, ne placez qu’un seul sac dans un panier d’autoclavage ou similaire. Le sac risque de se briser si des objets pointus tels que des boîtes de Pétri, des tubes à essai ou des aiguilles sont placés à l’intérieur.

Les sacs pour autoclavage destinés à la stérilisation des instruments sont généralement appelés sacs stériles.

Les sachets stériles ont généralement une surface en film d’un côté et une surface en papier (filtre) de l’autre. La vapeur pénètre par la face en papier pour stériliser les instruments qui s’y trouvent. Après la stérilisation, le sachet est doté d’une barrière qui empêche les bactéries et autres organismes d’y pénétrer, ce qui permet de conserver la stérilité des articles stérilisés.

De plus, les sachets de stérilisation générale sont dotés d’indicateurs imprimés qui garantissent qu’ils ont été stérilisés de manière fiable.

Lorsque vous utilisez des sachets stériles, assurez-vous que les articles à stériliser sont soigneusement nettoyés et séchés, et ne les remplissez pas trop avec du linge, de la gaze ou d’autres articles considérés comme difficiles à pénétrer par la vapeur. Lorsque vous emballez des objets à arêtes vives, des plateaux métalliques et de la verrerie de grande taille, enveloppez-les dans de la gaze ou un tissu non tissé. Lors de l’insertion de seringues en verre, de pinces, etc., éviter de les faire tomber par l’extrémité. Scellez-les complètement avant de les stériliser.

Les sachets stériles sont jetables. Après utilisation, le filtre en papier est changé et s’il est réutilisé, la pénétration de la vapeur et le blocage des bactéries perdront de leur efficacité.

Qu’est-ce qu’un testeur d’étanchéité ?

Les testeurs d’étanchéité sont des équipements d’inspection et des produits chimiques utilisés pour vérifier l’étanchéité des produits industriels et de divers types de tuyauteries.

Lorsqu’on parle d’équipement d’inspection, les testeurs de fuites sont ceux qui “détectent électriquement les fuites”, tandis que lorsqu’on parle de produits chimiques, les testeurs de fuites sont ceux qui “détectent visuellement les fuites”.

En général, les premiers servent à inspecter s’il y a des fuites dans l’ensemble du produit/de la tuyauterie. Le second sert à vérifier où se trouve la fuite dans le produit/la tuyauterie.

Utilisations des testeurs d’étanchéité

Les testeurs de fuites sont utilisés pour les inspections sur les lignes de production, les inspections de fuites de réfrigérant sur les climatiseurs, les inspections de fuites sur les conduites de gaz, et autres.

Pour les contrôles sur les lignes de production, on utilise souvent la “méthode de la pression interne”, celle-ci met sous pression l’intérieur du produit. On peut se servir également de la “méthode de la chambre à pression interne” et de la “méthode de la pression externe”. Ces deux méthodes placent le produit dans une chambre et mettent sous pression l’intérieur du produit ou de la chambre.

Les testeurs d’étanchéité de type “absorption infrarouge”, “semi-conducteur” ou liquide sont utilisés pour tester l’étanchéité de produits déjà utilisés. Le type “absorption infrarouge” est le type le plus couramment utilisé pour les fuites de gaz inflammables ou réfrigérants.

Principe du testeur d’étanchéité

Dans le cas du type à pression interne, l’intérieur du produit est mis sous pression. La présence ou l’absence de fluctuations de pression à partir d’un état de pression de maintien permet ainsi de détecter les fuites.

Dans le cas du “type à pression externe”, le produit est placé dans un récipient sous pression appelé chambre. La chambre est ensuite mise sous pression et le testeur détecte si la pression s’échappe ou non de la chambre dans le produit.

Le type de chambre à pression interne met sous pression l’intérieur du produit placé dans la chambre. Il détecte dans un second temps les fuites au moyen des fluctuations de pression à l’intérieur de la chambre.

Le type à absorption infrarouge et le type à semi-conducteur détectent tous deux les gaz mélangés à l’air inhalé pour détecter les fuites. Cependant, le type à absorption infrarouge a l’avantage d’avoir un temps de réaction plus court, tandis que le type à semi-conducteur est plus sensible et a une durée de vie plus longue.

L’utilisation de ces appareils d’inspection ne fait que confirmer la présence ou l’absence de fuites, tandis que l’inspection des points de fuite doit être effectuée à l’aide d’un testeur d’étanchéité liquide. Ou alors, en immergeant le produit dans l’eau pour un contrôle visuel. Dans ce cas, selon le produit, il peut s’agir d’une corrosion interne ou d’un oubli dû à l’habileté de l’inspecteur.

Qu’est-ce qu’un actionneur linéaire ?

Un actionneur linéaire est un dispositif qui génère de la puissance dans une direction linéaire. En général, un moteur rotatif est converti en mouvement linéaire à l’aide de composants mécaniques. D’autres actionneurs utilisent des cylindres pneumatiques ou hydrauliques pour générer une puissance linéaire. Ils sont utilisés comme source d’entraînement pour une large gamme de composants nécessitant un mouvement linéaire. Par exemple, les machines industrielles et les ordinateurs. Récemment, les actionneurs linéaires ont été utilisés dans les machines industrielles et les instruments de mesure où une vitesse élevée et une grande précision de positionnement sont nécessaires. Cela en raison des performances accrues de ces dispositifs.

Utilisations des actionneurs linéaires

Les actionneurs linéaires sont utilisés dans les composants qui nécessitent une puissance linéaire. Par exemple, les équipements industriels, les automobiles et les périphériques de PC. Voici quelques exemples d’utilisation des actionneurs linéaires :

• L’ouverture et la fermeture des portes des machines de construction, etc.
  Les actionneurs linéaires sont utilisés pour ouvrir et fermer les portes des machines lourdes telles que les engins de chantier et pour ajuster l’angle des objets montés. Récemment, des actionneurs électriques ont été adoptés. Ces derniers peuvent être facilement intégrés aux systèmes de commande des machines de construction.
• La commande de l’accélérateur des moteurs des engins de chantier
  Les systèmes de commande de l’accélérateur sont utilisés pour contrôler l’accélérateur des moteurs des engins de construction et d’autres machines. Par rapport aux systèmes hydrauliques conventionnels, l’actionneur linéaire est plus petit et plus léger.

Principe des actionneurs linéaires

Le principe des actionneurs linéaires peut être mécanique, pneumatique, hydraulique ou électromagnétique. Chacune de ces méthodes est décrite ci-dessous. 

• Le type mécanique
  Le mouvement de rotation d’un moteur pas à pas est combiné à une crémaillère, une vis à billes, une vis coulissante, etc. Cela dans le but de produire un mouvement et une puissance linéaires.
• Le type pneumatique
  La pression dans le cylindre creux est augmentée par une pompe ou un compresseur pour élever ou abaisser le piston. Quant au cylindre, il est déplacé sur l’axe du piston pour générer une puissance linéaire.
• Le type hydraulique
  De construction similaire au type pneumatique, la pression hydraulique est utilisée pour élever et abaisser le piston dans le cylindre. Elle déplace également le cylindre sur l’axe du piston pour générer une puissance linéaire. Il est utilisé à des pressions plus élevées que le type pneumatique.
• Le type électromagnétique (moteurs linéaires)
  Il génère une puissance linéaire par force électromagnétique. La structure se compose d’un aimant et d’une bobine. Lorsqu’un courant électrique circule dans la bobine, celle-ci devient un électro-aimant et les forces de répulsion ainsi que d’attraction de l’aimant génèrent un mouvement et une puissance linéaires.

Types d’actionneurs linéaires et leur utilisation

La manière dont les actionneurs linéaires sont utilisés varie fortement en fonction de leur type (structure).

• Le type mécanique
  Le mouvement de rotation d’un moteur pas à pas étant converti mécaniquement en mouvement linéaire, les méthodes de commande et de positionnement sont similaires à celles des moteurs pas à pas. Un bloc d’alimentation ou un contrôleur pour moteur pas à pas est donc utilisé.
  Le nombre d’impulsions transmises au moteur détermine l’angle de rotation du moteur. En ce qui concerne l’origine mécanique, le diamètre du pignon et le nombre de dents des deux côtés dans le cas d’un mécanisme à crémaillère, et le pas de la vis d’alimentation dans le cas d’un mécanisme à vis à billes, déterminent la quantité de mouvement par angle de rotation.
  Le moteur peut être arrêté avec une grande précision en le stoppant au milieu de la plage de déplacement. Un courant peut ainsi être appliqué au moteur pas à pas pour agir comme un frein.

• Le type pneumatique
  L’air comprimé est utilisé comme fluide de travail. Un compresseur d’air ou une tuyauterie d’air comprimé existante est donc nécessaire. Pour ce faire, des électrovannes et des régulateurs de vitesse sont utilisés pour son contrôle.
  En principe, la position d’arrêt est soit en pleine extension, soit en pleine rétraction. Il est donc difficile de contrôler un arrêt en plein milieu. En frappant mécaniquement la butée, n’importe quelle position peut être définie comme “point final”.
  Il en existe deux types : en premier, les modèles à double effet, qui disposent d’un orifice de raccordement à l’avant ainsi qu’à l’arrière et dont la position est contrôlée par le côté à pressuriser. En second, les modèles à simple effet, qui disposent d’un orifice de raccordement à une seule extrémité et sont montés sur ressorts pour atteindre une position fixe.

  Si la pression de l’air comprimé est trop élevée, le vérin peut fonctionner vigoureusement et dangereusement.
  Dans ce cas, un régulateur de vitesse peut être installé pour contrôler la vitesse de fonctionnement. Il réduira la quantité d’air entrant dans le cylindre afin d’atteindre la vitesse de fonctionnement correcte.
  L’air est comprimé lorsqu’il est pressurisé, il peut donc ne pas être en mesure de fournir la force attendue. Par exemple, lorsqu’une charge importante est appliquée au vérin. Tandis que si une fuite de fluide se produit, c’est de l’air et donc moins susceptible de contaminer la zone environnante. De plus, le fluide peut être libéré dans l’air après utilisation.

• Le type hydraulique
  Le type hydraulique utilise de l’huile comme fluide de travail et est utilisé lorsqu’il est nécessaire de travailler à des pressions plus élevées. C’est-à-dire, avec une puissance différentielle plus importante. L’huile est mise sous pression par une pompe électrique spéciale.
  Le principe de fonctionnement est similaire à celui du type pneumatique et présente donc des caractéristiques similaires. Cependant, l’huile n’est pas comprimée sous pression, ce qui permet d’obtenir une force différentielle plus importante.
  Le fluide de travail étant de l’huile, il peut contaminer la zone environnante en cas de fuite.

Contrôle des actionneurs linéaires

Dans les actionneurs linéaires mécaniques basés sur un moteur, la position est contrôlée par une entrée de contact indiquant la position ou en contrôlant la rotation du moteur.
Dans les types pneumatiques et hydrauliques, la position est contrôlée par la commutation des circuits d’air comprimé ou hydrauliques à l’aide de vannes ou d’électrovannes.
Des détecteurs de proximité et des potentiomètres sont également disponibles en tant que capteurs intégrés pour la détection de la position, qui peuvent être montés ultérieurement si nécessaire.

Qu’est-ce qu’une balance linéaire ?

Les balances linéaires, également appelées codeurs linéaires, sont utilisées pour mesurer des positions et des distances linéaires avec une grande précision.

Les balances linéaires sont divisées en deux types selon la norme de la distance parcourue : le type absolu qui calcule la distance parcourue à partir de la position absolue, et le type incrémental. Ce dernier n’a pas de position absolue et calcule uniquement la distance parcourue.

Il existe également deux types de méthodes de détection : les détecteurs électromagnétiques, utilisant l’induction électromagnétique et les détecteurs optiques. Ces détecteurs lisent la lumière provenant d’une source lumineuse en la transmettant à travers une roue codeuse. Parmi ces deux méthodes, l’électromagnétique est légèrement plus utilisée.

Utilisations des balances linéaires

Les balances linéaires sont fréquemment utilisées dans les domaines des machines-outils et de la fabrication de semi-conducteurs. Au sein de ces derniers, des mesures de précision sont nécessaires. Par exemple, lorsqu’elles sont incorporées dans des pièces de machines-outils pour lire et contrôler la quantité de mouvement pendant le fonctionnement de la machine, ou lorsqu’elles sont incorporées dans des équipements d’inspection de composants de semi-conducteurs pour être utilisées dans les mesures.

Les balances linéaires électromagnétiques sont également utilisées dans des situations plus générales en raison de leur structure simple. Un exemple typique est le pied à coulisse numérique, un outil qui mesure la longueur de deux points et l’affiche numériquement.

Principe des balances linéaires

Les balances linéaires électromagnétiques utilisent le principe de l’induction électromagnétique en physique.

La balance principale et le détecteur contiennent chacun une bobine. Une variation de la distance entre les deux génère une force électromotrice qui dépend de la distance. Cette distance est mesurée indirectement en mesurant cette force électromotrice et en la convertissant en distance parcourue.

Elles ont une structure simple, sont résistantes à la saleté et à d’autres contaminants. Elles peuvent être utilisées dans de nombreux cas, mais ne conviennent pas aux environnements où des champs magnétiques sont générés.

Les balances linéaires optiques émettent de la lumière à partir d’un élément émetteur de lumière. Elles sont ensuite détectées par un élément récepteur de lumière installé sur le côté opposé, grâce à une échelle principale fixe et un réseau de réticules entre l’élément émetteur de lumière et l’élément récepteur de lumière. La règle principale et le réseau de réticules sont percés de fentes qui génèrent des franges d’interférence. Ces dernières sont converties en signaux électriques pour déterminer la position.

Comparées aux balances linéaires électromagnétiques, les balances linéaires optiques sont capables d’effectuer des mesures de haute précision et sont moins sensibles aux champs magnétiques. Cependant, elles ont tendance à être légèrement plus grandes et plus sensibles à l’irradiation lumineuse externe sur la surface.

Comment utiliser les balances linéaires

Ces dernières années, les semi-conducteurs ont connu des progrès rapides et l’industrie des semi-conducteurs s’est développée avec une intégration plus poussée, conformément à la loi de Moore. Ces progrès se sont répercutés sur divers appareils électroniques, devenant plus contrôlés électroniquement et plus précis. Avec l’augmentation de l’intégration et de la densité, il est également important d’accroître la précision de la détection de position dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et dans les machines-outils. Tout cela dans le but de fabriquer des pièces mécaniques de haute précision.

Le contrôle précis de la position dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et les machines-outils nécessite un actionneur pour déplacer un objet. Il nécessite également d’une méthode de détection afin de localiser la position précise de l’actionneur. Actuellement, les interféromètres laser et les codeurs sont utilisés pour la détection précise de la position.

Lors de la conception d’un actionneur, il est courant que celui-ci soit construit sur la base d’un mouvement linéaire dans les trois axes (axes X, Y et Z) et d’un mouvement spatial en combinant ces trois axes. Les balances linéaires sont donc utilisées pour la détection de position de précision linéaire. Les échelles et les détecteurs sont installés respectivement sur les parties mobiles et fixes afin de détecter précisément la distance.

Installation des balances linéaires

Elles peuvent mesurer des positions avec une grande précision dans les équipements de précision, mais elles sont aussi couramment utilisées avec des résolutions de l’ordre du micron ou inférieures au micron.

C’est pourquoi la méthode et la précision de montage sont importantes lors de la conception de la balance afin de maintenir sa précision. La précision de montage pour les performances des balances linéaires est décrite dans le manuel d’instructions de chaque produit et de chaque fabricant. Cette méthode de montage dépend de la structure de l’équipement dans lequel la balance linéaire est montée et doit être prise en compte par le concepteur.

Comme la précision de la balance linéaire elle-même est de l’ordre du micron, une précision de montage inférieure à 1 mm est requise. Elle est nécessaires dans plusieurs cas, pour la distance entre le capteur et la balance, le lacet, le roulis et le tangage, à titre d’exemple. Selon les exigences, il peut être primordial de concevoir et de fabriquer un gabarit de précision pour le montage ou d’ajuster manuellement l’échelle pendant le montage.

Qu’est-ce qu’une douille  linéaire ?

Une douille de guidage linéaire est un roulement qui utilise le roulement d’une bille intégrée pour fournir un mouvement linéaire sur un arbre lui-même linéaire. Selon le fabricant, ils sont également appelés coussinets de glissement.

Le roulement des billes est utilisé pour déplacer la douille linéaire. La raison étant que les billes effectuent un mouvement de roulement avec peu de frottement tout en établissant un contact ponctuel avec l’arbre linéaire. Cela permet à la douille linéaire de se déplacer en douceur avec peu de force.

Comme les douilles linéaires elles-mêmes n’ont pas de force de propulsion, elles sont utilisées en combinaison avec d’autres mécanismes. Par exemple, des cylindres, des courroies dentées ou des vis à billes pour se déplacer dans n’importe quelle direction sur l’arbre linéaire.

Utilisations des douilles linéaires

En combinaison avec des arbres linéaires, les douilles linéaires sont utilisées dans les mécanismes de glissement. Par exemple, ceux des équipements de précision, des machines industrielles, des équipements médicaux, des équipements de bureautique et de nombreux autres types d’équipements où les charges légères, les vibrations et les impacts n’ont pas d’effet.

Dû à leur manque de puissance en elles-mêmes, elles peuvent être utilisées en combinaison avec des cylindres ou des moteurs pour permettre un mouvement linéaire.

Un mouvement linéaire à faible frottement et de haute précision est possible entre l’arbre linéaire et la douille linéaire. En cas d’utilisation sous charge, il faut veiller à éviter toute déviation de l’arbre linéaire et de l’environnement de travail.

Principe des douilles linéaires

Les douilles linéaires sont constituées d’un manchon extérieur, d’une bille et d’une cage. Elles sont utilisées de part avec un arbre linéaire et utilisent le mouvement de roulement des billes pour obtenir un mouvement linéaire.

La douille extérieure est fabriquée en acier à roulement très résistant à l’usure et à la ténacité. Après traitement thermique, les diamètres intérieur et extérieur sont rectifiés et terminés. Un positionnement de haute précision est possible en mouvement linéaire.

Le dispositif de retenue comporte une rainure de guidage dans laquelle la bille peut rouler. Cette dernière peut glisser le long de la rainure de guidage et de la surface intérieure du cylindre extérieur, en maintenant la distance entre le chemin de roulement du cylindre extérieur et l’arbre à un intervalle constant. Grâce au contact ponctuel entre la bille et l’arbre linéaire, le mouvement de roulement s’effectue avec une faible charge admissible mais peu de frottement. Cela permet à la bille de se déplacer en douceur et avec une grande précision.

Les douilles linéaires sont sélectionnées en fonction de la position de montage, de la vitesse de déplacement et de la fréquence d’usage. En cas d’utilisation sous charge dans un guidage horizontal, la flexion de l’arbre linéaire devient un problème. Des calculs de charge doivent être effectués lors de l’utilisation du système, et la durée de vie nominale et l’environnement de fonctionnement doivent être pris en compte.

Qu’est-ce qu’une référence de tension IC ?

Un circuit intégré de référence (en anglais : Reference integrated circuit) est un composant électronique qui délivre une tension de référence lors du fonctionnement d’un circuit électronique. Ces circuits électroniques sont aussi parfois appelés circuits de référence ou sources de tension de référence.

Les performances d’un circuit intégré de référence comprennent la précision initiale de la tension de référence de sortie, la stabilité face aux fluctuations de la tension d’alimentation (appelée régulation de ligne), la stabilité face aux fluctuations de la charge (appelée régulation de charge), la stabilité face aux changements de la température ambiante (appelée dérive de température) et la stabilité face à une utilisation à long terme (appelée dérive à long terme). La stabilité face à une utilisation à long terme (appelée dérive à long terme) est nécessaire pour maintenir une tension de sortie stable avec une grande précision de l’ordre du ppm (0,0001 %).

Utilisations des références de tension IC

Les références de tension IC sont utilisées dans une variété de circuits électroniques qui nécessitent une tension de référence. Dans les circuits de contrôle de l’alimentation, la tension de sortie est contrôlée pour rester constante en la comparant à une tension de référence. Dans les convertisseurs AD et DA, la tension d’entrée est convertie en une sortie appropriée en la comparant à une tension de référence. Dans les détecteurs de tension, la décision de détection est prise par comparaison avec une tension de référence.

Les performances de ces circuits électroniques sont donc influencées par les performances du circuit intégré de référence. Des références de tension IC très précises sont particulièrement requises dans les domaines de la science, de la médecine, de l’automobile, du militaire, de l’aéronautique et de l’espace.

Principe des circuits intégrés de référence

Il existe deux types de configurations de circuits intégrés de référence : ceux en dérivation et ceux en série.

Le type shunt se compose de deux bornes, la sortie de référence et la masse. Il est contrôlé pour maintenir une chute de tension constante, quel que soit le courant circulant entre les deux bornes. Dans ce cas, le circuit intégré est connecté en parallèle à la charge et une résistance externe est connectée entre l’alimentation et la sortie de la tension IC. Le courant qui traverse le circuit intégré fluctue en fonction des variations de la tension d’alimentation et de la charge. Cependant, la tension à la sortie de référence est maintenue constante par le contrôle du circuit intégré.

Le type série se compose de trois bornes (entrée d’alimentation, sortie de référence et masse) et, lorsqu’il est utilisé, le circuit intégré est connecté en série entre l’alimentation et la charge. La sortie de référence est contrôlée pour maintenir une tension constant. Pour ce faire, elle fait varier la résistance interne du circuit intégré en réponse aux variations de la tension d’alimentation ou de la charge.

La méthode la plus couramment utilisée aujourd’hui est la référence à bande interdite. il est possible de maintenir une tension de sortie stable en cas de variations de température. Pour ce faire, il faut faire correspondre une tension ayant un coefficient de température positif avec une tension ayant un coefficient de température négatif.

Lorsqu’on utilise une références de tension IC, il est nécessaire de choisir un circuit approprié qui offre les performances requises pour l’usage. Non seulement en termes de précision et de stabilité, mais aussi en termes de temps de stabilisation au démarrage et de caractéristiques de bruit.

Qu’est-ce qu’une soufflante Roots ?

Une soufflante Roots est un appareil utilisé principalement pour souffler de l’air.

L’air est soufflé par la rotation d’une paire de pièces en forme de pales, appelées rotors, à l’intérieur du boîtier. Il se compose de deux à quatre pales ; plus le nombre de pales est élevé, plus la quantité d’air soufflée par tour est importante, ce qui augmente l’efficacité de l’appareil.

Il est appelé ainsi parce que les frères Roots ont mis au point la configuration actuelle en 1866. Il existe trois configurations principales de rotor : en développante, cycloïdale et à enveloppe.

Utilisations des soufflantes Roots

Les soufflantes Roots ont les exemples d’utilisation suivants :

• Installations de traitement des eaux
  Ils sont utilisés dans les fosses septiques des installations de traitement des eaux dans les usines, les écoles et les hôpitaux pour alimenter en air la fosse septique.
• Aspirateurs industriels
  Ils sont utilisés dans les aspirateurs et les dépoussiéreurs utilisés dans les usines, où ils aspirent la poussière et l’air et n’évacuent que l’air.
• Porteurs de vide
  Ils sont utilisés pour aspirer et nettoyer les boues et les saletés.
• Fumées de soudage
  Ils sont utilisés dans les aspirateurs industriels pour aspirer les fumées provenant du processus de soudage dans les usines et les absorber sur un filtre.
• Soufflage d’air
  Ils sont utilisés pour alimenter les souffleurs d’air afin d’éliminer l’humidité des produits dans les usines.

Principe des soufflantes Roots

Les soufflantes Roots ont un trou d’admission et un trou d’échappement dans le corps du boîtier, et le rotor tourne pour aspirer l’air par le trou d’admission et le souffler par le trou d’échappement. À ce moment, le rotor et l’intérieur du boîtier, ainsi que les rotors eux-mêmes, maintiennent un petit espace entre eux et continuent de tourner sans jamais entrer en contact.

Le sens de rotation va de la chambre d’admission vers la chambre d’échappement. L’air de la chambre d’admission est ainsi poussé vers la chambre d’échappement.

Par conséquent, plus l’espace entre le rotor et l’intérieur du boîtier et entre les rotors est étroit, plus le débit de refoulement par tour est élevé, car il n’y a pas de fuite. Toutefois, si l’espace est trop étroit, le rotor peut se bloquer en raison de la présence de corps étrangers, ce qui entraîne une défaillance de la rotation.

Le choix d’une soufflante Roots doit tenir compte de la propreté de l’environnement dans lequel elle est utilisée. Les rotors des soufflantes Roots sont principalement utilisés avec deux ou trois disques.

Le type à deux pales évacue l’air quatre fois par rotation, tandis que le type à trois pales peut évacuer l’air six fois, ce qui augmente l’efficacité, mais aussi les coûts en raison du degré élevé de difficulté de l’usinage du rotor.