Une meuleuse d’angle innovante entraînée par une turbine

Depuis des décennies, le spécialiste des moteurs pneumatiques DEPRAG SCHULZ GMBH & CO se dédie à la recherche et au développement de systèmes d’entraînement à air comprimé pour des outils industriels de pointe. Les innovations des laboratoires de cette société ont fait beaucoup parler d’elles. Avec la nouvelle génération de meuleuses à turbine présentée en 2006 lors de son 75e anniversaire, cette société a développé une véritable gamme de meuleuses industrielles, intitulée DEPRAG INDUSTRIAL, composée de sept catégories d’outils.

 

 

Une technologie utilisant une turbine à air comprimé

Les outils pneumatiques ont connu leurs premiers succès dans les mines et les tunnels du XIXe siècle. Dans un environnement potentiellement explosif, dans lequel une seule étincelle peut avoir des conséquences tragiques, les outils électriques n’étaient pas utilisables, au contraire des outils à entraînement pneumatique, qui, eux, pouvaient être utilisés sans aucun danger. Les outils entraînés par air comprimé, de 30 à 50 % plus légers que leurs homologues électriques, présentaient ainsi un autre avantage. La charge sur les travailleurs s’en trouve réduite, au profit d’une plus grande productivité. Actuellement, les efforts de recherche se concentrent sur l’amélioration de l’efficacité des moteurs pneumatiques. C’est dans le contexte de cette dynamique actuelle que le développement des meuleuses d’angle vient s’inscrire. Car la turbine est un système à écoulement qui utilise l’expansion de l’air comprimé avec une très grande efficacité. La consommation d’air d’une meuleuse à turbine est ainsi sensiblement inférieure à celle d’une meuleuse équivalente à moteur à palettes. Le bilan énergétique est donc favorable.

 

Un excellent rapport puissance/poids

Le rapport puissance/poids (kW/kg) est seulement la moitié de celui d’un moteur à palettes. Robert Pesol, ingénieur de développement de la société DEPRAG, souligne: «Par rapport à une meuleuse électrique, tout parle en faveur d’un entraînement par turbine: une meuleuse électrique d’une puissance de 2 kW pèse en moyenne 6,6 kg, tandis qu’une meuleuse d’angle d’une puissance de sortie plus élevée de 2,2 kW pèse moins de 2 kg. De plus, notre nouvelle meuleuse d’angle à turbine pèse seulement 4 kg pour une puissance de 4,5 kW. Nos deux modèles de meuleuses à turbine atteignent ainsi l’excellent rapport de puissance/poids de 1,1».

Les meuleuses d’angle de la société DEPRAG sont demandés partout où l’on a besoin d’outil de meulage à haute performance pour tronçonner, poncer, couper et polir de la fonte, de l’acier, ainsi que des métaux non ferreux de toutes sortes. Ces meuleuses découpent des barres en acier comme s’il s’agissait de beurre. Ces outils à turbine novateurs sont particulièrement adaptés aux travaux dans la construction métallique, le génie mécanique, les fonderies, les chantiers navals, ainsi que les constructions en béton armé.

Le dernier né de la gamme est une meuleuse d’angle d’une vitesse à vide de 10’000 tours/mn pour la séparation et la découpe de matériaux allant jusqu’à un diamètre de 150 mm. La version antérieure de 2,2 kW, utilisée pour des matériaux d’un diamètre de 125 mm, est également disponible pour des disques d’un diamètre de 115 et 180 mm. La gamme de produits d’une catégorie de puissance de 4,5 kW, proposée avec trois différentes plages de vitesse est une autre nouveauté. Ces appareils permettent d’utiliser des disques de meulage et de découpe de 180 et 230 mm de diamètre, ainsi que des boisseaux coniques d’un diamètre de 150 mm.

 

Une turbine Curtis pour des outils pneumatiques

Avec le développement d’une turbine à expansion, les ingénieurs de DEPRAG se sont initialement aventurés dans en terrain parfaitement inconnu. Ceci n’a pu se faire que grâce à une étroite collaboration avec l’Université des sciences appliquées d’Amberg-Weiden en Allemagne. Le calcul et la conception technique de la première turbine Curtis au monde à être employée dans des outils pneumatiques ont été réalisés sous les auspices d’Andreas Weiss, maître de conférences en machines hydrauliques et mécanique des fluides. Les turbines à réaction multi-étagées ont une structure complexe et coûteuse, tandis que les turbines à impulsion ne sont pas en mesure d’exploiter efficacement le gradient de pression appliqué. C’est pour cela qu’il a été fait appel à une turbine Curtis issue de la famille des turbines à vapeur. Les calculs de conception ont été vérifiés et confirmés par des simulations de flux CFD (Computational Fluid Dynamics) et des bancs d’essai. Un banc d’essai pour moteurs et technologies pneumatiques a été spécialement mis en place à l’Université d’Amberg-Weiden pour permettre de tester des turbines correspondant à cette classe de puissance.

Le comportement couple de rotation/régime d’une turbine ne diffère pas fondamentalement de celui d’un moteur pneumatique à palettes classique. En présence de moteurs non réglés, le couple augmente de manière linéaire avec la charge externe entre la vitesse de ralenti et le blocage complet du moteur. La puissance maximale est donc exactement la moitié de la vitesse de ralenti (vitesse nominale). Les disques de meulage haute puissance renforcés en fibres ont une vitesse tangentielle maximale autorisée de 80 m/s. Afin d’assurer l’abrasion optimale de la pièce, il est recommandé d’actionner le disque à cette vitesse. En présence de moteurs pneumatiques non réglés, ceci est impossible, car la puissance maximale n’est exploitable qu’à la moitié de la vitesse de ralenti. Inversement, un dépassement de la vitesse butoir de 80 m/s peut conduite à la rupture du disque du fait de la force centrifuge. Dans la pratique, ce problème est résolu par l’installation d’un régulateur de vitesse.

Le principe du régulateur centrifuge, selon lequel de petits changements de vitesse provoquent des modifications de charge relativement importantes, s’est avéré particulièrement utile. Une réduction de l’alimentation en air entraîne une limitation fiable de la vitesse de ralenti et donc de la vitesse périphérique, indépendamment de la pression d’air. L’ingénieur de développement Robert Pesold cite un effet secondaire avantageux: «L’intérêt réside dans le fait que ce système nécessite la moitié moins d’air lorsqu’il est au ralenti». La consommation d’air comprimé de la meuleuse à turbine de 2,2 kW au ralenti n’est ainsi que de 0,7 m³/min et celle de la meuleuse de 4,5 kW d’à peine 1,2 m³/min. Il en va de même de la consommation en charge de la machine de 2,2 kW, qui consomme 1,8 m³/min, et la meuleuse de 4,5 kW seulement 3,6 m³/min. Robert Pesold ajoute: «L’efficacité énergétique est l’un des grands avantages de la meuleuse d’angle à turbine dans des applications en continu pour l’industrie».

Les turbines fonctionnent à des vitesses élevées. Il était clair que pour la conception de la meuleuse d’angle à turbine, la transmission devait fournir une résistance suffisante. Un engrenage planétaire lubrifié à l’huile, encapsulé et à rotation rapide avec un engrenage conique en aval a été entièrement repensé et optimisé pour une lubrification et un rendement optimaux. La profondeur de coupe maximale pour la découpe de tubes et de profilés atteint 40 mm pour un disque de 125 mm. Ceci augmente sensiblement la flexibilité de l’appareil et réduit d’autant ses coûts de fonctionnement.

 

La convivialité

La meuleuse d’angle à turbine innovante de DEPRAG INDUSTRIAL ne se distingue pas seulement par une grande efficacité énergétique et un rapport puissance/poids optimal. Dans cette entreprise, les nouveautés prennent toujours en considération la sûreté et la convivialité. Or dans le cas d’une meuleuse dans un contexte d’utilisation industriel, ce sont particulièrement les vibrations de l’appareil qui fatiguent l’opérateur. Les meuleuses DEPRAG résolvent ce problème au moyen d’un balancier automatique qui réduit les vibrations. Les poignées ergonomiques sont également antivibratoires et peuvent être réglées dans la position souhaitée. L’appareil est également rapidement convertible pour des opérateurs gauchers. La position du capot de protection du disque de meulage peut être réglée sans outil, au même titre que le conduit d’échappement d’air. Le remplacement du disque de meulage ou de broyage s’effectue rapidement à l’aide d’un bouton prévu à cet effet. L’appareil est parfaitement adapté à un fonctionnement continu, sans pièces d’usure, et la machine ne nécessite quasiment aucun entretien. Même le changement d’huile est à la portée de tout utilisateur, grâce aux vis de vidange et de remplissage manuelles.

 

Accent mis sur la sécurité

Le levier de sécurité sur la poignée de droite empêche le démarrage accidentel de la meuleuse et assure, grâce à sa course d’ouverture en deux temps, une manipulation sans aucun effort, avec un retour automatique au point mort aussitôt que la pression est relâchée. Un commutateur d’arrêt d’urgence intégré et redondant stoppe la machine lors d’une défaillance du régulateur centrifuge, de sorte que l’utilisateur et son environnement n’encourent aucun danger suite à un éventuel éclatement du disque.

À propos de la société La société DEPRAG SCHULZ GMBH & CO. est basée à Amberg en Bavière. Elle compte près de 600 employés dans plus de 50 pays. En plus d’une branche consacrée aux outils à air comprimé, cette société est spécialisée dans les technologies de vissage, d’automatisation, de moteurs pneumatiques, ainsi que d’énergie verte.