Électrovanne coaxiale

Electrovanne coaxiale

Qu'est-ce qu'une électrovanne coaxiale ?

Figure 1 : Qu'est-ce qu'une électrovanne coaxiale ?

Une électrovanne coaxiale est une électrovanne à commande directe avec un chemin d'écoulement relativement libre, conçue pour les fluides très visqueux ou les applications à haute pression. La conception unique de ces vannes les rend appropriées pour les systèmes à haut débit où une perte de pression minimale sur la vanne est souhaitée. On les appelle communément des valves coaxiales.

En général, les systèmes contenant des liquides épais dont la viscosité est supérieure à 50 centistokes (millimètre carré par seconde) nécessitent des électrovannes spéciales pour leurs opérations de contrôle. Les électrovannes à usage général ne peuvent pas être utilisées pour réguler des fluides épais tels que les huiles lourdes, les graisses, les sirops ou d'autres milieux glutineux. Le fluide épais peut bloquer le passage ou provoquer une force trop importante pour ouvrir/fermer la vanne, ce qui la rend inopérante. La plupart des électrovannes, lorsqu'elles sont ouvertes, sont conçues pour diriger le fluide à 90 degrés vers le haut et au-dessus de l'orifice, puis à 180 degrés vers le bas sous le joint et à nouveau à 90 degrés vers la sortie. En outre, les électrovannes à commande indirecte utilisent de petits orifices de pilotage avec des trajets d'écoulement minuscules. Bien que cette conception fonctionne parfaitement avec les fluides de faible viscosité (c'est-à-dire l'eau, l'air ou les huiles légères), elle entraîne une chute de pression très élevée dans le système si elle est utilisée avec des liquides épais.

L'invention des électrovannes coaxiales a permis de contrôler des fluides très visqueux en éliminant les obstacles sur la trajectoire du fluide. Les électrovannes coaxiales sont utilisées pour traiter des liquides dont la viscosité peut atteindre 500 ou 600 centistokes (CST).

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Une électrovanne coaxiale est-elle le bon choix pour votre application ?

Une vanne coaxiale offre une variété d'avantages par rapport aux électrovannes d'usage général. Ces vannes peuvent être le bon choix pour votre application si.. :

  • Votre système nécessite des débits élevés et une faible perte de pression
  • Votre milieu est très visqueux (plus de 50 CST)
  • Votre milieu est un gaz ou un liquide agressif, abrasif, légèrement contaminé ou sensible
  • Vous avez une contre-pression très élevée (jusqu'à 400 bars) ou des fluctuations de pression
  • Votre système exige des temps de réponse rapides
  • Votre milieu est le vide jusqu'à 10-4 mbar
  • Votre système subit une pression différentielle nulle

Conception et fonctionnement

Dans une électrovanne coaxiale, le solénoïde est installé de manière concentrique à un tube interne mobile latéralement dans lequel circule le fluide (figure 2). Ce tube interne est directement relié à un plongeur magnétique, qui se déplace parallèlement à la direction du flux lorsque la bobine est alimentée. Ce mouvement latéral fait passer l'état de la vanne à ouvert ou fermé, quelle que soit la pression du système. Dans une vanne normalement fermée, lorsque la bobine est alimentée, le tube se déplace contre un ressort de rappel (non représenté sur la figure 2) et s'éloigne du siège de la vanne (le tube se déplace vers la gauche sur la figure 2), ce qui permet au fluide de s'écouler. En désexcitant la bobine, le tube sera repoussé vers le siège de la valve (le tube se déplace vers la droite sur la figure 2) à l'aide du ressort de rappel. Pour éviter que le fluide n'entre en contact avec les autres parties internes de la vanne, le tube est scellé et fixé en place par des joints toriques.

Vue en coupe d'une électrovanne coaxiale à 2/2 voies en position ouverte

Figure 2 : Vue en coupe d'une électrovanne coaxiale à 2/2 voies lorsqu'elle est ouverte. Composants : entrée de la valve (1), joint torique (2), piston (3), bobine (4), tube (5), siège de valve (6) et sortie (7)

Types d'électrovannes coaxiales

Toutes les électrovannes coaxiales ont un principe d'action directe qui leur permet de fonctionner à partir d'une pression différentielle nulle. Ces vannes peuvent être à 2/2 voies ou 3/2 voies et normalement fermées ou normalement ouvertes.

Dans une configuration 2/2, selon qu'elle est normalement fermée ou normalement ouverte, l'électrovanne coaxiale peut alimenter la sortie lorsque la bobine est sous tension ou hors tension.

Une configuration à 3/2 voies peut être utilisée pour dévier le fluide vers une seconde sortie, comme le montre la figure 3. Dans cette configuration, la sortie 1 est placée avant le tube qui est alimenté par l'entrée par défaut. Lorsque la bobine est hors tension, le fluide entrant par l'entrée est évacué vers la sortie 1, et le chemin vers la sortie 2 est bloqué par le siège de soupape. Lorsque la bobine est alimentée, le tube s'éloigne du siège de la vanne et ouvre la sortie 2 tout en fermant simultanément le passage vers la sortie 1.

Electrovanne coaxiale de dérivation 3/2 voies

Figure 3 : Electrovanne coaxiale de déviation 3/2 avec une entrée (1) et deux sorties (2 & 3)

Caractéristiques

Chemin d'écoulement libre

Comme le trajet du flux est relativement libre d'obstructions, les vannes coaxiales sont destinées aux fluides très visqueux. Ils peuvent également gérer des débits élevés avec une faible perte de pression grâce à leur conception simple.

Non affecté par la pression

Les électrovannes coaxiales peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 400 bars tout en étant insensibles aux fluctuations de pression à l'entrée ou à la sortie. Ils peuvent également fonctionner à une pression différentielle nulle ou dans des applications sous vide.

Temps de réponse

Si l'on compare une vanne coaxiale à d'autres vannes pour fluides très visqueux (vannes à bille, vannes à passage direct, vannes papillon et vannes à soupape motorisées), on constate qu'elles sont extrêmement rapides. D'autres solutions peuvent prendre plusieurs secondes pour se déclencher.

Signalisation de position

Des dispositifs de signalisation de position optionnels peuvent être ajoutés pendant le processus de fabrication de la vanne pour envoyer un retour d'information sur la position ouverte ou fermée.

Maintenance

Les vannes coaxiales ont une durée de vie élevée, sont robustes et ne nécessitent qu'un entretien minimal. Toutefois, ils peuvent être équipés de commandes manuelles pour faciliter la mise en service ou la maintenance.

Applications

Les électrovannes coaxiales sont principalement utilisées pour les fluides très visqueux. Les systèmes qui contiennent les fluides suivants sont donc des applications idéales pour leur mise en œuvre :

  • La plupart des huiles minérales et végétales telles que l'huile de maïs, l'huile d'olive, l'huile de ricin, l'huile de noix de coco, l'huile de sésame, l'huile de palme, l'huile de lin, etc.
  • Crème aigre
  • Beurres tels que le beurre de cacahuètes, le beurre d'amandes, le beurre de noisettes, etc.
  • Graisses liquides
  • Sirop
  • Miel
  • Ink
  • Chocolat fondu
  • Sauces
  • Hydrocarbures épais

Le temps de réponse rapide de ces types de vannes ainsi que leur disponibilité en configuration de fonctionnement 3/2 voies les rendent appropriées pour des applications précises de mélange/distribution.

Critères de sélection

Les principaux critères de sélection des électrovannes coaxiales sont les spécifications de pression différentielle aux orifices, la valeur KV et l'orifice de la vanne. Le matériau de construction, à savoir le matériau du corps et du joint, doit également être pris en compte pour sa compatibilité avec le fluide afin d'éviter la corrosion et d'assurer une bonne durée de vie de la vanne.

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