Électrovanne coaxiale

Une électrovanne coaxiale est une électrovanne à action directe dont la voie d'écoulement est relativement dégagée et qui est conçue pour les fluides très visqueux ou les applications à haute pression. La conception unique de ces vannes les rend adaptées aux systèmes exigeant un débit élevé et nécessitant une perte de pression minimale au niveau de la vanne. Elles sont communément appelées "valves coaxiales".

En général, les systèmes manipulant des liquides épais avec des viscosités supérieures à 50 centistokes (millimètres carrés par seconde) nécessitent des électrovannes spécialisées pour un contrôle adéquat. Les électrovannes standard ne conviennent pas pour gérer des fluides denses comme les huiles lourdes, la graisse, les sirops ou d'autres substances visqueuses. Ces fluides épais peuvent obstruer le passage ou nécessiter une force excessive pour actionner la vanne, la rendant inefficace. La plupart des électrovannes, lorsqu'elles sont activées, sont conçues pour canaliser 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 encore à 90 degrés vers la sortie. De plus, les électrovannes à commande indirecte utilisent de petits orifices pilotes avec des chemins d'écoulement étroits. Bien que cette configuration soit idéale pour les médias à faible viscosité (comme l'eau, l'air ou les huiles légères), elle provoque une chute de pression significative dans le système lorsqu'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 le chemin du fluide. Les électrovannes coaxiales sont utilisées pour manipuler des liquides dont la viscosité peut atteindre 500 ou 600 centistokes (CST).

Table des matières

• Caractéristiques de l'électrovanne coaxiale
• Conception et fonctionnement
• Types d'électrovannes coaxiales
• Caractéristiques
• Applications
• Critères de sélection

Caractéristiques de l'électrovanne coaxiale

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

• Votre système nécessite un débit élevé 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 sous vide jusqu'à 10-4 mbar
• La pression différentielle de votre système est nulle

Conception et fonctionnement

Dans une électrovanne coaxiale, le solénoïde est installé concentriquement 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 au sens du flux lorsque la bobine est alimentée. Ce mouvement latéral modifie l'état de la vanne en l'ouvrant ou en la fermant, 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 mettant la bobine hors tension, le tube est 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 d'autres pièces internes de la vanne, le tube est scellé et fixé en place à l'aide de joints toriques.

Types d'électrovannes coaxiales

Toutes les électrovannes coaxiales sont à action directe, ce qui leur permet de fonctionner à partir d'une pression différentielle nulle. Ces vannes peuvent être 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 3/2 peut être utilisée pour dériver le fluide vers une deuxième sortie, comme le montre la figure 3. Dans cette configuration, la sortie 1 est placée avant le tube qui est alimenté par défaut par l'entrée. 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 la soupape. Lorsque la bobine est alimentée, le tube s'éloigne du siège de la valve et ouvre la sortie 2 tout en fermant la voie vers la sortie 1.

Caractéristiques

• Chemin d'écoulement libre: La voie d'écoulement étant relativement libre d'obstacles, les vannes coaxiales sont conçues pour les fluides très visqueux. Ils peuvent également supporter des débits élevés avec une faible perte de pression grâce à leur conception simple.

• Insensible à la pression: Les électrovannes coaxiales peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 400 bars tout en étant insensibles aux variations 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 motorisées à bille, à opercule, à papillon et à soupape), on constate qu'elles ont une action extrêmement rapide. D'autres solutions peuvent prendre plusieurs secondes pour être activées.

• Signalisation de position: Des dispositifs optionnels de signalisation de position peuvent être ajoutés au cours du processus de fabrication de la vanne pour envoyer un retour d'information sur la position ouverte ou fermée.

• Entretien: Les vannes coaxiales ont une durée de vie élevée, sont robustes et nécessitent 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 contenant les fluides suivants sont donc d'excellentes applications 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 coco, l'huile de sésame, l'huile de palme, l'huile de lin, etc.
• Crème fraîche
• Beurres tels que le beurre de cacahuète, le beurre d'amande, le beurre de noisette, etc.
• Graisses liquides
• Sirop
• Miel
• Encre
• 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 adaptées aux applications de mélange/distribution de précision.

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 corps et le matériau d'étanchéité, doit également être pris en compte pour la compatibilité avec les fluides afin d'éviter la corrosion et d'assurer une bonne durée de vie de la vanne.