Comment fonctionne une électrovanne hydraulique ?

Figure 1 : Électrovanne hydraulique 4/3 voies

Les électrovannes hydrauliques contrôlent le flux de fluide hydraulique dans un système, permettant le mouvement automatisé des vérins, moteurs et autres composants hydrauliques. Elles utilisent un courant électrique pour ouvrir et fermer des orifices afin de diriger le fluide hydraulique, leur permettant de fonctionner à distance et de contrôler avec précision le débit du fluide hydraulique. Cet article explore la conception, le fonctionnement et les critères de sélection des électrovannes hydrauliques 4/3 et 4/2 voies.

Table des matières

• Construction d'une électrovanne hydraulique
• Principe de fonctionnement d'une électrovanne hydraulique 4/3 voies
• Principe de fonctionnement d'une électrovanne hydraulique 4/2 voies
• Mécanisme de détente
• Critères de sélection
• Applications des électrovannes hydrauliques
• FAQ

Construction d'une électrovanne hydraulique

Les distributeurs directionnels hydrauliques sont représentés par le nombre d'orifices et de positions de commutation. Par exemple, une vanne hydraulique 4/3 voies a quatre orifices et trois positions (Figure 2). Ces vannes sont conçues pour gérer des applications à haute pression, avec une pression nominale maximale allant jusqu'à 350 bar (5075 psi), les rendant adaptées aux environnements exigeants.

Les différents composants sont :

• Connecteur DIN (B) : Le rôle principal des connecteurs DIN est d'être l'interface entre la vanne et l'alimentation électrique. Ces connecteurs ont diverses autres fonctions qui améliorent la fonctionnalité de l'électrovanne. Pour plus d'informations, lisez notre article sur les connecteurs DIN.
• Électroaimant (C) : Lorsque l'électroaimant est alimenté, le tiroir se déplace vers lui, modifiant les orifices ouverts et fermés.
• Rappel par ressort (D) : Le rappel par ressort assure que le tiroir revient à sa position par défaut lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté.
• Tiroir de commande (E) : Le tiroir est un composant cylindrique à l'intérieur de la vanne qui se déplace pour diriger le flux de fluide hydraulique.
• Orifices (T, A, P, B) : Le fluide hydraulique entre et sort par les orifices.
  • Orifice de pression (P) : C'est par là que le fluide hydraulique entre dans la vanne sous pression depuis la pompe. Il fournit le fluide qui sera dirigé vers les orifices de travail.
  • Orifices de travail (A et B) : Ces orifices se connectent à l'actionneur hydraulique, au vérin ou au moteur. Selon la position du tiroir, le fluide est dirigé vers l'orifice A ou B pour effectuer un travail, comme l'extension ou la rétraction d'un vérin.
  • Orifice de retour (T) : Cet orifice permet au fluide hydraulique de retourner au réservoir après être passé dans le système. Il aide à maintenir le circuit de fluide et assure que l'excès de fluide est renvoyé en toute sécurité.

Figure 2 : Schéma d'une électrovanne hydraulique. Composants d'une électrovanne hydraulique 4/3 voies : commande manuelle auxiliaire (A), connecteur DIN (B), électroaimant (C), rappel par ressort (D), et tiroir de commande (E). Également, les orifices A, T, B et P.

Les électrovannes 4/3 voies et 4/2 voies pour applications hydrauliques peuvent avoir une conception à simple ou double électroaimant et être configurées en position normalement ouverte ou normalement fermée.

• Dans une électrovanne à simple électroaimant, le tiroir se déplace lorsqu'il est activé, et un ressort le ramène automatiquement à sa position d'origine une fois l'électroaimant désactivé.
• Une électrovanne à double électroaimant permet au tiroir de se déplacer à droite ou à gauche selon l'électroaimant qui est activé. Les vannes 4/3 voies reviennent à la position centrale lorsqu'elles sont désactivées, sauf si elles ont un mécanisme bistable ou de détente (voir ci-dessous).
• Le choix entre une électrovanne à simple ou double électroaimant dépend de la nécessité de considérer l'état non alimenté. Choisissez une électrovanne à simple électroaimant si vous voulez toujours que la vanne soit dans le même état lorsqu'elle n'est pas alimentée.
  • Il est crucial de s'assurer qu'un seul électroaimant est alimenté à la fois pour maintenir un fonctionnement correct et éviter des problèmes potentiels.

Principe de fonctionnement d'une électrovanne hydraulique 4/3 voies

Figure 3 : Principe de fonctionnement d'une électrovanne 4/3 voies

Le tiroir à l'intérieur de l'électrovanne hydraulique 4/3 voies peut se déplacer dans trois positions différentes, chacune modifiant le chemin d'écoulement du fluide :

• Position 1 (Figure 3, haut) : Lorsque le tiroir se déplace vers la droite, l'orifice P se connecte à l'orifice A, et l'orifice B se connecte à l'orifice T. Cette configuration dirige le fluide de l'orifice de pression vers un orifice de travail tandis que l'autre orifice de travail renvoie le fluide au réservoir.
• Position 2 (Figure 3, centre) : Dans cette position centrale fermée, tous les orifices sont bloqués. Cela arrête l'écoulement du fluide, permettant au système de maintenir la pression sans mouvement.
• Position 3 (Figure 3, bas) : Lorsque le tiroir se déplace vers la gauche, l'orifice P se connecte à l'orifice B, et l'orifice A se connecte à l'orifice T. Cela inverse la direction du flux, envoyant le fluide vers l'orifice de travail opposé et renvoyant le fluide de l'autre orifice au réservoir.

Principe de fonctionnement d'une électrovanne hydraulique 4/2 voies

• Quatre orifices : La vanne comprend un orifice de pression (P), deux orifices de travail (A et B), et un orifice de retour (T).
• Deux positions : Le tiroir à l'intérieur de la vanne peut se déplacer dans deux positions différentes, chacune modifiant le chemin d'écoulement du fluide :
  • Position 1 (Figure 4 haut) : Dans cette position, l'orifice de pression (P) se connecte à l'orifice de travail (A), et l'orifice de travail (B) se connecte à l'orifice de retour (T). Cette configuration dirige le fluide de l'orifice de pression vers un orifice de travail, permettant à l'actionneur de se déplacer dans une direction.
  • Position 2 (Figure 4 bas) : Lorsque le tiroir se déplace dans l'autre position, l'orifice de pression (P) se connecte à l'orifice de travail (B), et l'orifice de travail (A) se connecte à l'orifice de retour (T). Cela inverse la direction du flux, envoyant le fluide vers l'orifice de travail opposé et permettant à l'actionneur de se déplacer dans la direction opposée.

Figure 4 : Principe de fonctionnement d'une électrovanne 4/2 voies

Mécanisme de détente

Certaines électrovannes à double électroaimant ont un mécanisme de détente qui permet à l'utilisateur de décider quelle position est la position par défaut. Un mécanisme de détente est une caractéristique mécanique qui maintient le tiroir en place. Étant mécaniques, les mécanismes de détente sont plus robustes que les mécanismes bistables.

Lorsque la vanne est alimentée, la détente libère le tiroir, lui permettant de passer à l'autre position. Par conséquent, un opérateur peut décider de l'état par défaut d'une électrovanne hydraulique.

De même, dans une vanne à 3 positions, le mécanisme de détente peut maintenir le tiroir dans n'importe laquelle de ses trois positions possibles. Cela permet à la vanne de maintenir un état spécifique sans alimentation continue, ce qui peut être utile pour l'efficacité énergétique et le maintien de la stabilité du système.

Critères de sélection

1. Fonction

La fonction d'une électrovanne hydraulique fait référence à sa position par défaut. Les positions par défaut suivantes sont disponibles :

• Tous les orifices ouverts : Cette position peut être utilisée pour égaliser la pression.
• Tous les orifices fermés : Cette position peut être utilisée pour maintenir la position de l'actionneur hydraulique.
• P ouvert vers A, B ouvert vers T : Le tiroir dirige le fluide de l'orifice de pression (P) vers un orifice de travail (A). L'autre orifice de travail (B) renvoie le fluide au réservoir (T).
• P ouvert vers T, A et B fermés : Cette position peut relâcher la pression dans le système en contournant les orifices de travail et en renvoyant le fluide au réservoir.
• Détente (pas de position par défaut) : La détente permet à l'utilisateur de décider de la position par défaut de la vanne.
• P fermé, A et B ouverts vers T : Cette position permet à tout fluide restant dans les actionneurs hydrauliques de retourner au réservoir.
• P ouvert vers B, A ouvert vers T : Le tiroir dirige le fluide de l'orifice de pression (P) vers un orifice de travail (B). L'autre orifice de travail (A) renvoie le fluide au réservoir (T).

2. Orifices et positions de la vanne

Lors du choix entre les électrovannes hydrauliques 4/3 voies et 4/2 voies, considérez ce qui suit :

• Vanne 4/3 voies : Une vanne 4/3 voies est généralement utilisée pour des applications nécessitant une position neutre où l'actionneur peut être maintenu, flotter ou avoir sa pression relâchée. Elle est idéale pour un contrôle plus complexe où des positions intermédiaires sont nécessaires.
• Vanne 4/2 voies : Une vanne 4/2 voies convient aux applications plus simples où l'actionneur doit basculer directement entre deux états, comme l'extension et la rétraction d'un vérin sans position intermédiaire. Elle est idéale pour un contrôle marche/arrêt simple.

3. Caractéristiques

• Haute pression : Parce que les électrovannes hydrauliques fonctionnent dans des systèmes hydrauliques, elles doivent résister à des pressions élevées. Ces vannes peuvent gérer des pressions allant jusqu'à 350 bar (5076 psi).
• Commande manuelle auxiliaire : La commande manuelle auxiliaire permet à un utilisateur de changer la position de la vanne sans alimentation. Ceci est particulièrement utile en cas de panne de courant.

4. Débit

L'exigence de débit de l'application aidera à déterminer la taille de la vanne. Pour maintenir un fonctionnement efficace et éviter les goulots d'étranglement, choisissez une vanne avec une capacité de débit qui correspond ou dépasse légèrement les exigences de votre système. Les vannes avec des débits de 60 - 80 l/min sont couramment utilisées.

5. Taille de connexion

Assurez-vous que la taille de la vanne correspond aux dimensions des orifices des composants existants. Les électrovannes hydrauliques sont généralement disponibles avec des tailles de connexion NG6 (D03), ce qui indique une taille nominale de 6 millimètres.

Applications des électrovannes hydrauliques

• Secteur automobile : Utilisées dans les moteurs hydrauliques, les systèmes de freinage et les pompes pour contrôler le flux de fluide, assurant un fonctionnement efficace du véhicule.
• Production d'énergie : Régule le flux de fluide dans les systèmes de turbines pour optimiser les performances et maintenir la sécurité dans les centrales électriques.
• Fabrication et traitement : Contrôle le flux de liquides et de gaz dans les processus de production, améliorant l'automatisation et l'efficacité.
• Approvisionnement en gaz et carburant : Contrôle le flux de gaz et de carburant dans la distribution et le traitement, assurant sécurité et efficacité.
• Machines agricoles : Utilisées pour contrôler les outils et les accessoires, améliorant l'efficacité et la précision des équipements agricoles.

FAQ

Qu'est-ce qu'une électrovanne hydraulique ?

Une électrovanne hydraulique est un distributeur directionnel contrôlé par un électroaimant utilisé dans un système hydraulique pour ouvrir, fermer ou changer la direction du fluide hydraulique.

Qu'est-ce qu'un tiroir ?

Le tiroir est un composant cylindrique à l'intérieur de la vanne qui aide à ouvrir, fermer ou changer la direction du flux dans un système hydraulique ou pneumatique.

Quelle est la fonction d'une vanne de contrôle hydraulique ?

Une vanne de contrôle hydraulique régule le débit et la pression du fluide dans un système hydraulique, dirigeant le fluide vers différentes parties du système selon les besoins.

Comment un électroaimant améliore-t-il le fonctionnement d'une pompe hydraulique ?

Il permet un contrôle rapide et précis du débit de fluide, améliorant la réactivité et l'efficacité du système hydraulique.