Électrovannes pour applications sous vide

Electrovannes pour applications sous vide

Il y a beaucoup de malentendus sur les exigences des électrovannes dans les applications de vide. Dans cet article, les exigences relatives aux électrovannes sont clarifiées. À cette fin, les principes de base et les définitions de la pression sont tout d'abord expliqués.

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Pression

La pression est définie comme la force appliquée perpendiculairement à la surface d'un objet par unité de surface sur laquelle cette force est répartie. L'unité SI utilisée pour la pression est le pascal [Pa] et elle est égale à un newton par mètre carré. La pression atmosphérique standard (définie comme une atmosphère, ou 1 atm) au niveau de la mer est définie comme 101,325 kPa, ce qui fait des pascals une unité quelque peu encombrante à utiliser. Dans les applications hydrauliques, il est plus courant d'utiliser l'unité métrique [bar], qui est égale à 100 kPa (environ 10 tonnes par mètre carré), ou l'unité impériale [psi] (livres par pouce carré, environ 690 kg par mètre carré). Le vide parfait est défini comme un espace vide de toute matière. Par définition, la pression absolue d'un vide parfait est égale à zéro, mais le vide parfait est techniquement impossible à atteindre dans la pratique.

les définitions de la pression telles que la pression absolue, la pression manométrique, la pression du vide

Représentation graphique de la relation entre les différentes définitions de la pression.

Il existe plusieurs références auxquelles la pression est mesurée, et ce sont les suivantes :

  • La pression absolue (Pabs), mesurée par rapport à un vide parfait.
  • Pression manométrique (Pgauge), mesurée par rapport à la pression atmosphérique ambiante, parfois exprimée en barg (bar manométrique).
  • Pression différentielle (Pdiff), mesurée entre deux points d'un système.
  • Pression du vide (Pvac), mesurée par rapport à la pression atmosphérique.

Electrovannes pour applications sous vide

Lors du choix de la bonne vanne pour une application de vide, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, tels que :

  • la fonction du circuit (2 voies, 3 voies, etc.),
  • débit (valeur Kv),
  • principe de conception (direct, semi-direct),
  • différentiel de pression à travers la valve dans tous les scénarios,
  • le taux de fuite,
  • le temps de réponse.

Par exemple, les machines automatisées de prise et de mise en place utilisées dans l'industrie électronique ne nécessitent pas de grands débits, mais exigent un vide élevé et constant afin de prendre les composants de manière fiable, et un temps de réponse rapide de la vanne afin d'atteindre des vitesses élevées. Une application de contrôle de l'aspiration d'une chambre à vide ne nécessite généralement pas un temps de réponse rapide, mais peut exiger un débit élevé afin de permettre à la chambre d'être mise sous vide rapidement.

"Les électrovannes universelles à action directe ou semi-directe sont généralement bien adaptées aux applications de vide, car elles ne nécessitent pas de pression différentielle minimale."

Tous les types d'électrovannes ne peuvent pas être utilisés dans les applications sous vide, mais il est faux de croire qu'aucune des électrovannes standard ne convient et que seules des vannes à vide spécialement conçues peuvent être utilisées. Universel action directe ou à action semi-directe sont généralement bien adaptées aux applications de vide, car elles ne nécessitent pas de pression différentielle minimale. Les électrovannes à action indirecte ont besoin d'une différence de pression suffisamment importante entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie pour fonctionner, ce qui les rend inadaptées aux applications à (faible) dépression. D'autre part, si la conception du système garantit que la pression différentielle à travers la vanne est supérieure au minimum requis à tout moment (par exemple 0,5 bar), ces vannes peuvent en théorie être envisagées. Cependant, dans la pratique, il est recommandé de ne considérer que les valves (semi-)directes. Il existe une exception pour les vannes à pilotage externe (pneumatiques), comme nous le verrons plus loin.

electrovannes à 2 voies

Une électrovanne 2/2 a deux orifices et deux positions (ouverte et fermée) et peut être NC (Normalement fermée, s'ouvre lorsqu'elle est alimentée) ou NO (Normalement ouverte, se ferme lorsqu'elle est alimentée). Les séries CM-D, ST-D, ST-S et DF-S sont des exemples d'électrovannes à commande (semi-)directe adaptées au vide.

Série CM-DA pour le videSérie ST-DA pour le videSérie ST-SA pour le videSérie DF-SA pour le vide

Vannes appropriées pour le vide, de gauche à droite : Série CM-D (orifice de 2 mm), ST-D (orifice de 3 mm), ST-S (orifice de 10,5 mm), DF-S (orifice de 16-50 mm)

electrovannes à 3 voies

Une vanne 3/2 a trois orifices et deux positions et a des fonctions de circuit différentes, telles que NC, NO, déviation ou universelle. Par exemple, pour commander une pince à succion, une 3/2 voies est nécessaire. Un port est relié à la pince d'aspiration, un port à la ligne de vide et un port à la pression atmosphérique. Les vannes 3/2 à commande directe de la série TW de JP Fluid Control peuvent être utilisées pour les applications de vide.

Série TWD pour le vide

La série TW de JP Fluid Control est une vanne 3/2 voies adaptée au vide.

Electrovannes pneumatiques (3/2, 4/2, 5/2 voies)

Les électrovannes pour le pneumatique ont souvent une conception à tiroir et sont généralement à action indirecte. Lorsqu'elles commutent, la valve libère dans l'environnement une petite quantité d'air utilisée pour le fonctionnement du pilote. La vanne peut être pilotée par l'alimentation en pression du réseau (pilotage interne) ou par une alimentation en pression externe séparée (pilotage externe). Les valves à pilotage interne sont les plus courantes et ne conviennent pas aux applications sous vide. Les valves à pilotage externe peuvent convenir au vide, à condition qu'elles soient alimentées par une source d'air comprimé externe.

Considérations supplémentaires

Il est important de noter que la plupart des électrovannes ont un sens d'écoulement spécifique. Cela signifie que le côté vide doit être connecté à l'orifice de sortie de la valve, permettant à l'air de passer de l'entrée à haute pression à la sortie à basse pression lorsque la valve est ouverte.

Les systèmes d'ultravide ont des exigences strictes en matière de fuites pour les vannes fermées, et nécessitent des électrovannes spécialement conçues pour maintenir le vide dans le temps.

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