Vannes à bille pour applications sous vide

Figure 1 : Une vanne motorisée électrique en laiton à 2 voies adaptée aux applications sous vide

Les vannes à bille pour le vide sont souvent utilisées pour maintenir la pression de vide 'négative' dans la chambre ou le tuyau et comme canal pour les générateurs de vide ou les pompes dans des conditions de vide. Les conditions de vide sont utilisées dans les applications industrielles pour les systèmes de pick-and-place et les laboratoires de recherche. Une vanne à bille pour le vide appropriée doit avoir des propriétés d'étanchéité très serrées en position fermée, un temps de réponse rapide et la capacité de fonctionner avec des différences de pression entre les côtés de la vanne. Dans certaines applications sous vide, la vanne doit également fonctionner dans des conditions de température négative.

Caractéristiques des vannes à bille pour applications sous vide

• Les vannes à bille pour le vide peuvent être actionnées manuellement, électriquement ou pneumatiquement et sont disponibles dans des matériaux tels que le laiton, l'acier inoxydable ou le plastique, avec des options à 2 ou 3 voies.

• Connues pour leur durabilité et leur fiabilité, les vannes à bille peuvent résister à des milliers de cycles opérationnels avec peu ou pas d'entretien.

• Les vannes à bille sont des vannes quart de tour qui tournent de 90° de la position ouverte à fermée, ce qui les rend rapides. Lorsqu'elles sont connectées à un actionneur pneumatique, elles peuvent effectuer la rotation complète de 90° en moins d'une seconde.

• La bille creuse à l'intérieur de la vanne est maintenue en place par un siège, généralement en Téflon, qui assure une étanchéité positive lorsqu'il y a une différence de pression à travers la vanne. Cette conception permet aux vannes à bille de s'ouvrir à des différences de pression élevées sans mécanisme d'équilibrage de pression.

• Elles peuvent fonctionner à des températures négatives et sont disponibles en tailles compactes, ce qui est avantageux pour les applications sous vide nécessitant des vannes plus petites.

• La conception creuse et droite des vannes à bille garantit l'absence de résistance à l'écoulement.

Applications des vannes à bille pour le vide

Les vannes à bille pour le vide sont utilisées dans une large gamme d'applications :

• Processus de moulage plastique et tubes à vide

• Dans le processus de dégazage pour l'accélération artificielle du processus de dégazage

• Une vanne à bille pour le vide avec des actionneurs pneumatiques est utilisée en robotique pour saisir et déposer des objets.

• Traitement des semi-conducteurs, ingénierie du vide, lyophilisation et recherche sur la fusion.

• Applications médicales comme la radiothérapie, la radiochirurgie, la radiopharmacie et d'autres processus médicaux nécessitant une aspiration.

• Elles contrôlent le flux de gaz dans une chambre, les tests de fuite, la ventilation des gaz, etc.

Figure 2 : Une mini vanne à bille en laiton ventilée de ¼ pouce adaptée aux applications sous vide.

Critères de sélection

Lors de la sélection d'une vanne à bille pour le vide pour votre application, tenez compte des critères suivants pour assurer des performances optimales et une compatibilité :

• Fonctionnement : Décidez du type de fonctionnement : manuel, électrique ou pneumatique, en fonction des exigences de contrôle. Le fonctionnement manuel est simple et économique, le fonctionnement électrique permet un contrôle à distance, et le fonctionnement pneumatique convient aux cycles rapides.

• 2 voies ou 3 voies : Déterminez si une vanne à 2 voies ou 3 voies est nécessaire pour l'application. Pour les vannes à 3 voies, choisissez entre les modèles en L et en T en fonction du chemin d'écoulement requis. Un modèle en L convient pour distribuer le flux, tandis qu'un modèle en T peut soit mélanger soit distribuer le flux.

• Débit (Kv) : Assurez-vous que la vanne peut gérer le débit requis par le système. Si la capacité de débit de la vanne est insuffisante, cela peut entraîner des pertes de pression. À l'inverse, une vanne surdimensionnée peut entraîner un mauvais contrôle et des coûts accrus.

• Matériaux : Le corps de la vanne à bille pour le vide peut être en acier inoxydable, en laiton ou en plastique.

  • Acier inoxydable : Offre une excellente résistance à la corrosion, une haute résistance et peut supporter des températures élevées jusqu'à 200 °C (392 °F). Convient aux environnements exigeants et aux applications à haute pression jusqu'à 63 bar (913 psi). Mais il peut être coûteux et lourd.

  • Laiton : Offre une bonne résistance à la corrosion et est économique. Il convient aux applications à pression modérée jusqu'à 55 bar (798 psi) et à des températures jusqu'à 120 °C (248 °F).

  • Plastiques (PP, PVDF, PFA) : Ces matériaux offrent une excellente résistance chimique et sont légers. Ils conviennent aux applications à basse pression jusqu'à 10 bar (145 psi) et à des températures généralement jusqu'à 90 °C (194 °F), certains pouvant dépasser 150 °C (302 °F).

Les matériaux d'étanchéité typiques sont le Téflon (PTFE), le FKM (FPM) et l'EPDM. Lisez notre guide de compatibilité chimique pour plus d'informations sur la compatibilité des différents matériaux avec divers fluides.

• Type de connexion et taille :

  • Choisissez le type de connexion approprié, tel que bride, manchon à coller, BSP ou bague coupante, pour assurer la compatibilité avec la tuyauterie existante. Les connexions à bride et à bague coupante sont recommandées pour les niveaux de pression de vide élevés en raison de leurs fortes capacités d'étanchéité, qui aident à prévenir les fuites. Pour les niveaux de pression de vide modérés, les connexions BSP et manchon à coller peuvent être utilisées, mais elles nécessitent une étanchéité soignée pour maintenir l'intégrité du vide. En savoir plus dans notre article sur les types de connexion des vannes à bille.

  • Les tailles de connexion vont de ⅛ à 4 pouces, selon le type de vanne et le matériau. Un dimensionnement approprié est crucial pour éviter les fuites et assurer un ajustement sûr.

• Niveau de vide : Sélectionnez une vanne capable de gérer le niveau de vide requis, tel que -0,9, -0,99 ou -0,98 bar. Ces valeurs indiquent le degré de vide que la vanne peut maintenir, les valeurs négatives plus élevées représentant des vides plus forts. Ceci est crucial pour les applications nécessitant un contrôle précis du vide afin de prévenir les fuites ou les dommages.

• Alésage de la vanne : Le temps souhaité pour atteindre un vide détermine la taille de l'alésage de la vanne à bille pour le vide. Les vannes à passage intégral permettent un débit maximal avec une perte de pression minimale, tandis que les vannes à passage réduit peuvent être plus économiques pour les applications à faible débit.

• Homologations : Assurez-vous que la vanne possède les homologations nécessaires pour votre application, telles que celles pour l'eau potable, le gaz ou ATEX pour les environnements explosifs.

• Considérations supplémentaires :

  • Pour les vannes électriques, considérez les exigences de tension, avec des valeurs typiques de 12V CA/CC, 24V CA/CC, 120 V CA et 240 V CA, ainsi que le temps de fonctionnement, qui varie de 8 à 58 secondes. Une tension incorrecte peut endommager l'actionneur.

  • Pour les vannes pneumatiques, déterminez le type de fonctionnement, tel que double effet, fermé par ressort ou ouvert par ressort, et assurez-vous que le couple de l'actionneur est suffisant, jusqu'à 103 Nm, pour éviter un fonctionnement incorrect de la vanne.

Pour plus d'informations sur la façon de sélectionner la bonne vanne à bille pour votre système, lisez notre article sur la sélection des vannes à bille.