Qu’est-ce qu’une électrovanne ? Principe et commande des fluides à 2 et 3 voies
Une électrovanne utilise la force électromagnétique pour déplacer un élément d’étanchéité et ouvrir, fermer ou commuter un passage fluidique. Le contrôleur modifie l’alimentation de la bobine, ce qui actionne le mécanisme et change les connexions. La différence de pression qui fait circuler le liquide provient généralement d’une pompe, d’un récipient pressurisé ou d’une différence de niveau.
Dans un équipement de dosage automatique, une électrovanne à 2 voies ouvre ou ferme une branche ; une électrovanne à 3 voies commute un orifice commun entre deux branches. Pour comprendre leur rôle, examinez ensemble l’état électrique, les raccordements et le sens d’écoulement.
01Que se passe-t-il dans la vanne à la mise sous tension ?
La bobine alimentée crée un champ magnétique qui déplace un mécanisme mobile, par exemple une armature, et modifie le contact entre le joint et le siège. Le retour hors tension dépend de la construction. Toutes les électrovannes n’utilisent pas un plongeur linéaire : la 6010 commande le circuit par un mécanisme à bascule associé à une membrane.
- ContrôleurÉmet la commande marche/arrêt
- BobineApplique ou supprime la force magnétique
- Mécanisme de la vanneModifie la position d’étanchéité
- Circuit fluidiqueOuvre, ferme ou commute
Un clic audible indique seulement que le mécanisme a pu bouger ; il ne prouve pas que du liquide a traversé la vanne. À la mise en service, vérifiez aussi le sens des raccordements, la pression, les bulles, les obstructions et la sortie effective de liquide.
02Quelle différence entre normalement ouverte, normalement fermée et 3 voies ?
| Configuration | État hors tension | État sous tension | Fonction fluidique |
|---|---|---|---|
| 2 voies normalement fermée (NC) | Passage entre les deux orifices fermé | Passage entre les deux orifices ouvert | Autorise l’écoulement dans la branche sous tension |
| 2 voies normalement ouverte (NO) | Passage entre les deux orifices ouvert | Passage entre les deux orifices fermé | Interrompt l’écoulement dans la branche sous tension |
| 6010 à 3 voies | COM relié à NO | COM relié à NC | Commute l’orifice commun entre deux branches |
Une vanne normalement fermée convient à une branche destinée à se fermer en cas de coupure ; une normalement ouverte, à une branche devant rester ouverte. L’état sûr de l’équipement hors tension dépend toutefois aussi des autres vannes, des dispositifs antiretour, de la pression résiduelle et des différences de niveau. Le nom d’une seule vanne ne suffit pas à le définir.
Une vanne à 3 voies n’est pas un raccord en T reliant en permanence les trois orifices. Dans la commutation décrite, lorsque COM est relié à un côté, l’autre est fermé. Vérifiez la numérotation et les sens d’écoulement autorisés pour le produit concerné.
03Exemple : commuter une même pompe entre réactif et liquide de lavage
Pour la 6010 à 3 voies, l’orifice 1 est NC, le 2 est COM et le 3 est NO. Reliez le flacon de réactif à 1, le flacon de lavage à 3 et l’orifice 2 à l’entrée de la pompe ; raccordez la sortie de pompe à l’aiguille de distribution. Dans cet exemple, l’état hors tension sélectionne le lavage et l’état sous tension sélectionne le réactif.
Étape 1 : sélectionner le réactif et doser
Le contrôleur alimente la vanne. Après confirmation de la liaison 2—1, la pompe aspire le liquide. Avant le premier dosage, évacuez l’air et le liquide déplacé vers les déchets, puis placez l’aiguille au-dessus du récipient cible et effectuez le dosage mesuré.
- Flacon de réactifRaccordé à l’orifice 1, NC
- Vanne à 3 voiesSous tension : 1—2 reliés
- PompeAspire depuis l’orifice 2
- Aiguille de distributionDistribue dans le récipient cible
Étape 2 : sélectionner le lavage et rincer le trajet commun
Après le dosage, terminez d’abord l’action de dosage de la pompe et placez le circuit dans des conditions permettant la commutation. Positionnez l’aiguille sur les déchets, puis coupez l’alimentation de la vanne. Une fois 2—3 reliés, la pompe aspire le liquide de lavage et rince le trajet commun de la pompe et de l’aiguille. Avant le dosage de réactif suivant, prévoyez le remplacement du liquide de lavage par le réactif pour éviter de diluer la première aliquote.
- Liquide de lavageRaccordé à l’orifice 3, NO
- Vanne à 3 voiesHors tension : 3—2 reliés
- Pompe et aiguilleRincent le trajet commun
- Récipient de déchetsRecueille le liquide de lavage
04Pourquoi 1 seconde sous tension ne donne-t-elle pas toujours le même volume ?
Lorsque l’écoulement en aval est entraîné par une différence de pression, on peut estimer le volume par le débit multiplié par le temps d’ouverture si le débit est stable et les transitoires négligeables. Le débit réel varie avec le niveau, la pression d’alimentation, la contre-pression de sortie, la viscosité et la résistance des tubulures. L’ouverture et la fermeture comportent aussi des transitions.
Par exemple, malgré un temps d’ouverture identique à chaque cycle, le volume peut changer lorsque le niveau du réservoir baisse. Les impulsions brèves sont aussi sensibles à la réponse de commande, à la déformation des tubes et aux gouttes résiduelles. Pour des petits volumes réguliers, choisissez un dosage adapté et mesurez le volume moyen et la répétabilité avec le liquide réel.
Si le système utilise déjà une pompe à seringue ou un autre mécanisme de dosage, la pompe exécute généralement le volume cible tandis que l’électrovanne établit le passage au bon moment. Le programme doit empêcher la pompe de continuer contre un circuit fermé et éviter de connecter une mauvaise branche.
05Comment interpréter pression, temps de réponse et puissance lors de l’intégration ?
| Paramètre | Conditions du produit | Vérification dans l’équipement |
|---|---|---|
| Pression de service | De −75 kPa à 0,25 MPa | Vérifier que la dépression d’aspiration, la contre-pression et les transitoires restent dans la plage autorisée |
| Alimentation | 12 V ou 24 V CC ; écart autorisé par rapport à la tension nominale : ±10% | Choisir la tension nominale correcte, vérifier la tension aux bornes de la vanne et la polarité |
| Temps de réponse | ≤15 ms à vide pour la configuration standard | Ne correspond pas au temps de stabilisation du débit en sortie ; vérifier température, fluide et différence de pression |
| Puissance consommée | Configuration standard : 2,5 W ; circuit d’économie d’énergie : 2,5 W au démarrage et 1 W au maintien | Adéquation de la commande de démarrage et de maintien, et dissipation thermique sous tension continue |
Les conditions indiquées pour l’essai de réponse comprennent un fluide et un environnement à 25°C, la tension nominale, la pression de service maximale avec de l’air et la mise sous pression de l’orifice commun. La réponse à vide ne remplace pas la réponse du liquide avec les tubulures installées. Vérifiez également le joint, la température et le mode de commande. La pression d’épreuve n’est pas non plus la pression de service continu autorisée.
Les matériaux en contact doivent convenir au réactif et au liquide de lavage, en tenant compte de la concentration, de la température et de la durée de contact. Pour un montage sur embase, des raccords filetés ou cannelés, vérifiez aussi l’étanchéité de montage, les contraintes des tubes et l’espace de maintenance. Un raccordement adapté ne garantit pas à lui seul la compatibilité chimique.
06Produits associés et étapes de validation
- Tracez les circuits hors tension et sous tension, puis vérifiez la correspondance entre COM, NC, NO et les orifices réels.
- Utilisez la commande, les liquides et les pressions réels. Observez la réponse, les fuites externes et internes et les gouttes résiduelles en sortie.
- Validez le premier dosage, les dosages successifs et le premier après lavage dans le cycle de l’équipement. Consignez séparément l’écart moyen et la répétabilité.
- Vérifiez la logique en cas de coupure, de redémarrage, de vanne bloquée et de pompe non arrêtée. Confirmez la destination du liquide.
07Questions fréquentes
Une électrovanne peut-elle servir de pompe ?
Une électrovanne change principalement les connexions du circuit ; elle n’assure pas de pompage continu. Une pompe, un récipient pressurisé ou une différence de niveau reste nécessaire pour créer la différence de pression.
Une vanne à 3 voies peut-elle mélanger deux réactifs simultanément ?
La configuration 6010 décrite sélectionne COM–NC ou COM–NO. Ce n’est pas une vanne mélangeuse ouvrant deux entrées simultanément. Le mélange nécessite aussi le dosage de chaque liquide, un ordre d’ajout et un espace de mélange adaptés.
Une vanne plus rapide rend-elle le dosage plus exact ?
La réponse n’est qu’un facteur parmi d’autres. L’exactitude dépend aussi du dosage, des variations de débit, des bulles, de l’élasticité des tubes et des gouttes résiduelles. Mesurez au volume cible dans le circuit réel ; le temps de réponse seul ne permet pas de déduire l’erreur de volume.