Différences entre les vannes solénoïdes à commande pilote et à action directe

Les vannes solénoïdes, composants essentiels de nombreux systèmes de contrôle des fluides, peuvent être généralement classées en deux types principaux: action directe et action pilote. Bien que les deux aient pour but fondamental de contrôler l'écoulement des fluides à l'aide d'une bobine électromagnétique, leurs mécanismes internes et leurs caractéristiques opérationnelles diffèrent considérablement, ce qui influe sur leur adéquation à diverses applications. Penchons-nous sur les distinctions clés entre ces deux types.

Mécanisme : le noyau de l'opération

La différence fondamentale réside dans la façon dont la force magnétique du solénoïde interagit avec la valve pour contrôler le débit.

Vannes solénoïdes à action directe: Dans une valve solénoïde à action directe, la bobine solénoïde est directement reliée au noyau de la valve, généralement un piston. Cettepistonbloquer directement ou permettre au fluide de passer à travers l'orifice, qui est l'ouverture par laquelle le fluide coule. Lorsque la bobine est sous tension, la force magnétique générée dépasse directement les forces opposées (généralement degravité,un ressort et la pression du fluide) et soulève le piston, ouvrant l'orifice et permettant l'écoulement du fluide. Inversement, lorsque la bobine est désenergisée, la force du ressort retourne le piston à sa position fermée, bloquant efficacement l'orifice et arrêtant le flux. Ce mécanisme simple permet un contrôle immédiat et direct du fluide.

Valves solénoïdes à commande pilote: Les électrovannes à commande pilote utilisent un mécanisme à deux étapes plus complexe. Au départ, lorsque la vanne est reliée au pipeline, le fluide entre dans la chambre inférieure de la vanne. Ce fluide s'écoule ensuite dans la chambre supérieure par un petit passage appelé trou pilote dans le diaphragme. Lorsque la bobine solénoïde est sous tension, le piston reçoit une force magnétique et se déplace vers le haut, ouvrant le trou du pilote. Cette ouverture crée une différence de pression entre les chambres supérieures et inférieures. Comme le trou du pilote est plus grand qu'un orifice de restriction distinct et plus petit qui fournit constamment du liquide à la chambre supérieure, l'ouverture du trou du pilote permet au fluide de s'échapper de la chambre supérieure à une vitesse plus rapide qu'il ne peut être reconstitué. Cette diminution rapide de la pression dans la chambre supérieure, combinée à la pression plus élevée dans la chambre inférieure agissant sur la plus grande surface du diaphragme, force le diaphragme à se soulever. À mesure que le diaphragme se lève, l'orifice principal s'ouvre, ce qui permet à un volume beaucoup plus important de fluide de s'écouler dans la vanne. Lorsque la bobine est désénergisée, le trou du pilote se ferme, la pression s'équilibre dans les chambres supérieure et inférieure, et le diaphragme retourne à sa position fermée, arrêtant le débit.

Exigences en matière de pression: Activer la vanne

Les mécanismes de fonctionnement conduisent à des exigences de pression distinctes pour chaque type de vanne.

Valves solénoïdes à action directe: Les vannes à action directe ne comptent que sur la force magnétique générée par la bobine solénoïde pour surmonter les forces qui maintiennent la vanne fermée. Par conséquent, ils n'exigent pas une pression minimale de fluide pour fonctionner. Ils peuvent fonctionner efficacement même à une pression d'entrée nulle, ce qui les rend adaptés aux applications où l'alimentation gravitationnelle ou les conditions de vide sont présentes. Cette capacité à fonctionner à basse pression ou sans pression constitue un avantage important dans certains systèmes.

Vannes solénoïdes à commande pilote: En revanche, les vannes actionnées par le pilote dépendent de la différence de pression entre l'entrée et la sortie pour actionner la vanne principale. Une pression minimale est requise pour que le mécanisme pilote fonctionne correctement. Généralement, cette pression de fonctionnement minimale est d'environ 0,5 bar (ou une valeur similaire selon la conception spécifique). Cette exigence découle de la nécessité de créer un différentiel de pression suffisant à travers le diaphragme pour surmonter la force du ressort et ouvrir l'orifice principal. Si la pression d ' entrée est inférieure à ce seuil minimum, la soupape peut ne pas s ' ouvrir complètement ou ne pas s ' ouvrir du tout.

Consommation d'énergie: La demande électrique

La façon dont chaque vanne est actionnée affecte également sa consommation d'énergie.

Valves solénoïdes à action directe: Les vannes à action directe nécessitent une puissance relativement plus élevée car la bobine de solénoïde doit générer suffisamment de force magnétique pour soulever directement le piston contre legravité,pression du fluide et force de ressort. Cette action directe nécessite un champ électromagnétique plus fort, qui se traduit par un courant électrique plus élevé et donc une consommation d'énergie plus élevée, surtout lors de l'actionnement initial. Bien que certaines vannes à action directe aient pu réduire le courant de maintien, la surtension initiale est généralement plus élevée que les vannes à commande pilote.

Vannes solénoïdes à commande pilote : les vannes à commande pilote présentent généralement une consommation d'énergie plus faible. C'est parce que la bobine solénoïde n'a besoin que d'actionner le mécanisme pilote plus petit, qui nécessite moins de force que de soulever directement le poppet ou le piston de la valve principale. La force primaire d'ouverture de la valve principale provient de la différence de pression du fluide lui-même. Une fois le mécanisme du pilote activé, la pression du fluide prend en charge la majorité des travaux d'ouverture de la vanne principale. Cette méthode d'actionnement indirect a pour effet de réduire la consommation d'énergie électrique, ce qui les rend plus économes en énergie, en particulier dans les applications où la vanne est fréquemment commutée.

Temps de réponse: Vitesse de fonctionnement

Les différences inhérentes à leurs mécanismes influent également sur la rapidité avec laquelle ces vannes peuvent réagir à un changement du signal électrique.

Vannes solénoïdes à action directe : Les vannes à action directe offrent un temps de réponse plus rapide. Parce que le solénoïde contrôle directement le mouvement du poppet ou du piston, la valve s'ouvre ou se ferme presque instantanément lorsque la bobine est sous tension ou désenergisée. Aucun retard n'est associé à l'établissement d'un différentiel de pression, comme c'est le cas pour les vannes à commande de pilote. Cette réponse rapide rend les vannes à action directe idéales pour les applications nécessitant un contrôle précis et immédiat de l'écoulement des fluides, par exemple dans les systèmes à cyclage rapide ou ceux exigeant un arrêt rapide.

Vannes solénoïdes à commande pilote : les vannes à commande pilote ont généralement un temps de réponse plus lent que leurs homologues à action directe. Ce retard est dû au temps nécessaire pour que le différentiel de pression s'accumule dans la chambre supérieure après l'ouverture du trou du pilote. Le fluide doit sortir de la chambre supérieure pour créer le déséquilibre de pression nécessaire pour déplacer le diaphragme et ouvrir la valve principale. Ce processus en deux étapes introduit un léger retard dans le fonctionnement de la vanne. Bien que ce retard puisse être négligeable dans de nombreuses applications, il peut être un facteur critique dans les systèmes où une réponse rapide est essentielle.

Complexité de conception: Intricité de la structure de la vanne

Les mécanismes sous-jacents conduisent naturellement à des variations dans la complexité de la conception de la vanne.

Valves solénoïdes à action directe: La conception d'une électrovanne à action directe est généralement plus simple et plus compacte. Il se compose principalement de la bobine solénoïde, du piston ou du poppet, d'un ressort et du corps de la valve avec l'orifice. Cette conception simple contribue à leur fiabilité et à leur facilité d'entretien. Plus les pièces mobiles sont faibles, moins il y a de points de défaillance potentiels.

Vannes solénoïdes à commande pilote : Les vannes solénoïdes à commande pilote ont une conception plus complexe en raison de l'inclusion du mécanisme pilote, du diaphragme et des passages de fluide supplémentaires requis pour le fonctionnement du pilote. Cette complexité accrue leur permet de gérer des débits et des pressions plus élevés avec une bobine solénoïde relativement plus petite, mais cela signifie aussi qu'il y a plus de composants impliqués, ce qui pourrait accroître la complexité de la fabrication et de l'entretien. Cependant, cette complexité supplémentaire est souvent un compromis valable pour les avantages qu'ils offrent en termes de capacité de débit et d'efficacité énergétique dans des applications appropriées.