Électrovanne solénoïde : où est-elle utilisée + types et principe de fonctionnement

Outre les vannes manuelles ordinaires, on peut également trouver en magasin une électrovanne à solénoïde à action automatique. Elle permet non seulement de contrôler le débit des liquides et des gaz dans les canalisations à distance, mais aussi d'automatiser ce processus.

Ces appareils diffèrent par leur construction interne et leur fonction. Cependant, le principe de fonctionnement est le même pour tous : l'ouverture/fermeture de la vanne se fait par l'actionnement de l'électroaimant.

Dans cet article, nous examinerons à quoi sert une telle vanne et comment elle fonctionne. Nous parlerons également des principales variétés d'électrovannes à solénoïde.

À quoi sert une électrovanne ?

Les vannes à solénoïde constituent une catégorie de robinetterie moderne pour canalisations de toutes sortes. Dans la vie courante, ces électrovannes sont utilisées dans les voitures, les véhicules spéciaux, les réseaux d'eau et les systèmes d'arrosage automatique et de chauffage.

Elles sont également largement utilisées dans l'industrie pour réguler le débit et contrôler le transport de divers liquides et gaz.

L'électrovanne à solénoïde fait partie des équipements dépendants de l'énergie : pour l'ouverture ou la fermeture, elle nécessite une alimentation électrique.

À l'intérieur, une électrovanne pour eau ou gaz ne comporte aucun capteur. Elle permet uniquement de réguler ou de couper complètement le débit du fluide. Si l'automatisation de ces processus est requise, il faudra ajouter des instruments de mesure externes, en liant le fonctionnement de l'électrovanne à ces derniers.

Par exemple, utilisez également un contrôleur et un détecteur de fuite d'eau en combinaison, de sorte qu'au moment de la détection d'une fuite, l'électrovanne reçoive la commande appropriée du contrôleur et ferme la canalisation.

Parmi les avantages de l'utilisation des vannes à solénoïde, on trouve :

• réglage rapide du débit du fluide dans la canalisation ;
• polyvalence et fiabilité de l'appareil ;
• longue durée de vie ;
• petites dimensions et poids léger ;
• grande variété de modèles.

L'activation de la vanne se produit en une fraction de seconde après l'envoi du signal. Elle est conçue pour fonctionner avec des liquides sous différentes pressions, de 0 à 25 bars, et à des températures variables, de -20 à +120 °C. De plus, à l'état hors tension, cette vanne électromagnétique peut rester en position fermée ou ouverte, tout dépend de la modification de l'appareil.

Le plus souvent, dans la vie quotidienne, la vanne solénoïde électromagnétique est utilisée dans les systèmes d'alimentation en eau et de chauffage, où elle permet de réguler à distance le débit d'eau.

Dans les conduites d'eau, elle permet de couper automatiquement l'alimentation en eau en cas de rupture de tuyaux. Dans les systèmes de chauffage, cette vanne est utilisée comme dispositif de régulation du débit du fluide caloporteur.

Ici, grâce à un capteur de température externe, elle réduit ou augmente automatiquement le flux de liquide chauffé de la chaudière vers les radiateurs.

Comment fonctionne une vanne à solénoïde ?

La vanne électromagnétique à solénoïde se compose de :

• d'un corps en acier, en fonte, en laiton ou en polymère ;
• d'une bobine d'induction avec noyau (solénoïde) ;
• d'un élément d'arrêt de travail ;
• d'un joint d'étanchéité ;
• d'un ressort amortisseur.

La bobine d'induction en cuivre à l'intérieur du dispositif d'arrêt est logée dans un boîtier étanche, où l'eau n'a pas accès. La fermeture ou l'ouverture du canal du fluide de travail se fait par la tige et la membrane qui se déplacent sous l'action du solénoïde.

Le raccordement électrique à la vanne à solénoïde se fait via des bornes situées sur le dessus du boîtier de l'appareil, à côté de la bobine d'induction.

À l'état hors tension, sous l'action du ressort, la vanne ferme complètement le canal ou le laisse complètement ouvert. Ensuite, après l'application d'une tension à la bobine, le noyau et la tige se déplacent, ce qui augmente ou diminue la section transversale de ce passage.

Le principe général de fonctionnement de la vanne électromagnétique considérée est simple : le mouvement de la tige est dû à l'induction électromagnétique. Lorsque le courant électrique traverse la bobine, le noyau situé en son centre est soumis à un champ électromagnétique dont la force et la direction dépendent de la tension appliquée en volts.

En conséquence, l'élément d'arrêt se déplace et la section de passage de la vanne change.

La bobine de la vanne à solénoïde, selon la modification de l'appareil, peut fonctionner sous une tension de 5 à 36 V en courant continu ou de 220 V en courant alternatif.

Les vannes électromagnétiques à faible tension de commande sont conçues pour fonctionner dans des canalisations de petit diamètre et avec une faible pression du fluide de travail. Leur domaine d'application est assez limité.

Cependant, ces vannes sont plus faciles à intégrer dans un système de commande à base de dispositifs semi-conducteurs basse tension et à connecter à divers microcontrôleurs. Dans les canalisations d'eau et les circuits de chauffage des maisons individuelles, ce sont généralement celles-ci qui sont utilisées.

Variétés d'électrovannes à solénoïde

Il existe plusieurs variétés de ce dispositif. Ces appareils sont classés selon le matériau du boîtier, la conception, la position du verrouillage à l'état hors tension, le type de joint et le mode de raccordement aux tuyaux.

Chacune de ces options est conçue pour fonctionner avec un milieu spécifique en termes de composition, température et pression. Il faut choisir l'électrovanne solénoïde avec attention. Si vous prenez un appareil inadapté aux exigences, il ne durera pas longtemps.

La première et principale division des vannes électromagnétiques se fait par le type de courant électrique. Ainsi, elles peuvent fonctionner en courant alternatif ou continu.

Selon le mode de raccordement, les électrovannes solénoïdes se divisent en :

• à brides ;
• à raccord ;
• à raccord union.

Quant à la taille, elles peuvent aller de 6 à 150 DN (de 1/8 à 6 pouces). Il existe une option pour toute canalisation.

Le boîtier des électrovannes considérées est fabriqué en :

• plastique (PPA renforcé, PVC, nylon) ;
• acier inoxydable ;
• laiton ;
• en fonte.

Chacune de ces options a ses propres caractéristiques de pression et de température du fluide de travail. Il convient d'étudier attentivement ces chiffres dans la fiche technique de l'appareil pour éviter une erreur de choix. Cependant, pour une installation d'eau ou de chauffage dans une maison individuelle, n'importe laquelle des variantes ci-dessus conviendra.

Classification n°1 — selon la construction interne

Les vannes selon la conception de l'élément de commande se divisent en trois groupes :

1. À tiroir.
2. À membrane.
3. À piston.

Les vannes électromagnétiques de type domestique sont généralement à membrane. C'est une option peu coûteuse et fiable, qui gère sans problème la régulation du débit d'eau dans les systèmes domestiques de chauffage et d'alimentation en eau.

Les éléments internes – ressort, piston et noyau, sont presque toujours en acier inoxydable, qui présente une grande résistance aux variations de température et de pression de l'eau.

La division principale des vannes solénoïdes se fait selon la position du mécanisme de verrouillage lorsque l'électroaimant est hors tension.

Selon ce paramètre, les électrovannes solénoïdes se divisent en :

• normalement fermées, vanne fermée (NF) ;
• normalement ouvertes, vanne ouverte (NO) ;
• bistables.

Dans le premier cas, tant que l'électroaimant n'est pas alimenté, le noyau est abaissé par la pression du ressort et il n'y a pas de flux d'eau. Dans le second cas, à l'état hors tension de l'appareil, le canal est au contraire complètement ouvert, et sa fermeture ne se produit qu'après l'alimentation.

La troisième option – la position peut être soit ouverte, soit fermée.

Classification n°2 — selon le principe de fonctionnement

Fonctionnellement, les électrovannes solénoïdes pour eau en 220 V et d'autres tensions sont :

• à une voie ;
• à deux voies ;
• à trois voies.

Les premiers n'ont qu'un seul raccord de connexion à la canalisation. Ce sont des dispositifs de sécurité conçus pour évacuer la vapeur ou l'eau en cas de pression trop élevée dans les tuyaux.

Les vannes solénoïdes à deux voies sont les plus courantes et les plus demandées. Elles ont deux raccords – entrée et sortie – et sont installées dans une rupture de la conduite.

Les dispositifs à trois voies sont dotés de trois raccords pour la connexion aux tuyaux. Ces modèles sont conçus pour rediriger le flux d'une conduite à une autre.

Les vannes à trois voies sont le plus largement utilisées dans les systèmes de chauffage. Ces appareils permettent de faire facilement circuler le fluide caloporteur d'un circuit à un autre pour mélanger le milieu de travail.

Par conséquent, la température de l'eau dans le système change, tandis que la source d'énergie thermique continue de fonctionner sans changer de régime.

De plus, les vannes électromagnétiques peuvent être :

• à action directe ;
• à action indirecte.

Dans les premières, le noyau se déplace uniquement sous l'action de l'électroaimant. Dans les secondes – son déplacement est également influencé par la pression du fluide de service.

Classification n°3 — selon le matériau du joint et de la membrane

À l'intérieur du corps de la vanne électromagnétique se trouve une membrane qui bloque le flux d'eau. De plus, entre la bobine et le corps principal avec les raccords se trouve un joint. Ces deux éléments sont fabriqués à partir de matériaux polymères élastiques.

Le plus souvent, dans les vannes électromagnétiques domestiques pour l'eau, les joints et les membranes sont fabriqués en EPDM, qui se caractérise par une haute résistance aux sels et aux basses températures

Le joint dans les électrovannes peut être réalisé en :

• FPM (FKM, VITON) – un fluoroélastomère ;
• EPDM – un élastomère éthylène-propylène ;
• NBR – un caoutchouc butadiène-nitrile.

La première option se caractérise par une température maximale élevée du fluide de service et une résistance aux huiles et aux essences. La deuxième – est bon marché et résiste à l'action des sels, des bases et des acides dissous dans l'eau. La troisième – supporte calmement le contact avec les produits pétroliers, il est généralement utilisé dans l'industrie et les automobiles.

Ce matériau n'influence pas beaucoup le prix de la vanne électromagnétique. Les pièces en ce matériau sont trop petites. Le type de joint et de membrane doit être choisi uniquement en fonction des caractéristiques du fluide de service.

Les propriétés thermiques des joints sont présentées dans le tableau suivant :

Dans tous les cas, lors de l'exploitation de l'électrovanne, il faut accorder une attention particulière à l'absence d'impuretés dans l'eau.

Le sable et la rouille dans les tuyaux finiront tôt ou tard par endommager toute membrane, quelle que soit la matière dont elle est faite. L'appareil en question ne peut être installé que si un filtre est présent dans la canalisation.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aperçu du dispositif de la vanne solénoïde :

Comment est conçue et fonctionne une électrovanne 220 V à action directe :

Types de vannes électromagnétiques selon le principe de déclenchement :

La vanne solénoïde de commande à distance est robuste et fiable. Elle est conçue pour plusieurs dizaines de milliers de cycles (elle fonctionnera correctement pendant 20 à 25 ans) et ne nécessite pas d'entretien spécialisé.

Un tel dispositif pour l'eau coûte entre 30 et 60 €, mais il permet de résoudre de nombreux problèmes. De plus, il n'est pas difficile à monter soi-même, il suffit de choisir correctement une vanne similaire selon ses caractéristiques et matériaux.

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