Types de vannes à pointeau

Il existe trois types de vannes à pointeau : droite, angulaire et multivoie. En outre, les vannes à pointeau peuvent fonctionner manuellement, électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement. Cet article examine tous ces types de vannes à pointeau afin d'aider les utilisateurs à comprendre leur fonctionnement et à choisir le meilleur type de vanne à pointeau pour une application donnée. Lisez notre article complet sur les vannes à pointeau pour en savoir plus sur leur fonctionnement, leurs applications et leur processus de sélection !

Table des matières

• Robinet à pointeau droit et robinet à pointeau d'équerre
• Vanne à aiguille multivoies
• Vanne à aiguille automatisée
• Embouts de tige de vanne à pointeau
• FAQ

Robinet à pointeau droit et robinet à pointeau d'équerre

La dénomination des vannes à pointeau droites et angulaires fait référence à l'orientation des orifices d'entrée et de sortie l'un par rapport à l'autre. Un robinet à pointeau droit possède une entrée et une sortie en ligne droite (à 180° l'une de l'autre), ce qui permet un écoulement rectiligne à travers le robinet. Un robinet à pointeau d'angle a une entrée et une sortie à 90° l'une de l'autre.

En raison de sa conception interne, l'écoulement à travers un robinet à pointeau droit suit une trajectoire en zigzag, également connue sous le nom de trajectoire tortueuse. Cela signifie que la chute de pression à travers la vanne est plus importante que dans le cas d'une vanne à pointeau à angle, où le flux se déplace à un angle de 90°.

Similitudes

• Taille : Les vannes à pointeau sont petites. Le DN25 (33,4 mm) est typiquement le plus grand pour la plupart des applications.
• Conception de la tige : En règle générale, les soupapes à pointeau ont une extrémité de tige conique qui s'insère parfaitement dans le siège de la soupape. De plus, de nombreux robinets à pointeau ont une tige montante.
• Arrêt de la tige : Les deux types de valves peuvent être dotés d'un bouchon qui empêche la tige de sortir complètement du corps de la valve. Un robinet à pointeau sans bouchon n'est pas destiné à être utilisé avec des produits dangereux.
• Fonctionnement : Plus la vanne à pointeau s'ouvre, moins il y a de perte de charge.
• Les médias : Des médias propres sont nécessaires. Les solides et les boues peuvent facilement se coincer dans une vanne à pointeau.
• Applications : Les deux types de vannes à pointeau peuvent moduler le débit en continu. Les applications courantes sont les suivantes :
  • Contrôle du débit dans les dispositifs de dosage.
  • Contrôle de la pression et du débit de l'eau dans les systèmes de barrage, de réservoir, de distribution d'eau et de centrale électrique.
  • Contrôle du débit d'air dans les cylindres pneumatiques pour contrôler la vitesse du piston.
  • Contrôle du débit de carburant dans les systèmes de contrôle automatique de la combustion.

Différences

Trajet d'écoulement

Une vanne à pointeau droite présente ce que l'on appelle un chemin d'écoulement tortueux (figure 2), c'est-à-dire que le flux tourne plusieurs fois entre l'entrée et la sortie. Le chemin d'écoulement d'une vanne à pointeau d'angle n'est pas tortueux et prend un virage de près de 90° de l'entrée à la sortie (Figure 3).

Perte de charge et cavitation

Un robinet à pointeau droit a une perte de charge nettement plus importante qu'un robinet à pointeau coudé. Par conséquent, les soupapes à aiguille droites sont plus susceptibles à la cavitation et au clignotement que les soupapes à angle. Ces deux phénomènes se produisent lorsqu'il se forme une zone de pression inférieure à la pression de vapeur du liquide et qu'une partie du liquide se transforme en gaz. La différence entre les deux phénomènes est que la cavitation s'inverse (le gaz se transforme à nouveau en liquide lorsque la pression augmente) alors que le clignotement ne s'inverse pas (le gaz reste gazeux).

Qu'il s'agisse de cavitation ou d'éclatement, les bulles de gaz peuvent se rompre et provoquer des ondes de choc qui, si elles se trouvent à proximité de composants ou de parois de vannes, peuvent causer de graves dommages au fil du temps.

Installation

Comme nous l'avons vu plus haut, les robinets à pointeau sont petits et n'occupent pas beaucoup d'espace dans l'installation. Le choix entre les deux dépend du système pour lequel ils sont nécessaires. Un robinet d'équerre a la particularité de fonctionner comme un coude.

Robinet à pointeau multivoies

Les robinets à pointeau multivoies sont dotés d'un orifice d'entrée standard et de plusieurs orifices de sortie, généralement deux orifices de sortie, mais parfois davantage en fonction de l'application. Le(s) orifice(s) de sortie supplémentaire(s) permet(tent) l'installation de divers instruments, généralement des dispositifs de lecture de la pression.

Par exemple, un manomètre peut être installé directement dans le robinet à pointeau multivoies. Le principal avantage de cette configuration est que le nombre de points d'installation dans la tuyauterie est plus faible, ce qui réduit le risque de fuite ou de défaillance à un point de connexion.

Vanne à aiguille automatisée

Les vannes à aiguille automatisées peuvent fonctionner de manière hydraulique, électrique ou pneumatique. L'un des avantages de l'utilisation d'une vanne automatisée est qu'elle ne nécessite pas la présence d'un opérateur. Cependant, des équipements supplémentaires seront nécessaires pour chaque type de vanne automatisée. Les vannes à actionnement électrique nécessitent de l'électricité, les vannes à aiguille pneumatiques nécessitent un système pneumatique et les vannes hydrauliques nécessitent un système hydraulique et de l'électricité. Les capteurs de température et de débit contrôlent généralement les actionneurs des vannes à aiguille automatisées. Les vannes à pointeau étant des vannes multitours, ce qui signifie que la tige de la vanne doit tourner de plus de 360° pour ouvrir ou fermer complètement la vanne, il faut en tenir compte dans le choix du type d'actionneur. Certains actionneurs ne conviennent qu'aux vannes quart de tour (vannes qui s'ouvrent ou se ferment en tournant la tige de 90° seulement).

Vanne à aiguille électronique

Un moteur électrique ou un solénoïde peut actionner électroniquement une vanne à pointeau. L'installation d'un solénoïde nécessite une source d'alimentation en courant continu et un contrôleur à modulation de largeur d'impulsion (MLI). Un contrôleur PWM reçoit une tension continue spécifique et l'active et la désactive rapidement, ce qui transmet proportionnellement la tension au solénoïde. Ainsi, le solénoïde peut déplacer proportionnellement la tige de la vanne à pointeau entre la marche et l'arrêt, plutôt que de n'avoir que la marche ou l'arrêt.Selon le moteur, un moteur électrique a besoin d'une tension continue ou alternative pour fonctionner. Il commande une boîte de vitesses qui déplace la tige de la vanne à pointeau entre l'ouverture complète et la fermeture complète, permettant à la tige de s'arrêter à n'importe quel point.

Vanne à aiguille pneumatique

Une vanne à pointeau à actionnement pneumatique utilise généralement un actionneur rotatif pneumatique pour fonctionner. Les actionneurs pneumatiques peuvent être quart de tour ou multitours ; une vanne à pointeau nécessite un actionneur multitours. Un actionneur pneumatique rotatif peut être un piston ou une membrane directement monté sur une vanne manuelle à pointeau. Ces actionneurs sont disponibles en configurations air-ouvert (normalement fermé) et air-fermé (normalement ouvert). L'air propre provenant d'un système central d'air comprimé est nécessaire pour faire fonctionner ces vannes.

Le choix de l'actionneur pneumatique approprié pour une vanne manuelle à pointeau dépend de la taille de la vanne, de la pression du système et de la pression d'air disponible. Les fabricants de soupapes ont des spécifications différentes pour ces trois critères. Il est important de consulter la fiche technique de la vanne avant de l'acheter afin de déterminer si elle convient à une application.

Vanne à aiguille hydraulique

Une vanne à pointeau à commande hydraulique fonctionne de la même manière qu'une vanne à pointeau à commande pneumatique. Cependant, au lieu d'utiliser de l'air comprimé pour déplacer un piston ou un diaphragme, le système utilise un fluide hydraulique (généralement de l'huile). En utilisant le fluide hydraulique, qui est incompressible et permet de multiplier les forces, les actionneurs hydrauliques permettent de transmettre une force plus importante à la vanne à pointeau.

Les actionneurs hydrauliques fournissent une grande quantité de force grâce à la multiplication de la force et sont stables en raison de la non-compressibilité du fluide. Un actionneur hydraulique est idéal lorsqu'une force importante est nécessaire pour actionner la vanne, par exemple dans le système principal de vapeur d'une centrale nucléaire.

Un dispositif de piston hydraulique typique se compose d'un cylindre contenant un ressort, d'un piston relié à la tige du robinet et d'une conduite d'alimentation et de retour pour le fluide hydraulique. Le piston divise la chambre cylindrique en deux parties, supérieure et inférieure. Le ressort se trouve dans la partie supérieure, et le fluide hydraulique est alimenté et renvoyé par la chambre inférieure.

En l'absence de fluide hydraulique dans la chambre inférieure, la vanne à pointeau est complètement fermée. Le fluide hydraulique alimentant la chambre agit contre la force du ressort, soulève le piston et ouvre la valve. Le contrôle de la quantité de fluide ajoutée à la chambre inférieure permet un contrôle précis de l'ouverture de la vanne à pointeau entre la fermeture complète et l'ouverture complète.

Embouts de tige de vanne à pointeau

L'embout du robinet à pointeau dépend de la nature de la vanne : service général ou service sévère.

Robinet à pointeau d'usage général

Une vanne à pointeau d'usage général possède une garniture située en haut de la tige, de sorte que la tige interagit avec le fluide. Les trois embouts de tige disponibles sont les embouts régulateurs, les embouts en V et les embouts à siège souple.

• Réglementation : Les pointes de tige régulatrices ont les meilleures propriétés de régulation. En raison de ses filets plus fins, la tige du robinet doit tourner davantage pour ouvrir ou fermer le robinet.
• Siège souple : Les tiges à siège souple résistent aux fluides sales qui peuvent endommager les autres types de tiges.
• Vee : Les tiges en V sont les types de tiges les plus courants pour les vannes à aiguille. Ils ont de meilleures propriétés régulatrices que les sièges souples, mais moins bonnes que les types de tiges régulatrices.

Soupape à pointeau pour service sévère

Un robinet à pointeau pour service sévère est équipé d'une garniture au-dessus des filets et d'un chapeau d'union pour éviter un démontage accidentel. Le principal type de tige utilisé avec cette vanne est un type de tige émoussée et à bille. L'extrémité de la tige est ronde et arrondie à la base. Il tourne sur la tige lorsque celle-ci descend dans le siège. Ainsi, la tige ne s'écrase pas sur le siège de la soupape et ne l'endommage pas.