Vanne à pointeau - Comment elles fonctionnent

Une vanne à pointeau est utilisée pour contrôler avec précision les débits de gaz ou de liquides propres. Des ajustements progressifs de la tige et du plongeur permettent un contrôle fluide du débit. Ces vannes ont généralement de faibles débits et une perte de pression relativement importante entre l'entrée et la sortie. Les tailles d'orifice standard pour les vannes à pointeau vont de 1/8" à 2" (2 à 12 mm). L'application la plus courante d'une vanne à pointeau est le contrôle du débit de gaz, comme le propane dans un réservoir. Dans cet article, vous apprendrez comment fonctionnent les vannes à pointeau, leurs types les plus courants, les critères de sélection et plus encore.

Table des matières

• Comment fonctionnent les vannes à pointeau
• Sélection d'une vanne à pointeau
• Symbole de la vanne à pointeau
• Avantages et inconvénients des vannes à pointeau
• Applications des vannes à pointeau
• FAQ

Comment fonctionnent les vannes à pointeau

Une vanne à pointeau à commande manuelle avec une poignée ou un volant est le type le plus courant de vanne à pointeau. Le plongeur d'une vanne à pointeau a une extrémité conique qui se déplace de haut en bas pour ouvrir ou fermer un orifice. La figure 2 montre la vue en coupe d'une vanne à pointeau manuelle. La poignée (Figure 2 étiquetée D) est reliée au plongeur, appelé tige (Figure 2 étiquetée E). Lorsque la poignée tourne, le plongeur monte ou descend à travers les filetages (Figure 2 étiquetés F). L'écrou de blocage (Figure 2 étiqueté A) empêche le plongeur de se dévisser complètement. Lorsque le plongeur descend, l'extrémité pointue (conique) (Figure 2 étiquetée G) entre en contact avec le siège de la vanne pour sceller complètement l'orifice (Figure 2 étiqueté C). Souvent, le siège de la vanne est également conique. Cela permet un contrôle précis du débit de la vanne à pointeau.

Il existe diverses options et tailles disponibles pour connecter la vanne à pointeau à un tuyau ou un flexible via le raccord de port (Figure 2 étiqueté B) sur l'entrée et la sortie, tels que filetés, à bride ou soudés. Le chapeau est relié au corps de la vanne (Figure 2 étiqueté H), qui peut être fabriqué à partir de différents matériaux comme le laiton ou l'acier inoxydable.

Pour une compréhension approfondie des différents types de fonctionnement, lisez notre article sur les types de vannes à pointeau.

Sélection d'une vanne à pointeau

Lors de la sélection d'une vanne à pointeau, quatre caractéristiques principales et/ou exigences d'application doivent être prises en compte : le matériau, la pression, la taille et la température.

Matériau

Les matériaux les plus courants pour le corps de vanne sont l'acier inoxydable et le laiton en raison de leur gamme de résistance chimique.

Acier inoxydable

L'acier inoxydable est idéal pour les environnements nécessitant une haute résistance à la corrosion, une durabilité et une résistance élevées. Les corps de vanne à pointeau en acier inoxydable sont parfaits pour les applications à haute pression, généralement jusqu'à 690 bar (10 000 psi) et à haute température, généralement de -254 °C à 649 °C (-425 °F à 1 200 °F), en particulier lors de l'utilisation d'acier inoxydable 316, connu pour sa résistance supérieure à la corrosion par piqûres et par crevasses dans les environnements chlorés. Sa nature non réactive le rend adapté aux industries alimentaire, pharmaceutique et chimique. Cependant, pour des pressions et des températures plus basses, ou lorsque la résistance à la corrosion est moins critique, des matériaux comme le laiton ou le plastique peuvent être des alternatives plus économiques et plus légères.

Laiton

Le laiton est largement utilisé pour le corps des vannes à pointeau dans des conditions de pression et de température modérées. Les vannes à pointeau en laiton conviennent aux systèmes hydrauliques, à l'eau potable, aux applications à haute température et aux canalisations de gaz, supportant généralement des pressions allant jusqu'à 207 bar (3 000 psi) et des températures de -198 °C à 204 °C (-325 °F à 400 °F). Le laiton offre une excellente usinabilité pour une fabrication précise et des tolérances serrées et est plus économique que l'acier inoxydable, ce qui le rend idéal pour des applications moins exigeantes. Il convient aux milieux neutres et non corrosifs, couramment utilisé dans les applications d'eau potable. Cependant, le laiton ne doit pas être utilisé pour l'eau salée, l'eau distillée, les acides ou les chlorures, et n'est pas idéal pour les environnements très corrosifs ou les très hautes pressions et températures. Dans ces cas, l'acier inoxydable ou des alliages spécialisés sont préférables en raison de leur résistance supérieure. Le laiton est également sensible à la dézincification, une forme de corrosion qui peut affaiblir le matériau au fil du temps, en particulier dans les environnements à forte teneur en chlorures.

Pression

Comprendre les exigences d'application pour la pression dans un système est crucial pour sélectionner la bonne vanne à pointeau. La bonne pression nominale garantit que la vanne peut résister aux conditions de fonctionnement du système sans défaillance, évitant les fuites et maintenant la sécurité. Les vannes à pointeau robustes peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 300 bar (4351 psi) à 20 °C (68 °F).

Taille d'orifice et de port

Les vannes à pointeau sont disponibles dans une large gamme de tailles de port et d'orifice. Les ports de connexion peuvent avoir des extrémités mâles ou femelles. Les normes de filetage couramment utilisées sont NPT (National American Pipe Thread), BSP (British Standard Pipe), ou métrique (normes ISO). Les vannes à pointeau les plus couramment utilisées vont de 2 à 12 mm (1/8" à 2"). S'assurer de la bonne taille de port et d'orifice garantit un débit efficace et un fonctionnement du système avec moins de risques d'usure et/ou de fuite.

Température

Les vannes à pointeau conviennent aux applications à haute et basse température, mais il est essentiel de spécifier correctement le matériau du corps de vanne et du joint/garniture pour s'assurer qu'ils peuvent résister aux conditions requises. Le choix du matériau d'étanchéité est particulièrement important dans les températures extrêmes car il garantit que la vanne maintient son intégrité et ses performances, évitant les fuites et assurant un fonctionnement fiable dans des conditions thermiques variables.

• Les joints en NBR (caoutchouc nitrile butadiène) conviennent pour des températures allant de -40°C à 120°C (-40°F à 248°F) et sont couramment utilisés dans les applications impliquant des huiles, des carburants et d'autres hydrocarbures.
• Les joints en Téflon (PTFE) peuvent résister à des températures allant de -20°C (-4°F) à un peu plus de 200°C (392°F) et sont idéaux pour les applications nécessitant une résistance chimique et une stabilité à haute température, comme dans le traitement chimique et la manipulation de fluides à haute température.

Symbole de la vanne à pointeau

La figure 3 montre le symbole d'une vanne à pointeau. Le schéma comprend le symbole standard de vanne à 2 voies avec une flèche indiquant qu'il s'agit d'une vanne à pointeau.

Avantages et inconvénients des vannes à pointeau

Avantages

• Contrôle précis du débit, en particulier pour les applications impliquant un faible débit
• Fermeture étanche
• Petite taille

Inconvénients

• Perte de pression élevée en raison de la forte restriction du débit de fluide.
• L'aiguille et le siège peuvent être endommagés si le fluide contient des solides en suspension.
• L'examen de la poignée de la vanne à pointeau ne révèle pas si la vanne est ouverte ou fermée.

Applications des vannes à pointeau

L'une des utilisations les plus courantes des vannes à pointeau est de surveiller le débit de gaz (par exemple, le propane) dans un système. Une vanne à pointeau pour propane arrête le débit avec précision et/ou contrôle le débit, vérifiant ainsi le taux de combustion pour plusieurs applications. Les vannes à pointeau sont largement utilisées dans les domaines suivants :

• Les vannes à pointeau sont utilisées dans les barrages, les réservoirs, les centrales électriques et les systèmes de distribution d'eau pour contrôler la pression et le débit d'eau.
• Les vannes à pointeau sont employées dans les systèmes de contrôle de combustion automatisés pour réguler le débit de carburant.
• Ces vannes sont couramment utilisées pour fermer un manomètre ou contrôler le débit dans les dispositifs de mesure de débit.
• Les vannes à pointeau contrôlent le débit d'air vers les cylindres pour contrôler la vitesse du piston.

Lisez notre article sur les applications des vannes à pointeau pour une liste complète des domaines où les vannes à pointeau sont utilisées.

FAQ

Quelle est la fonction d'une vanne à pointeau ?

Une vanne à pointeau est utilisée pour un contrôle précis du débit de fluide dans diverses applications, y compris le traitement chimique, l'industrie pharmaceutique et l'instrumentation, où des ajustements fins et une étanchéité fiable sont essentiels.

Dans quelles applications choisiriez-vous une vanne à pointeau plutôt qu'une vanne à boisseau sphérique ?

Les vannes à boisseau sphérique sont idéales pour les applications d'arrêt marche/arrêt mais ne conviennent pas pour l'étranglement. Les vannes à pointeau sont parfaites pour les applications nécessitant un contrôle précis du fluide, comme le maintien d'un faible débit de fluide dans un carburateur.