Vannes à pointeau - Leur fonctionnement

Vannes à pointeau - Leur fonctionnement

Soupape à pointeau

Figure 1 : Vanne à aiguille

Une vanne à pointeau est utilisée pour contrôler avec précision les débits de gaz ou de liquides propres. Les ajustements progressifs de la tige et du piston permettent de contrôler le débit en douceur. Ces vannes ont généralement un faible débit et une chute de pression relativement importante entre l'entrée et la sortie. Les dimensions standard des orifices des 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.

Table des matières

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Fonctionnement des vannes à pointeau

Le plongeur d'une vanne à pointeau a une extrémité conique qui se lève et s'abaisse avec la rotation d'une poignée pour ouvrir ou fermer un orifice. La figure 2 montre la vue en coupe d'une vanne à pointeau, sa conception et ses différents composants. La poignée (Figure 2 étiquetée D) est reliée au piston, appelé tige (Figure 2 étiquetée E). Lorsque la poignée tourne, le piston se déplace vers le haut ou vers le bas à travers les filets (Figure 2 étiquetée F). L'écrou de blocage (figure 2 étiquetée A) empêche le piston de se dévisser complètement. Lorsque le plongeur descend, l'extrémité pointue (conique) (Figure 2 étiquetée G) entre en contact avec le siège de la soupape pour fermer complètement l'orifice (Figure 2 étiquetée C). Souvent, le siège de la soupape est également conique. Cela permet un contrôle précis du débit.

Différentes options et tailles sont disponibles pour raccorder la vanne à pointeau à un tuyau ou à un flexible par l'intermédiaire de l'orifice de raccordement (Figure 2 étiquetée B) à l'entrée et à la sortie. Par exemple, fileté, bridé ou soudé. Le chapeau est relié au boîtier de la vanne (Figure 2 étiquetée H), qui peut être fabriqué à partir de différents matériaux tels que le laiton ou l'acier inoxydable.

Vue en coupe de la vanne à pointeau et de ses composants : écrou de garniture (A), raccord (B), orifice (C), poignée (D), tige (E), filets (F), extrémité conique (G) et corps de la vanne (H).

Figure 2 : Vue en coupe de la vanne à pointeau et de ses composants : écrou de garniture (A), raccord (B), orifice (C), poignée (D), tige (E), filets (F), extrémité conique (G) et corps de la vanne (H).

Différents types de vannes à aiguille

Un robinet à pointeau fileté à commande manuelle (décrit dans la section précédente) est le type de robinet à pointeau le plus courant. Il existe deux variantes supplémentaires :

  • Vanne à aiguille motorisée : Ces vannes à aiguille utilisent un actionneur électrique ou pneumatique pour se connecter au plongeur et le faire tourner. Ceux-ci peuvent être contrôlés à distance, utilisés dans un système en boucle fermée et/ou placés sur une minuterie pour contrôler précisément le débit à distance.
  • Robinet à pointeau à angle : Ces vannes à pointeau tournent le flux de l'entrée de 90 degrés au lieu d'un flux en ligne. Le même concept de fonctionnement s'applique, mais l'angle de 90 degrés permet une meilleure intégration du système. La figure 3 montre un exemple de vanne à pointeau à angle.
Robinet à pointeau à angle

Figure 3 : Robinet à pointeau à angle

Sélection de la vanne à aiguille

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

Le matériau du corps de la vanne à pointeau (figure 2 étiquetée I) est spécifié en fonction de l'application. Les matériaux les plus courants pour les boîtiers de vannes sont le laiton et l'acier inoxydable en raison de leur résistance aux produits chimiques, mais d'autres matériaux sont également disponibles pour des applications spéciales.

Laiton

Les robinets à pointeau en laiton conviennent aux systèmes hydrauliques, à l'eau potable, aux applications à haute température et aux conduites de gaz. Elles sont idéales pour les milieux neutres et non corrosifs, les applications les plus courantes étant celles liées à l'eau potable. Toutefois, ils ne doivent pas être utilisés pour l'eau salée (eau de mer), l'eau distillée, les acides ou les chlorures.

Acier inoxydable

Les robinets à pointeau en acier inoxydable présentent une excellente résistance chimique globale à presque tous les fluides. Le matériau est très durable et peut résister à des températures et des pressions élevées. Il convient aux milieux agressifs et corrosifs tels que l'eau de mer, sauf si l'acier inoxydable est exposé en permanence à l'eau salée, car il se corrode.

Plastique

Les robinets à pointeau en plastique sont utilisés pour ajuster finement les fluides purs et corrosifs. Cependant, le plastique ne peut pas supporter des températures ou des pressions élevées et est généralement utilisé pour des applications à des températures inférieures à 60 degrés Celsius.

Pression

Il est important de comprendre les exigences de l'application en matière de pression dans un système pour choisir la vanne à pointeau appropriée. Les robinets à pointeau robustes peuvent supporter des pressions allant de 275 à 413 bars à 38°Celcius. Lorsque des pressions plus élevées sont nécessaires, par exemple pour des applications hydrauliques à haute pression, il existe des vannes à haute performance qui peuvent supporter une pression allant jusqu'à 689 bars à 38°Celcius. La conception de l'aiguille à vide permet de supporter une faible pression.

Taille du port et de l'orifice

Les vannes à pointeau sont disponibles dans une large gamme de tailles de ports et d'orifices. 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 métriques (normes ISO). Les vannes à pointeau les plus couramment utilisées vont de 2 à 12 mm ou de 1/8" à 2". Le choix d'une taille de port et d'orifice correcte 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 ou basse température. Spécifier le boîtier de la vanne et le matériau de garniture/étanchéité de manière appropriée, en particulier pour les températures extrêmes, afin de s'assurer qu'ils peuvent résister aux exigences. Les deux matériaux d'étanchéité les plus courants sont le PTFE (Téflon) pour une plage de températures allant de -65° Fahrenheit à 450° Fahrenheit (-54° Celcius à 232°Celcius) et le PEEK (Polyéther Ether Cétone) pour une résistance accrue aux températures allant jusqu'à 600° Fahrenheit (315° C).

Symbole du robinet à pointeau

La figure 4 montre le symbole d'une vanne à pointeau. Le schéma comprend le symbole standard de la vanne à deux voies avec une flèche indiquant qu'il s'agit d'une vanne à pointeau.

Symbole de la vanne à pointeau

Figure 4 : Symbole de la vanne à pointeau

Valve à aiguille et autres valves

Robinet à pointeau et robinet à boisseau sphérique

Un robinet à boisseau sphérique est constitué d'une bille percée d'un trou en son centre. La bille est tournée de 90 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour ouvrir ou fermer la vanne. Les vannes à pointeau utilisent un piston en forme d'aiguille avec une extrémité conique pour bloquer ou faire passer le fluide à travers la vanne. La tige filetée permet un contrôle précis du positionnement du piston.

Les robinets à boisseau sphérique sont idéaux pour les applications de fermeture tout ou rien, et ces robinets ne sont généralement pas utilisés à des fins d'étranglement. Les vannes à pointeau conviennent aux domaines où un contrôle précis des fluides est essentiel, par exemple pour maintenir un faible débit idéal dans un carburateur.

Robinet à pointeau ou robinet à manomètre

Les vannes de jauge sont utilisées pour séparer un processus de l'instrumentation, par exemple des transducteurs ou des jauges. Les vannes de jauge sont principalement utilisées avec les vannes de blocage et de purge. Les vannes à pointeau permettent d'isoler un instrument d'un processus ou d'étrangler un fluide.

Avantages et inconvénients de la vanne à pointeau

Avantages

  • Contrôle précis du débit, en particulier pour les applications à faible débit
  • Petite taille

Disadvantages

  • Perte de pression élevée en raison de la forte restriction de l'écoulement du 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 permet pas de savoir si la vanne est ouverte ou fermée.

Utilisation de la vanne à pointeau

Les vannes à pointeau sont utilisées dans toutes les applications de contrôle des fluides en raison de leur capacité à contrôler précisément les débits. En choisissant le matériau et la taille de la vanne en fonction de la température et de la pression, ils peuvent être utilisés pour presque tous les gaz ou fluides propres. L'une des utilisations les plus courantes des vannes à pointeau consiste à contrôler le débit de gaz, comme le propane, dans un système. Une vanne à pointeau pour le propane ferme le débit avec précision et/ou contrôle le débit, ce qui permet de vérifier le taux de combustion pour plusieurs applications.

Les vannes à pointeau trouvent de nombreuses applications dans les domaines suivants :

  1. 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 de l'eau.
  2. Les vannes à pointeau sont utilisées dans les systèmes automatisés de contrôle de la combustion pour réguler le débit de carburant.
  3. Ces vannes sont généralement utilisées pour fermer un manomètre ou contrôler le débit dans les dispositifs de mesure du débit.
  4. Les soupapes à aiguille contrôlent le flux d'air vers les cylindres afin de contrôler la vitesse des pistons.

Lisez notre article sur les applications des vannes à pointeau pour obtenir une liste complète des domaines d'utilisation des vannes à pointeau.

FAQ

Qu'est-ce qu'une vanne à pointeau ?

Une vanne à pointeau est une vanne d'étranglement largement utilisée pour contrôler avec précision le débit des fluides.

À quoi sert une vanne à pointeau ?

Une vanne à pointeau régule le débit d'un appareil ou d'un système. La valve comprend un petit plongeur dont la forme est similaire à celle d'une aiguille et dont l'extrémité est effilée.

Une vanne à pointeau modifie-t-elle la pression du fluide ?

Les vannes à pointeau sont utilisées pour réguler le débit et la pression des fluides dans un système.

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