Vannes à pointeau - Leur fonctionnement

Vannes à pointeau - Leur fonctionnement

Soupape à aiguille

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 de faibles débits et une chute de pression relativement importante entre l'entrée et la sortie. Les tailles d'orifices standard des vannes à pointeau vont de 2 à 12 mm (1/8" à 2"). L'application la plus courante d'un robinet à pointeau est le contrôle du débit de gaz, comme le propane dans un réservoir.

Table des matières

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Comment fonctionnent les vannes à pointeau

Le piston d'une vanne à aiguille a une extrémité conique qui monte et descend 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 A) est reliée au piston, appelé tige (figure 2 étiquetée B). Lorsque la poignée tourne, le piston se déplace vers le haut ou vers le bas à travers les filets (figure 2 marquée C). L'écrou de blocage (figure 2, repéré D) empêche le plongeur de se dévisser complètement. Lorsque le piston se déplace vers le bas, l'extrémité pointue (conique) (Figure 2 étiquetée E) entre en contact avec le siège de la valve pour obturer complètement l'orifice (Figure 2 étiquetée F). Souvent, le siège de la soupape est également conique. Cela permet un contrôle précis du débit.

Il existe plusieurs options et tailles disponibles pour raccorder la vanne à pointeau à un tuyau ou à une canalisation par le biais de la connexion de l'orifice (Figure 2 étiquetée G) sur l'entrée et la sortie. Par exemple, fileté, à bride ou soudé. Le chapeau est relié au boîtier de la vanne (figure 2 étiquetée H), qui peut être fabriqué dans différents matériaux comme le laiton ou l'acier inoxydable.

Vue en coupe du robinet à pointeau et de ses composants : poignée (A), tige (B), filetage (C), écrou de garniture (D), extrémité conique (E), orifice (F), raccord d'orifice (G) et boîtier du robinet (H).

Figure 2 : Vue en coupe du robinet à pointeau et de ses composants : poignée (A), tige (B), filetage (C), écrou de garniture (D), extrémité conique (E), orifice (F), raccord d'orifice (G) et boîtier du robinet (H).

Différents types de vannes à pointeau

Une vanne à pointeau filetée à commande manuelle (décrite dans la section précédente) est le type de vanne à pointeau le plus courant. Il existe deux variantes supplémentaires :

  • Vanne à aiguille motorisée : Ces vannes à pointeau 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 mis sur une minuterie pour contrôler précisément le débit à distance.
  • Vanne à pointeau à angle : Ces vannes à pointeau font tourner le flux de l'entrée de 90 degrés au lieu d'un flux en ligne. Le concept de fonctionnement est le même, 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 pointeau

Lors de la sélection d'une vanne à pointeau, il faut tenir compte de quatre caractéristiques principales et/ou des exigences de l'application : le matériau, la pression, la taille et la température.

Matériau

Le matériau du boîtier de la vanne à pointeau (figure 2, étiqueté 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 vannes à pointeau en laiton conviennent aux systèmes hydrauliques, à l'eau potable, aux applications à haute température et aux conduites de gaz. Ils sont idéaux pour les milieux neutres et non corrosifs, l'application la plus courante étant l'eau potable. Cependant, ils ne doivent pas être utilisés pour l'eau salée (eau de mer), l'eau distillée, les acides ou les chlorures.

Acier inoxydable

Les vannes à pointeau en acier inoxydable présentent une excellente résistance chimique globale à presque tous les milieux. Le matériau est très durable et peut supporter des températures et des pressions élevées. Il convient aux milieux agressifs et corrosifs comme l'eau de mer, à moins que l'acier inoxydable ne soit continuellement exposé à l'eau salée car il se corrodera.

Plastique

Les vannes à pointeau en plastique sont utilisées pour régler avec précision les fluides purs et corrosifs. Cependant, le plastique ne peut pas résister à une température ou une pression élevée et est généralement utilisé pour des applications 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 bonne vanne à pointeau. Les vannes à pointeau robustes peuvent supporter des pressions allant de 275 à 413 bars (4 000 à 5 000 psi) à 100° Fahrenheit (38°Celcius). Lorsque des pressions plus élevées sont nécessaires, comme pour les applications hydrauliques à haute pression, il existe des vannes à haute performance qui peuvent supporter une pression allant jusqu'à 689 bars (10000 psi) à 38°Celcius (100°Fahrenheit). La conception de l'aiguille à vide permet de gérer les basses pressions.

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 1/8" à 2". En veillant à ce que la taille de l'orifice et du port soit correcte, on garantit un débit efficace et un fonctionnement du système avec moins de risques d'usure et/ou de fuites.

température

Les vannes à pointeau conviennent aux applications à haute ou basse température. Spécifiez le boîtier de la vanne et le matériau de garniture/étanchéité de manière appropriée, en particulier pour les températures extrêmes, afin de vous assurer qu'ils peuvent résister aux exigences. Les deux matériaux d'étanchéité les plus courants sont le PTFE (téflon) pour une plage de température allant de -65° Fahrenheit à 450° Fahrenheit (-54° Celcius à 232°Celcius) et le PEEK (polyéther éther cétone) pour une résistance accrue à la température jusqu'à 600° Fahrenheit (315°C).

Symbole de la vanne 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 p&id de la vanne à aiguille

Figure 4 : Symbole de p&id de la vanne à aiguille

Soupape à pointeau et autres soupapes

Vanne à pointeau et vanne à bille

Un robinet à bille possède une bille avec 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 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 fin du positionnement du piston.

Les vannes à bille sont idéales pour les applications de fermeture tout-ou-rien, et ces vannes ne sont généralement pas utilisées pour l'étranglement. Les vannes à pointeau conviennent aux domaines où un contrôle précis du fluide est essentiel, par exemple pour maintenir un débit idéal de fluide faible dans un carburateur.

Soupape à pointeau et soupape de jauge

Les vannes de jauge sont utilisées pour séparer un processus de l'instrumentation, par exemple des transducteurs ou des jauges. Les vannes manométriques 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 du robinet à pointeau

Advantages

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

Disadvantages

  • Perte de pression élevée en raison de la forte restriction du flux de fluide.
  • L'aiguille et le siège peuvent être endommagés si le fluide contient des solides en suspension.
  • L'examen de la poignée du robinet à pointeau ne permet pas de savoir si le robinet est ouvert ou fermé.

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 sélectionnant le matériau et la taille de la vanne appropriés pour la température et 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 vannes à pointeau contrôlent le flux d'air vers les cylindres afin de réguler la vitesse du piston.

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

FAQs

Qu'est-ce qu'une vanne à aiguille ?

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

À quoi sert une vanne à aiguille ?

Une vanne à pointeau régule le débit de fluide dans un appareil ou un système. La valve comprend un petit piston dont la forme ressemble à celle d'une aiguille avec une extrémité conique.

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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