2.5 Vanne à bouchon
La vanne à boisseau est une vanne dont l'ouverture et la fermeture sont assurées par un corps de boisseau percé d'un orifice. Ce corps de boisseau pivote avec la tige de la vanne. La vanne à boisseau présente une structure simple, une ouverture et une fermeture rapides, une grande facilité d'utilisation, une faible résistance à l'écoulement, un nombre réduit de pièces et un poids léger. Elle existe en versions à passage direct, à trois voies et à quatre voies. La vanne à passage direct sert à interrompre le flux de fluide, tandis que les vannes à trois et quatre voies permettent de modifier la direction ou de dévier le flux.
Une vanne papillon est constituée d'un papillon qui pivote à 90° autour d'un axe fixe dans le corps de la vanne pour assurer son ouverture et sa fermeture. Les vannes papillon sont compactes, légères et de conception simple, ne comportant que quelques pièces.
Elle s'ouvre et se ferme rapidement par une simple rotation de 90°, ce qui la rend facile à utiliser. En position complètement ouverte, l'épaisseur du papillon constitue la seule résistance au passage du fluide. La perte de charge générée est donc très faible, ce qui confère à la vanne d'excellentes caractéristiques de régulation de débit. Il existe deux types de joints pour les vannes papillon : à joint souple élastique et à joint rigide métallique. Dans le cas d'un joint élastique, la bague d'étanchéité peut être intégrée au corps de la vanne ou fixée à la périphérie du papillon. Ce type de joint offre une bonne étanchéité et convient à la régulation de débit, aux canalisations sous vide moyen et aux fluides corrosifs. Les vannes à joint métallique ont généralement une durée de vie plus longue que celles à joint élastique, mais l'étanchéité parfaite est plus difficile à obtenir. Elles sont généralement utilisées lorsque le débit et la perte de charge varient fortement et qu'une bonne régulation est essentielle. Les joints métalliques supportent des températures de fonctionnement plus élevées, contrairement aux joints élastiques dont la performance est limitée par la température.
Le clapet anti-retour est une vanne qui empêche automatiquement le reflux d'un fluide. Sous l'effet de la pression du fluide, le disque du clapet s'ouvre, permettant ainsi au fluide de s'écouler de l'entrée vers la sortie. Lorsque la pression à l'entrée est inférieure à celle à la sortie, le disque se referme automatiquement sous l'effet de la différence de pression, de son propre poids et d'autres facteurs, empêchant ainsi le reflux. Selon sa structure, on distingue le clapet anti-retour à levage et le clapet anti-retour à battant. Le modèle à levage offre une meilleure étanchéité et une résistance au reflux supérieure au modèle à battant. Pour l'aspiration de la pompe, un clapet de fond doit être utilisé. Son rôle est de remplir la conduite d'aspiration d'eau avant le démarrage de la pompe ; après l'arrêt, il maintient la conduite et le corps de pompe remplis d'eau en vue d'un nouveau redémarrage. Le clapet de fond est généralement installé uniquement sur la conduite verticale d'aspiration de la pompe, et le fluide circule de bas en haut.
L'élément d'ouverture et de fermeture de la vanne à membrane est une membrane en caoutchouc, prise en sandwich entre le corps de la vanne et le couvercle de la vanne.
La partie centrale saillante du diaphragme est fixée sur la tige de la vanne, et le corps de la vanne est revêtu de caoutchouc. Le fluide ne pénétrant pas dans la cavité interne du couvercle de la vanne, la tige ne nécessite pas de presse-étoupe. La vanne à diaphragme présente une structure simple, une excellente étanchéité, une maintenance aisée et une faible résistance au fluide. Il existe quatre types de vannes à diaphragme : à déversoir, à passage direct, à angle droit et à passage intégral.
3. Instructions de sélection des vannes couramment utilisées
3.1 Instructions de sélection de la vanne à guillotine
Dans des conditions normales, les vannes à guillotine sont à privilégier. Adaptées à la vapeur, à l'huile et à d'autres fluides, elles conviennent également aux fluides contenant des particules solides et présentant une viscosité élevée, et sont utilisées dans les systèmes de purge et de vide partiel. Pour les fluides contenant des particules solides, le corps de la vanne doit être muni d'un ou deux orifices de purge. Pour les fluides à basse température, il est nécessaire d'utiliser des vannes à guillotine spécifiques.
3.2 Instructions pour le choix des vannes d'arrêt
La vanne d'arrêt convient aux canalisations dont les exigences en matière de résistance au fluide sont peu contraignantes (la perte de charge est donc négligeable) et aux canalisations ou dispositifs véhiculant des fluides à haute température et haute pression. Elle est adaptée aux canalisations de vapeur et autres fluides de diamètre nominal inférieur à 200 mm. Pour les petits diamètres, on peut utiliser des vannes d'arrêt. Les vannes d'arrêt, telles que les vannes à pointeau, les vannes d'instrumentation, les vannes d'échantillonnage et les vannes de manomètre, permettent un réglage du débit ou de la pression, mais la précision de réglage n'est pas requise. De plus, le diamètre de la canalisation étant relativement faible, une vanne d'arrêt ou une vanne de régulation est préférable. Pour les fluides hautement toxiques, une vanne d'arrêt à soufflet est nécessaire. En revanche, la vanne d'arrêt ne doit pas être utilisée pour les fluides à haute viscosité ou contenant des particules sujettes à la sédimentation, ni comme soupape de purge ou vanne dans un système à vide partiel.
3.3 Instructions de sélection de la vanne à bille
Les vannes à bille conviennent aux fluides à basse température, haute pression et haute viscosité. La plupart des vannes à bille peuvent être utilisées dans des fluides contenant des particules solides en suspension, ainsi que dans des fluides pulvérulents et granulaires, selon les exigences du matériau d'étanchéité. Les vannes à bille à passage intégral ne sont pas adaptées à la régulation de débit, mais conviennent aux applications nécessitant une ouverture et une fermeture rapides, et sont faciles à mettre en œuvre. Elles sont généralement recommandées pour l'arrêt d'urgence en cas d'accident. Elles sont particulièrement adaptées aux canalisations exigeant une étanchéité parfaite, une grande résistance à l'usure, des canaux de retrait, des mouvements d'ouverture et de fermeture rapides, une coupure haute pression (forte différence de pression), un faible niveau sonore, une absence de gazéification, un faible couple de manœuvre et une faible résistance à l'écoulement. Les vannes à bille conviennent aux structures légères, aux coupures basse pression et aux fluides corrosifs. Elles sont également idéales pour les fluides à basse température et cryogéniques. Pour les systèmes de tuyauterie et les dispositifs utilisant des fluides à basse température, il convient d'utiliser des vannes à bille basse température avec couvercle. Lors du choix d'une vanne à bille flottante, le matériau de son siège doit supporter la charge de la bille et du fluide. Les vannes à boisseau sphérique de grand diamètre nécessitent une force plus importante lors de leur manœuvre. Celles de diamètre nominal (DN) ≥ 200 mm doivent être équipées d'une transmission par vis sans fin. Les vannes à boisseau sphérique fixes conviennent aux grands diamètres et aux applications à haute pression. De plus, celles utilisées dans les canalisations de process pour les fluides hautement toxiques et inflammables doivent être résistantes au feu et antistatiques.
3.4 Instructions de sélection du papillon des gaz
La vanne d'étranglement convient aux applications où la température du fluide est basse et la pression élevée. Elle est adaptée aux systèmes nécessitant un réglage du débit et de la pression. Elle n'est pas adaptée aux fluides à haute viscosité ou contenant des particules solides, ni à une utilisation comme vanne d'isolement.
3.5 Instructions de sélection de la vanne à bouchon
La vanne à boisseau est adaptée aux applications nécessitant une ouverture et une fermeture rapides. Elle n'est généralement pas adaptée à la vapeur ni aux fluides à haute température. Elle est utilisée pour les fluides à basse température et à viscosité élevée, et convient également aux fluides contenant des particules en suspension.
3.6 Instructions de sélection de la vanne papillon
Les vannes papillon conviennent aux applications nécessitant un grand diamètre (DN ≥ 600 mm) et une faible longueur, ainsi qu'aux situations où un réglage précis du débit et une ouverture/fermeture rapide sont requis. Elles sont généralement utilisées pour l'eau, l'huile et les fluides comprimés à des températures ≤ 80 °C et des pressions ≤ 1,0 MPa. Elles peuvent également être utilisées pour l'air et d'autres fluides. Du fait de leur perte de charge relativement importante par rapport aux vannes à guillotine et aux vannes à boisseau sphérique, les vannes papillon sont particulièrement adaptées aux réseaux de canalisations où les exigences en matière de perte de charge sont faibles.
3.7 Instructions de sélection du clapet anti-retour
Les clapets anti-retour sont généralement adaptés aux fluides propres et ne conviennent pas aux fluides contenant des particules solides ou présentant une viscosité élevée. Pour un diamètre nominal (DN) ≤ 40 mm, un clapet anti-retour à levage est recommandé (installation uniquement sur conduites horizontales). Pour un DN compris entre 50 et 400 mm, un clapet anti-retour à levage oscillant est préconisé (installation possible sur conduites horizontales et verticales ; en cas d'installation sur une conduite verticale, le fluide doit s'écouler de bas en haut). Pour un DN ≥ 450 mm, un clapet anti-retour à tampon est nécessaire. Pour un DN compris entre 100 et 400 mm, un clapet anti-retour à plaquette peut également convenir. Un clapet anti-retour à battant peut supporter une pression de service très élevée (PN jusqu'à 42 MPa) et s'adapte à tous les fluides et à toutes les plages de températures de service, en fonction des matériaux de l'enveloppe et des joints. Les fluides compatibles sont l'eau, la vapeur, les gaz, les fluides corrosifs, l'huile, les médicaments, etc. La plage de températures de service est comprise entre -196 et 800 °C.
3.8 Instructions de sélection de la valve à membrane
La vanne à membrane convient aux huiles, à l'eau, aux milieux acides et aux milieux contenant des matières en suspension, à une température de fonctionnement inférieure à 200 °C et une pression inférieure à 1,0 MPa. Elle n'est pas adaptée aux solvants organiques ni aux milieux fortement oxydants. Pour les milieux granulaires abrasifs, il est recommandé d'utiliser des vannes à membrane à déversoir. Lors du choix d'une vanne à membrane à déversoir, il convient de se référer à son tableau des caractéristiques d'écoulement. Pour les fluides visqueux, les coulis de ciment et les milieux précipitants, il est préférable d'utiliser des vannes à membrane à passage direct. Sauf exigences particulières, les vannes à membrane ne doivent pas être utilisées dans les canalisations et les équipements sous vide.
Date de publication : 8 décembre 2023
