La vanne d'arrêt sert principalement à réguler et à interrompre le flux de fluide dans une canalisation. Elle diffère des vannes telles que…vannes à billeLes vannes à globe se distinguent des vannes à guillotine par leur conception spécifique permettant de contrôler le débit des fluides et ne se limitent pas à la fermeture. Le nom de la vanne d'arrêt provient de sa conception ancienne, dont le corps sphérique peut être divisé en deux hémisphères par l'équateur, là où le flux change de direction. Les éléments internes du siège d'obturation ne sont généralement pas sphériques (contrairement aux vannes à boisseau sphérique), mais plutôt plans, hémisphériques ou en forme de bouchon. Les vannes à globe restreignent davantage le débit lorsqu'elles sont ouvertes que les vannes à guillotine ou à boisseau sphérique, ce qui entraîne une perte de charge plus importante. Il existe trois configurations principales de corps pour les vannes à globe, dont certaines sont conçues pour réduire la perte de charge. Pour plus d'informations sur les autres types de vannes, veuillez consulter notre guide d'achat.

Conception de vannes

La vanne d'arrêt se compose de trois parties principales : le corps et le siège, le disque et la tige, et le joint et le chapeau. Pour la manœuvrer, il faut tourner la tige filetée à l'aide du volant ou de l'actionneur afin de soulever le disque de son siège. Le fluide traverse la vanne selon un parcours en Z, ce qui permet au fluide d'entrer en contact avec la tête du disque. Ceci diffère des vannes à guillotine où le fluide est perpendiculaire à l'orifice. Cette configuration est parfois décrite comme une vanne à corps en Z ou une vanne en T. L'entrée et la sortie sont alignées.

D'autres configurations existent, notamment les vannes d'angle et les vannes en Y. Dans une vanne d'arrêt d'angle, la sortie forme un angle de 90° avec l'entrée, et le fluide s'écoule selon un trajet en forme de L. Dans une vanne en Y, la tige de vanne pénètre dans le corps de vanne à 45°, tandis que l'entrée et la sortie restent alignées, comme pour une vanne à trois voies. La résistance à l'écoulement est plus faible pour une vanne d'angle que pour une vanne en T, et encore plus faible pour une vanne en Y. Les vannes à trois voies sont les plus courantes des trois types.

Le disque d'étanchéité est généralement conique pour s'adapter au siège de soupape, mais un disque plat peut également être utilisé. Lorsque la soupape est légèrement ouverte, le fluide circule uniformément autour du disque, répartissant ainsi l'usure sur le siège et le disque. Par conséquent, la soupape fonctionne efficacement même à faible débit. Généralement, le flux est dirigé vers la tige de soupape, mais en environnement à haute température (vapeur), lorsque le corps de la soupape refroidit et se contracte, le flux s'inverse souvent afin de maintenir l'étanchéité du disque. La soupape peut ajuster le sens du flux pour utiliser la pression et faciliter sa fermeture (flux au-dessus du disque) ou son ouverture (flux en dessous du disque), ce qui lui permet de se bloquer en position fermée ou ouverte.

Le disque ou le bouchon d'étanchéité est généralement guidé jusqu'au siège de soupape à travers la cage pour assurer un contact optimal, notamment dans les applications haute pression. Certains modèles utilisent un siège de soupape ; le joint du disque, côté tige de soupape, vient alors buter contre ce siège pour relâcher la pression sur la garniture lorsque la soupape est complètement ouverte.

Selon la conception de l'élément d'étanchéité, le robinet d'arrêt peut être ouvert rapidement par quelques tours de tige pour amorcer le flux (ou fermé pour l'interrompre), ou ouvert progressivement par plusieurs rotations de la tige pour un débit plus régulé. Bien que des bouchons soient parfois utilisés comme éléments d'étanchéité, il ne faut pas les confondre avec les vannes à boisseau sphérique, qui sont des dispositifs à quart de tour, similaires aux vannes à bille, mais qui utilisent un bouchon au lieu d'une bille pour contrôler le flux.

application

vannes d'arrêtCes vannes servent à l'arrêt et à la régulation des stations d'épuration, des centrales électriques et des usines de traitement. Elles sont utilisées dans les conduites de vapeur, les circuits de refroidissement, les systèmes de lubrification, etc., où le contrôle du débit de fluide traversant les vannes est primordial.

Le corps de la vanne à globe est généralement en fonte ou en laiton/bronze pour les applications basse pression, et en acier au carbone forgé ou en acier inoxydable pour les applications haute pression et haute température. Le matériau spécifié pour le corps de la vanne inclut généralement toutes les pièces sous pression, et le terme « garniture » ​​désigne les pièces autres que le corps, notamment le siège, le disque et la tige. La plus grande dimension est déterminée par la classe de pression ASME, et des boulons standard ou des brides à souder sont commandés. Le dimensionnement des vannes à globe est plus complexe que celui d'autres types de vannes en raison de la perte de charge qui peut en résulter.

La conception à tige relevée est la plus courante dansvannes d'arrêtOn trouve également des soupapes à tige non montante. Le chapeau est généralement boulonné et se retire facilement pour l'inspection interne de la soupape. Le siège et le disque de soupape sont faciles à remplacer.

Les vannes d'arrêt sont généralement automatisées par des actionneurs pneumatiques à piston ou à membrane, qui agissent directement sur la tige de la vanne pour positionner le disque. Le piston ou la membrane peut être rappelé par un ressort pour ouvrir ou fermer la vanne en cas de perte de pression d'air. Un actionneur rotatif électrique est également utilisé.