Robinets à soupapeLes vannes à soupape sont un élément essentiel du contrôle des fluides depuis 200 ans et sont désormais omniprésentes. Cependant, dans certaines applications, elles peuvent également être utilisées pour gérer l'arrêt total d'un fluide. Les vannes à soupape servent généralement à contrôler le débit des fluides. Leur utilisation en tout ou rien et leur modulation sont courantes à l'extérieur des maisons et des bâtiments commerciaux, où elles sont fréquemment installées.

La vapeur et l’eau étaient essentielles à la révolution industrielle, mais ces substances potentiellement dangereuses devaient être restreintes.robinet à soupapeC'est la première vanne nécessaire pour réaliser efficacement cette tâche. Le design de la vanne à soupape a connu un tel succès et a été si apprécié qu'il a permis à la plupart des grands fabricants de vannes traditionnelles (Crane, Powell, Lunkenheimer, Chapman et Jenkins) d'obtenir leurs premiers brevets.

Vannes à guillotineLes robinets à soupape sont conçus pour être utilisés en position complètement ouverte ou complètement fermée, tandis que les robinets à soupape peuvent être utilisés comme vannes de sectionnement ou d'isolement, mais sont conçus pour être partiellement ouverts afin de contrôler le débit lors de la régulation. La prudence est de mise lors de la conception des robinets à soupape pour les vannes d'isolement et les vannes tout ou rien, car il est difficile de maintenir une étanchéité parfaite avec une forte pression sur le disque. La force du fluide contribue à une étanchéité parfaite et simplifie l'étanchéité lorsque le fluide circule de haut en bas.

Les vannes à soupape sont idéales pour les applications de régulation grâce à leur fonction de régulation, qui permet une régulation extrêmement précise grâce à des positionneurs et des actionneurs reliés au chapeau et à la tige de la vanne à soupape. Elles excellent dans de nombreuses applications de contrôle des fluides et sont appelées « éléments de contrôle final ».

chemin d'écoulement indirect

Le robinet à soupape est également appelé robinet à soupape en raison de sa forme ronde originale, qui masque encore la nature inhabituelle et alambiquée du trajet d'écoulement. Avec ses canaux supérieur et inférieur dentelés, un robinet à soupape entièrement ouvert présente toujours une friction importante, ou une barrière à l'écoulement du fluide, contrairement à un robinet-vanne ou à boisseau sphérique entièrement ouvert. La friction du fluide causée par l'écoulement incliné ralentit le passage à travers la vanne.

Le coefficient de débit, ou « Cv », d'une vanne permet de calculer le débit qui la traverse. Les vannes à guillotine présentent une résistance à l'écoulement extrêmement faible en position ouverte ; par conséquent, le Cv sera sensiblement différent pour une vanne à guillotine et une vanne à soupape de même taille.

Le disque ou clapet, qui assure la fermeture du robinet à soupape, peut prendre diverses formes. Le débit à travers la vanne peut varier considérablement en fonction du nombre de tours de la tige lorsque la vanne est ouverte, en modifiant la forme du disque. Le disque incurvé, plus courant ou « traditionnel », est utilisé dans la plupart des applications, car il est mieux adapté que d'autres modèles à un mouvement (rotation) spécifique de la tige. Les disques à passage en V conviennent à toutes les tailles de robinets à soupape et sont conçus pour une limitation précise du débit sur différents pourcentages d'ouverture. Les modèles à pointeau visent une régulation absolue du débit, mais ils ne sont souvent proposés qu'en petits diamètres. Un insert souple et résilient peut être inséré dans le disque ou le siège lorsqu'une fermeture complète est requise.

garniture de robinet à soupape

La véritable fermeture entre composants d'une vanne à soupape est assurée par le tiroir. Le siège, le disque, la tige, le siège arrière et, parfois, la visserie qui fixe la tige au disque constituent les organes internes de la vanne. Les performances et la durée de vie de toute vanne dépendent de la conception des organes internes et du choix des matériaux. Cependant, les vannes à soupape sont plus vulnérables en raison du frottement important du fluide et de la complexité des circuits d'écoulement. Leur vitesse et leurs turbulences augmentent à mesure que le siège et le disque se rapprochent. En raison de la nature corrosive du fluide et de la vitesse accrue, il est possible d'endommager les organes internes de la vanne, ce qui augmente considérablement les fuites de la vanne à la fermeture. Le filage est le terme utilisé pour désigner un défaut qui se présente parfois sous la forme de petites écailles sur le siège ou le disque. Une fuite initiale minime peut s'aggraver et se transformer en fuite importante si elle n'est pas réparée rapidement.

Le clapet des robinets à soupape en bronze de petite taille est souvent fabriqué dans le même matériau que le corps, ou parfois dans un alliage plus robuste de type bronze. Le matériau le plus courant pour le tiroir des robinets à soupape en fonte est le bronze. IBBM (Iron Body, Bronze Mounting) est le nom de cet élément en fonte. De nombreux matériaux d'élément sont disponibles pour les robinets en acier, mais un ou plusieurs éléments sont souvent en acier inoxydable martensitique de la série 400. On utilise également des matériaux durs comme la stellite, les aciers inoxydables de la série 300 et les alliages cuivre-nickel comme le Monel.

Il existe trois modes fondamentaux de robinetterie à soupape. La forme en « T », avec la tige perpendiculaire au flux du tuyau, est la plus courante.
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Similaire à une vanne en T, une vanne d'équerre fait pivoter le flux à l'intérieur de la vanne de 90 degrés, agissant à la fois comme un dispositif de régulation de débit et un coude de 90 degrés. Sur les « arbres de Noël » du pétrole et du gaz, les vannes à soupape d'équerre sont le type de vanne de régulation de débit final encore fréquemment utilisé sur les chaudières.
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La conception en « Y », troisième modèle, vise à optimiser la conception pour les applications tout ou rien, tout en réduisant les turbulences dans le corps du robinet à soupape. Le chapeau, la tige et le disque de ce type de robinet à soupape sont inclinés de 30 à 45 degrés pour un écoulement plus rectiligne et réduire les frottements du fluide. Grâce à cette réduction des frottements, le robinet est moins exposé aux dommages érosifs et les caractéristiques d'écoulement globales du système de tuyauterie sont améliorées.