La vanne d'arrêt sert principalement à réguler et à interrompre le débit d'un fluide dans une canalisation. Elle se distingue des vannes à boisseau sphérique et des vannes à guillotine par sa conception spécifique, qui permet de contrôler le débit et ne se limite pas à la fermeture. Son nom provient de la forme sphérique de son corps, divisé en deux hémisphères par l'équateur, 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, lorsqu'elles sont ouvertes, restreignent davantage le débit 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 permettent de 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 est composée de trois parties principales :corps et siège de soupape, disque et tige de soupapeLe corps de vanne est composé d'un joint et d'un chapeau. Pour le fonctionnement, il faut tourner la tige filetée à l'aide du volant ou de l'actionneur afin de soulever le disque de la vanne de son siège. Le fluide traverse la vanne en formant un 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 la guillotine. Cette configuration est parfois décrite comme un corps de vanne 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'étanchéitéLe piston est généralement guidé vers le 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 côté tige de soupape du piston 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

Les vannes d'arrêt 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 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.

Les vannes d'arrêt à tige montante sont les plus courantes, mais il existe aussi des modèles à tige fixe. Le chapeau est généralement boulonné et se démonte facilement pour l'inspection interne de la vanne. Le siège et le disque de la vanne sont faciles à remplacer.

vannes d'arrêtCes vannes sont généralement automatisées à l'aide d'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.