La vanne d'arrêt sert principalement à réguler et à arrêter le fluide circulant dans une canalisation. Elle diffère des vannes à boisseau sphérique et des robinets-vannes par sa conception spécifique au contrôle du débit et ne se limite pas à la fermeture. Le nom de la vanne d'arrêt s'explique par le fait que son ancien modèle présente un corps sphérique et peut être divisé en deux hémisphères, séparés par l'équateur, là où l'écoulement change de direction. Les éléments internes du siège de fermeture ne sont généralement pas sphériques (par exemple, les vannes à boisseau sphérique), mais plutôt plans, hémisphériques ou en forme de clapet. Les vannes à soupape limitent davantage le débit du fluide lorsqu'elles sont ouvertes que les vannes à boisseau sphérique ou à boisseau sphérique, ce qui entraîne une perte de charge plus importante. Les vannes à soupape ont trois configurations principales de corps, dont certaines permettent de réduire la perte de charge. Pour plus d'informations sur les autres vannes, veuillez consulter notre Guide d'achat de vannes.

Conception de la vanne

La vanne d'arrêt est composée de trois parties principales :corps et siège de soupape, disque et tige de soupape, garniture et chapeau. En fonctionnement, faites tourner la tige filetée à travers le volant ou l'actionneur de la vanne pour soulever le disque de son siège. Le passage du fluide à travers la vanne présente un trajet en Z, permettant 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 en T. L'entrée et la sortie sont alignées.

D'autres configurations incluent les configurations angulaires et en Y. Dans la vanne d'arrêt d'angle, la sortie est à 90° de l'entrée et le fluide s'écoule le long du trajet en L. Dans une configuration de corps de vanne en Y ou en Y, la tige de vanne pénètre dans le corps à 45°, tandis que l'entrée et la sortie restent alignées, comme dans le mode trois voies. La résistance à l'écoulement de la configuration angulaire est inférieure à celle de la configuration en T, et celle de la configuration en Y est inférieure. 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 s'écoule uniformément autour du disque, ce qui favorise la répartition de l'usure sur le siège et le disque. Par conséquent, la soupape fonctionne efficacement lorsque le débit est réduit. Généralement, le sens d'écoulement est dirigé vers la tige de soupape, mais dans un environnement à haute température (vapeur), lorsque le corps de la soupape refroidit et se contracte, le flux s'inverse souvent pour maintenir l'étanchéité du disque. La soupape peut ajuster le sens d'écoulement pour utiliser la pression afin de faciliter la fermeture (écoulement au-dessus du disque) ou l'ouverture (écoulement en dessous du disque), ce qui permet à la soupape de fonctionner en position fermée ou ouverte.

Le disque ou bouchon d'étanchéitéLe joint est généralement guidé vers le siège de soupape à travers la cage afin d'assurer un contact optimal, notamment dans les applications haute pression. Certains modèles utilisent un siège de soupape, et le joint côté tige de soupape de la presse à disque vient en butée contre le siège de soupape pour relâcher la pression sur la garniture lorsque la soupape est complètement ouverte.

Selon la conception de l'élément d'étanchéité, la vanne d'arrêt peut être ouverte rapidement par plusieurs tours de tige pour démarrer rapidement le débit (ou fermée pour l'arrêter), ou ouverte progressivement par plusieurs rotations de la tige pour générer un débit plus régulé. Bien que les obturateurs soient parfois utilisés comme éléments d'étanchéité, il ne faut pas les confondre avec les vannes à boisseau sphérique, qui sont des dispositifs quart de tour, similaires aux vannes à boisseau sphérique, utilisant des obturateurs au lieu de billes pour arrêter et démarrer le débit.

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 traversant les vannes joue un rôle important.

Le choix du matériau du corps du robinet à soupape est généralement la fonte ou le laiton/bronze pour les applications basse pression, et l'acier au carbone forgé ou l'acier inoxydable pour les applications haute pression et température. Le matériau spécifié du corps de la vanne inclut généralement toutes les pièces sous pression, et le terme « pièces internes » désigne les pièces autres que le corps de la vanne, notamment le siège, le disque et la tige. La taille supérieure est déterminée par la classe de pression ASME, et des boulons standard ou des brides à souder sont nécessaires. Le dimensionnement des robinets à soupape est plus complexe que celui d'autres types de vannes, car la perte de charge à travers la vanne peut être problématique.

La conception à tige montante est la plus courante pour les vannes d'arrêt, mais on trouve également des vannes à tige non montante. Le chapeau est généralement boulonné et peut être facilement retiré lors de l'inspection interne de la vanne. Le siège et le disque de la vanne sont faciles à remplacer.

Vannes d'arrêtLes vannes sont généralement automatisées grâce à des actionneurs pneumatiques à piston ou à membrane, qui agissent directement sur la tige de la vanne pour déplacer le disque en position. Le piston/la membrane peut être sollicité par ressort pour ouvrir ou fermer la vanne en cas de perte de pression d'air. Un actionneur rotatif électrique est également utilisé.