1 Points clés du choix d'une vanne

1.1 Clarifier le but de la vanne dans l'équipement ou le dispositif

Déterminer les conditions de fonctionnement de la vanne : la nature du fluide applicable, la pression de travail, la température de travail et la méthode de contrôle de fonctionnement, etc.

1.2 Choisir correctement le type de vanne

Le choix du type de vanne repose sur la parfaite maîtrise par le concepteur de l'ensemble du processus de production et des conditions d'exploitation. Lors de ce choix, le concepteur doit d'abord maîtriser les caractéristiques structurelles et les performances de chaque vanne ;

1.3 Déterminer le raccordement d'extrémité de la vanne

Parmi les raccords filetés, les raccords à bride et les raccords à souder, les deux premiers sont les plus couramment utilisés. Les vannes filetées sont principalement des vannes dont le diamètre nominal est inférieur à 50 mm. Un diamètre trop important complique l'installation et l'étanchéité du raccord. Les vannes à bride sont plus faciles à installer et à démonter, mais plus lourdes et plus coûteuses que les vannes filetées. Elles conviennent donc aux raccordements de tuyauteries de différents diamètres et pressions. Les raccords à souder sont adaptés aux charges lourdes et plus fiables que les raccords à bride. Cependant, le démontage et le remontage des vannes soudées sont difficiles ; leur utilisation est donc limitée aux situations où elles peuvent fonctionner de manière fiable pendant une longue période, ou aux conditions d'utilisation difficiles et à des températures élevées.

1.4 Sélection des matériaux des vannes

Outre la prise en compte des propriétés physiques (température, pression) et chimiques (corrosivité) du fluide, la propreté du fluide (présence ou non de particules solides) doit être prise en compte lors du choix des matériaux de l'enveloppe de la vanne, des pièces internes et de la surface d'étanchéité. Il convient également de se référer aux réglementations nationales et locales en vigueur. Un choix judicieux et judicieux des matériaux de la vanne permet d'optimiser sa durée de vie et ses performances. L'ordre de sélection des matériaux du corps de la vanne est le suivant : fonte, acier au carbone, acier inoxydable, et celui des bagues d'étanchéité : caoutchouc, cuivre, acier allié, F4.

1.5 Autres

De plus, le débit et le niveau de pression du fluide circulant dans la vanne doivent être déterminés et la vanne appropriée doit être sélectionnée à l'aide des informations existantes (telles que les catalogues de produits de vannes, les échantillons de produits de vannes, etc.).

2 Introduction aux vannes courantes

Il existe de nombreux types de valves, et leurs variétés sont complexes. Les principaux types sont :vannes à guillotine, vannes d'arrêt, vannes d'étranglement,vannes papillon, vannes à boisseau sphérique, vannes électriques, vannes à membrane, clapets anti-retour, soupapes de sécurité, réducteurs de pression,purgeurs de vapeur et vannes d'arrêt d'urgence,parmi lesquels les plus couramment utilisés sont les vannes à guillotine, les vannes d'arrêt, les vannes d'étranglement, les vannes à boisseau, les vannes papillon, les vannes à boisseau sphérique, les clapets anti-retour et les vannes à membrane.

2.1 Vanne à guillotine

Un robinet-vanne est une vanne dont le corps d'ouverture et de fermeture (plaque de soupape) est entraîné par la tige et se déplace de haut en bas le long de la surface d'étanchéité du siège, ce qui permet de connecter ou de couper le passage du fluide. Comparé à un robinet d'arrêt, le robinet-vanne offre une meilleure étanchéité, une moindre résistance au fluide, un effort d'ouverture et de fermeture moindre et une certaine capacité de réglage. C'est l'une des vannes d'arrêt les plus couramment utilisées. Ses inconvénients sont sa grande taille, sa structure plus complexe que celle d'un robinet d'arrêt, l'usure facile de la surface d'étanchéité et la difficulté d'entretien. Il n'est généralement pas adapté à l'étranglement. Selon la position du filetage sur la tige du robinet-vanne, on distingue deux types de robinet-vanne : à tige montante et à tige dissimulée. Selon les caractéristiques structurelles de la plaque de soupape, on distingue deux types de robinet-vanne : à coin et à tige parallèle.

2.2 Vanne d'arrêt

La vanne d'arrêt est une vanne à fermeture descendante dont les organes d'ouverture et de fermeture (disque) sont entraînés par la tige de la vanne pour se déplacer de haut en bas le long de l'axe du siège de vanne (surface d'étanchéité). Comparée à la vanne à guillotine, elle offre de bonnes performances de réglage, une faible étanchéité, une structure simple, une fabrication et un entretien aisés, une grande résistance aux fluides et un prix abordable. C'est une vanne d'arrêt couramment utilisée, généralement pour les canalisations de moyen et petit diamètre.

2.3 Robinet à boisseau sphérique

Les pièces d'ouverture et de fermeture de la vanne à boisseau sphérique sont des sphères percées de trous circulaires, qui tournent avec la tige de la vanne pour assurer l'ouverture et la fermeture de la vanne. La vanne à boisseau sphérique présente une structure simple, une commutation rapide, un fonctionnement pratique, une petite taille, un poids léger, un faible nombre de pièces, une faible résistance aux fluides, une bonne étanchéité et un entretien aisé.

2.4 Papillon des gaz

À l'exception du disque de soupape, le papillon des gaz présente fondamentalement la même structure que la soupape d'arrêt. Son disque est un composant d'étranglement, et ses différentes formes présentent des caractéristiques spécifiques. Le diamètre du siège de soupape ne doit pas être trop grand, car sa faible hauteur d'ouverture et l'augmentation du débit du fluide accélèrent l'érosion du disque. Le papillon des gaz est compact, léger et offre de bonnes performances de réglage, mais sa précision est limitée.

2.5 Vanne à boisseau sphérique

La vanne à boisseau sphérique utilise un corps de vanne percé d'un trou traversant pour l'ouverture et la fermeture. Ce corps tourne avec la tige de la vanne pour assurer l'ouverture et la fermeture. Sa structure simple, sa rapidité d'ouverture et de fermeture, sa facilité d'utilisation, sa faible résistance aux fluides, son faible nombre de pièces et son poids léger sont les caractéristiques de cette vanne. Les vannes à boisseau sphérique sont disponibles en versions à passage direct, à trois et à quatre voies. Les vannes à boisseau sphérique à passage direct servent à couper le fluide, tandis que les vannes à trois et à quatre voies servent à inverser ou à dévier le fluide.

2.6 Vanne papillon

La vanne papillon est une plaque papillon qui pivote à 90° autour d'un axe fixe dans le corps de la vanne pour assurer l'ouverture et la fermeture. Compacte, légère, de structure simple, elle se compose de quelques pièces seulement.

Son ouverture et sa fermeture rapides par rotation de 90° sont faciles à utiliser. En position d'ouverture complète, l'épaisseur de la plaque papillon constitue la seule résistance au passage du fluide à travers le corps de la vanne. Par conséquent, la perte de charge générée par la vanne est très faible, ce qui lui confère d'excellentes caractéristiques de régulation du débit. Les vannes papillon se divisent en deux types d'étanchéité : les joints souples élastiques et les joints durs métalliques. Pour les vannes à joint élastique, la bague d'étanchéité peut être intégrée au corps de la vanne ou fixée à la périphérie de la plaque papillon. Elle offre de bonnes performances d'étanchéité et convient à la régulation, ainsi qu'aux conduites à vide moyen et aux fluides corrosifs. Les vannes à joints métalliques ont généralement une durée de vie plus longue que les vannes à joints élastiques, mais il est difficile d'obtenir une étanchéité parfaite. Elles sont généralement utilisées lorsque le débit et la perte de charge varient considérablement et qu'une bonne régulation est requise. Les joints métalliques peuvent s'adapter à des températures de fonctionnement plus élevées, tandis que les joints élastiques présentent l'inconvénient d'être limités par la température.

2.7 Clapet anti-retour

Un clapet anti-retour est une vanne qui empêche automatiquement le reflux du fluide. Son disque s'ouvre sous l'action de la pression du fluide, et le fluide s'écoule de l'entrée vers la sortie. Lorsque la pression à l'entrée est inférieure à celle à la sortie, le disque se ferme automatiquement sous l'action de facteurs tels que la différence de pression du fluide et la gravité, empêchant ainsi le reflux. Selon leur structure, on distingue le clapet anti-retour à levée et le clapet anti-retour à battant. Le clapet anti-retour à levée offre une meilleure étanchéité que le clapet anti-retour à battant et une plus grande résistance au fluide. Un clapet de pied doit être utilisé pour l'orifice d'aspiration de la pompe. Sa fonction est de remplir d'eau le tuyau d'entrée de la pompe avant le démarrage et de maintenir le tuyau d'entrée et le corps de la pompe remplis d'eau après l'arrêt de la pompe, en prévision du redémarrage. Le clapet de pied est généralement installé uniquement sur le tuyau vertical d'entrée de la pompe, et le fluide circule de bas en haut.

2.8 Vanne à membrane

La partie d'ouverture et de fermeture de la vanne à diaphragme est une membrane en caoutchouc, qui est prise en sandwich entre le corps de la vanne et le couvercle de la vanne.

La partie saillante de la membrane est fixée sur la tige de soupape, et le corps de la soupape est revêtu de caoutchouc. Le fluide ne pénétrant pas dans la cavité interne du couvercle de soupape, la tige de soupape ne nécessite pas de presse-étoupe. La vanne à membrane présente une structure simple, une bonne étanchéité, un entretien facile et une faible résistance aux fluides. Les vannes à membrane sont classées en vannes à déversoir, à passage direct, à angle droit et à courant continu.

3 instructions courantes de sélection de vannes

3.1 Instructions de sélection des vannes à guillotine

En règle générale, il convient de choisir en premier lieu les robinets-vannes. Outre la vapeur, l'huile et d'autres fluides, les robinets-vannes conviennent également aux fluides contenant des solides granulaires et à haute viscosité, ainsi qu'aux vannes de ventilation et aux systèmes à faible vide. Pour les fluides contenant des particules solides, le corps du robinet-vanne doit comporter un ou deux orifices de purge. Pour les fluides à basse température, il est conseillé de choisir un robinet-vanne spécial basse température.

3.2 Instructions de sélection des vannes d'arrêt

La vanne d'arrêt convient aux canalisations nécessitant peu de résistance aux fluides (pertes de charge minimes), ainsi qu'aux canalisations ou appareils transportant des fluides à haute température et haute pression. Elle est adaptée aux canalisations de vapeur et autres fluides de DN < 200 mm. Les petites vannes peuvent être équipées de vannes d'arrêt, telles que des vannes à pointeau, des vannes d'instrumentation, des vannes d'échantillonnage, des vannes de manomètre, etc. Les vannes d'arrêt permettent de réguler le débit ou la pression, mais leur précision est faible et le diamètre de la canalisation est relativement petit. Il est donc conseillé de choisir des vannes d'arrêt ou des vannes d'étranglement. Pour les fluides hautement toxiques, il est conseillé de choisir des vannes d'arrêt à soufflet. Cependant, les vannes d'arrêt ne doivent pas être utilisées pour les fluides à forte viscosité et contenant des particules facilement précipitables, ni comme vannes de ventilation ou vannes pour les systèmes à faible vide.

3.3 Instructions de sélection des vannes à boisseau sphérique

Les vannes à boisseau sphérique conviennent aux fluides basse température, haute pression et haute viscosité. La plupart des vannes à boisseau sphérique conviennent aux fluides contenant des particules solides en suspension, ainsi qu'aux fluides pulvérulents et granulaires, selon les exigences du matériau d'étanchéité. Les vannes à boisseau sphérique à canal complet ne sont pas adaptées à la régulation du débit, mais conviennent aux situations nécessitant une ouverture et une fermeture rapides, ce qui facilite l'arrêt d'urgence en cas d'accident. Elles sont généralement recommandées pour les canalisations présentant des performances d'étanchéité strictes, de l'usure, des canaux de rétrécissement, une ouverture et une fermeture rapides, une coupure haute pression (grande différence de pression), un faible niveau sonore, un phénomène de gazéification, un faible couple de manœuvre et une faible résistance du fluide. Elles conviennent également aux structures légères, aux coupures basse pression et aux fluides corrosifs. Elles sont également idéales pour les fluides basse température et très froids. Pour les systèmes de canalisations et les dispositifs destinés aux fluides basse température, il est conseillé de choisir des vannes à boisseau sphérique basse température avec couvercle. En cas d'utilisation de vannes à boisseau sphérique flottant, le matériau du siège doit supporter la charge de la sphère et du fluide. Les vannes à boisseau sphérique de grand diamètre nécessitent une force plus importante pendant le fonctionnement, et les vannes à boisseau sphérique DN≥200 mm doivent utiliser une transmission à vis sans fin ; les vannes à boisseau sphérique fixes conviennent aux occasions avec des diamètres plus grands et des pressions plus élevées ; de plus, les vannes à boisseau sphérique utilisées pour les pipelines de matériaux de processus hautement toxiques et de milieux inflammables doivent avoir des structures ignifuges et antistatiques.

3.4 Instructions de sélection du papillon des gaz

Les vannes d'étranglement sont adaptées aux fluides à basse température et à haute pression, et conviennent aux pièces nécessitant un réglage du débit et de la pression. Elles ne conviennent pas aux fluides à forte viscosité contenant des particules solides, ni aux vannes d'isolement.

3.5 Instructions de sélection pour vanne à boisseau sphérique

Les vannes à boisseau conique conviennent aux applications nécessitant une ouverture et une fermeture rapides. Elles ne sont généralement pas adaptées à la vapeur et aux fluides à haute température. Elles sont utilisées pour les fluides à basse température et à forte viscosité, ainsi que pour les fluides contenant des particules en suspension.

3.6 Instructions de sélection pour la vanne papillon

Les vannes papillon conviennent aux applications nécessitant de grands diamètres (DN ﹥ 600 mm, par exemple) et de faibles longueurs, ainsi qu'aux applications nécessitant une régulation du débit et une ouverture et une fermeture rapides. Elles sont généralement utilisées pour des fluides tels que l'eau, l'huile et l'air comprimé, à des températures ≤ 80 °C et des pressions ≤ 1,0 MPa. Leur perte de charge étant relativement importante par rapport aux vannes à guillotine et aux vannes à boisseau sphérique, elles conviennent aux systèmes de canalisations aux exigences de perte de charge plus souples.

3.7 Instructions de sélection du clapet anti-retour

Les clapets anti-retour sont généralement adaptés aux fluides propres et non aux fluides contenant des particules solides et à forte viscosité. Pour un DN ≤ 40 mm, il est recommandé d'utiliser un clapet anti-retour à relevage (installation uniquement sur conduites horizontales) ; pour un DN ≤ 50 à 400 mm, il est recommandé d'utiliser un clapet anti-retour à relevage pivotant (installation possible sur conduites horizontales et verticales, avec un écoulement du fluide de bas en haut) ; pour un DN ≥ 450 mm, il est recommandé d'utiliser un clapet anti-retour tampon ; pour un DN ≤ 100 à 400 mm, un clapet anti-retour à plaquette peut également être utilisé. Le clapet anti-retour à battant peut fonctionner à très haute pression (PN jusqu'à 42 MPa) et s'adapter à tout fluide et à toute plage de température de fonctionnement, selon les différents matériaux de la coque et des joints. Le milieu est l'eau, la vapeur, le gaz, le milieu corrosif, l'huile, le médicament, etc. La plage de température de fonctionnement du milieu est comprise entre -196 et 800 ℃.

3.8 Instructions de sélection des vannes à membrane

Les vannes à membrane conviennent aux fluides huileux, liquides, acides et contenant des matières en suspension dont la température de service est inférieure à 200 °C et la pression inférieure à 1,0 MPa. Elles ne conviennent pas aux solvants organiques ni aux oxydants puissants. Les vannes à membrane à déversoir conviennent aux fluides granulaires abrasifs. Le tableau des caractéristiques de débit doit être utilisé pour le choix des vannes à membrane à déversoir. Les vannes à membrane à passage direct conviennent aux fluides visqueux, aux coulis de ciment et aux fluides sédimentaires. Sauf exigences spécifiques, les vannes à membrane ne doivent pas être utilisées sur les conduites et les équipements sous vide.