Robinets à soupape

Le corps de vanne à une voie est le plus commun, et sa construction est simple.

Les vannes à une voie peuvent être de différentes formes : à soupape, d'équerre, à barre, forgée et de répartition.

Un grand nombre de corps de vanne à un siège emploient une cage ou ont une forme qui permet de retenir la bague de siège, de guider le clapet de la vanne et d'assurer des caractéristiques de débit données.

Les corps de vanne à un siège, à cage ou équipés d'un système de retenue peuvent également être facilement modifiées, en changeant les pièces de l'équipement interne afin de modifier les caractéris-tiques du débit ou de fournir un débit réduit, d'atténuer le bruit, de réduire ou d'éliminer la cavitation.

Les vanne d'équerre (Figure 3.1) sont communément utilisées pour l'eau qui alimente les chaudières et le système de vidange des radiateurs, ainsi que dans les configurations de conduits où la place est un élément fondamental et que la vanne peut également servir de coude. La vanne illustrée est à cage. D'autres peuvent avoir des raccordements de sortie élargis, un équipement interne restreint, ou une protection de sortie qui permet de réduire les dommages dus à l'érosion, la détente ou la cavitation.

Figure 3.1 Corps de vanne de régulation d'angle, à bride

Les corps de vanne en alliage sont souvent recommandés pour les applications dans des conditions très corrosives (voir la Figure 3.2). Ils peuvent être à barre, moulés ou forgés. Lorsque des alliages en métal exotique sont néces-saires pour assurer la résistance à la corrosion, un corps de vanne à barre est parfois moins coûteux qu'un corps de vanne moulé. Il est également possible d'utiliser une vanne recouverte d'un revêtement polymère.

Les vannes haute pression sont souvent utilisées dans les domaine des hydrocar-bures et de la génération d'énergie et elles sont disponibles conformes à la norme CL4500 ou API 10,000. Il peut s'agir de robinet à soupape ou d'équerre, et ils ont souvent un équipement interne spécial en option pour les applications contraignantes.

Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 3 : Types de vannes et d'actionneurs

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Les robinets à soupape haute pression guidés par une tige sont souvent utilisés pour la production de gaz et de pétrole.

Les variations disponibles comprennent les chapeaux filetés et les coudes de drainage automatique. Des versions à bride sont disponibles pour les valeurs correspondant à la Classe 2500.

3.1.1.2 Corps de vannes à guidage postérieur et guidage par le passage

Ils sont généralement indiqués pour les applications qui ont des exigences d'arrêt très strictes Ils emploient des surfaces de logement métal-sur-métal ou des logements souples de PTFE ou d'autres compositions de matériaux qui consti-tuent le joint. Ils peuvent gérer la plupart des exigences de service.

Un fluide sous haute pression chargeant généralement toute la surface du passage, la force déséquilibrée générée doit être prise en compte lors du choix des actionneurs pour les corps de vanne à guidage postérieur ou par le passage.

Bien qu'elles soient plus communes en petite taille, les vannes à guidage postérieur ou par le passage peuvent souvent être utilisées en taille NPS 4-8 (DN 100-200) avec des actionneurs à grand effet.

Elles peuvent être sujettes à des vibrations en cas de haute pression, il s'agit donc de faire attention à ce point lors de la conception.

La Figure 3.3 illustre l'un de ces types les plus communs de corps de vanne de régulation à guidage postérieur et à robinet. Ils sont largement employés dans les applications de contrôle de procédé, en particulier NPS 1-4 (DN 20-100).

Le sens normal du débit est le plus souvent vers le haut, à travers la bague de siège.

3.1.1.3 Corps de vanne à cage

L'équipement interne à cage (Figure 3.4) assure le guidage du clapet de la vanne, la retenue de la bague de siège et la caractérisa-tion du débit.

De plus, un grand nombre de matériaux et de types de garniture sont disponibles pour assurer l'étanchéité entre la partie supérieure du diamètre extérieur du clapet de la vanne et l'orifice de la cage, afin de limiter les fuites de fluide sous haute pression en amont vers le système basse pression en aval. Dans les conceptions équilibrées, la pression en aval agit sur le côté supérieur et inférieur du clapet de la vanne, ce qui annule la plupart de la force statique déséquilibrée. La réduction de la force déséquilibrée permet le fonctionnement de la vanne avec de plus petits actionneurs que ceux qui sont nécessaires pour les équipements internes déséquilibrés. La possibilité de changer l'équipement interne permet de choisir différentes caractéristiques de débit, comme l'atténuation du bruit, l'anti-cavitation ou d'autres éléments lorsque le fonctionne-ment est contraignant. Pour la plupart des conceptions d'équipement interne disponible, le sens du débit passe à travers les ouvertures

Figure 3.3. Corps de robinet à soupape à une voie Figure 3.2 Vanne de régulation monobloc

de la cage et descend à travers la bague de siège. Toutefois, l'équipement interne visant à atténuer le bruit entend généralement un débit vers le haut. Il est disponible en

différentes combinaisons de matériel, en tailles NPS 36 (DN 900) et à une pression allant jusqu'à la Classe 4500 ou API 10,000.

3.1.1.4 Corps de vanne à deux voies

Le secteur s'est massivement détourné des vannes à deux voies.

La force dynamique exercée sur le clapet tend à être équilibrée puisque le débit tend à ouvrir une voie et fermer l'autre.

Les forces dynamiques réduites qui agissent sur le clapet peuvent permettre de choisir un plus petit actionneur que ce qui serait nécessaire avec un corps de vanne déséquilibré à une voie de même capacité.

Les corps sont généralement fournis uniquement en NPS 4 (DN 100) ou plus.

Les corps ont généralement une plus grande capacité que les vannes à une voie de la même dimension linéaire.

Un grand nombre de corps de vanne à deux voies peuvent être inversés, ce qui permet d'appliquer la méthode PDTO (appuyer pour ouvrir) ou PDTC (appuyer pour fermer, voir Figure 3.5).

Le siège métal-sur-métal assure généralement une capacité d'arrêt de Classe II, mais la Classe III est également disponible.

Les clapets de vanne guidés par le passage sont souvent utilisés pour la fonction marche/arrêt ou l'étranglement basse pression. Les clapets de vannes à guidage par le haut ou le bas assurent un fonctionnement stable dans les conditions contraignantes.

Le corps de vanne illustré à la Figure 3.5 est assemblé pour le fonctionnement PDTO du clapet.

Les conceptions à deux voies étaient traditionnellement utilisées dans les raffineries, pour les fluides très visqueux, ou lorsque des contaminants ou des dépôts de procédé risquaient de s'accumuler sur l'équipement interne.

3.1.1.5 Corps de vanne à trois voies

Trois raccords de conduits assurent la convergence générale (mélange de débits) ou la divergence (séparation de débits).

Les variantes comprennent les concep-tions à cage, à guidage par le passage ou par la tige ; elles peuvent être sélection-nées pour le fonctionnement à haute température, et les raccordements terminaux standard (à bride, vissés, soudés bout-à-bout, etc.) peuvent être spécifiés pour s'adapter à la plupart des formes de conduits.

La sélection de l'actionneur demande une attention spéciale, en particulier sur les constructions qui prévoient un clapet de vanne non équilibré.

Figure 3.4 Corps de vanne avec équipement interne à cage,

clapet de vanne équilibré et joint souple Figure 3.5 Corps de robinet à soupape à deux voies

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À la Figure 3.6, un corps de vanne à trois voies avec clapet de vanne non équilibré est illustré avec et le clapet de vanne cylindrique à mi-course. Cette position ouvre le passage de fond commun vers les passages droit et gauche.

Cette construction peut être utilisée pour contrôler la position d'étranglement à mi-course des fluides qui convergent ou divergent.

Figure 3.6 Robinet à soupape à trois voies