Vannes à joint de pression
La construction avec joint de pression est adoptée pour les vannes destinées à un service à haute pression, généralement supérieure à 170 bars. La caractéristique unique du joint de pression Bonnet est que les joints d'étanchéité corps-Bonnet s'améliorent à mesure que la pression interne dans la vanne augmente, par rapport à d'autres constructions où l'augmentation de la pression interne a tendance à créer des fuites dans le joint corps-Bonnet.
Quelques autres caractéristiques clés de vannes d'étanchéité à pression sont les suivants:
- L'absence de brides de corps/chapeau de maintien de pression ou de boulonnage permet d'obtenir une conception plus légère par rapport au chapeau boulonné.
- L'angle différentiel entre le chapeau et le joint concentre la force d'étanchéité du joint pour une meilleure étanchéité au niveau de l'extrémité du joint.
- La plaque de réception et les boulons créent un joint d'étanchéité initial et assurent l'étanchéité sur toute la plage de pressions de service.
- La plaque de reprise est une pièce distincte du bras d'étrier qui permet le retrait du bras d'étrier sans perturber le joint d'étanchéité à pression.
- ZECO utilise un joint métallique dans sa conception de joint à pression standard qui est un matériau plus résistant avec une durée de vie plus longue et un coefficient de dilatation thermique plus faible par rapport aux joints plus souples.
Conception de joint de pression
Vanne de pipeline, globe et clapets anti-retour sont disponibles avec des chapeaux à joint sous pression de classe 900 à 2500. La conception du joint à pression est supérieure à celle du
conception boulonnée. Avec la conception du corps boulonné, à mesure que la pression augmente, la force d'étanchéité du joint diminue, ce qui permet la possibilité d'un point de fuite potentiel.
Alors qu'avec la conception du joint sous pression, l'augmentation de la pression du fluide augmente la force d'étanchéité du joint.
Les boulons du capot affectent un joint sur le joint d'étanchéité à pression qui force le capot sur le joint métallique souple qui à son tour est fortement poussé contre le corps extérieur. Plus la pression de la conduite est élevée, plus la force d'étanchéité contre le joint est élevée, ce qui renforce davantage le joint.
Les anneaux de poussée sont encastrés dans le corps. Dans les vannes forgées plus petites, un insert de chapeau fileté « à verrouillage par culasse » est parfois utilisé à la place d'un chapeau alimenté par un boulon. Les chapeaux à joint de pression sont supérieurs aux chapeaux boulonnés traditionnels et sont idéaux pour les pressions élevées et les situations dans les centrales électriques et les raffineries où des coups de bélier, des démarrages et des arrêts fréquents se produisent.
Le joint du capot est métallique. Le joint est utilisé car sa conception garantit que la pression agissant contre lui augmente encore l'étanchéité contre la surface, affectant ainsi un joint auto-alimenté. Dans les tailles plus grandes, ce joint est plaqué argent car l'argent fournit une surface plus douce pour faire couler le métal du joint dans la surface de la bride d'accouplement. Des joints flexibles en graphite expansé sur mesure sont également disponibles. Une autre option supérieure pour les plus grandes tailles est le joint 316 + Graphite. Dans les très grandes tailles, des joints en graphite peuvent être spécifiés en conjonction avec des rondelles de boulons de chapeau à forte charge qui peuvent être serrées pour garantir qu'une force constante est appliquée au joint de chapeau.
- 1-2 Tendance du capot à monter ou descendre lorsque la pression change
- 3 Pression du système
- 4 Forces d'étanchéité dues à la pression
Plus la pression interne est élevée, plus la force d’étanchéité est grande. Un démontage facile est rendu possible en laissant tomber l'ensemble capot dans la cavité du corps et en chassant les anneaux de poussée à quatre segments au moyen d'une goupille poussoir.
S'appuyant sur des principes de conception assez simples, les vannes à joint de pression ont prouvé leur capacité à gérer des applications de plus en plus exigeantes d'isolation de vapeur fossile et à cycle combiné, alors que les concepteurs continuent de repousser les enveloppes de pression/température des chaudières, des HRSG et des systèmes de tuyauterie. Les vannes à joint de pression sont généralement disponibles dans des tailles allant de 2 pouces à 24 pouces et dans des classes de pression ASME B16.34 allant de #600 à #2500, bien que certains fabricants puissent répondre au besoin de diamètres plus grands et de valeurs nominales plus élevées pour des applications spéciales.
Les vannes à joint de pression sont disponibles dans de nombreuses qualités de matériaux telles que le forgé A105 et le moulage Gr.WCB, l'alliage forgé F22 et le moulage Gr.WC9 ; F11 forgé et fonte Gr.WC6, acier inoxydable austénitique F316 forgé et fonte Gr.CF8M ; pour des températures supérieures à 500°C, nuances forgées F316H et fontes austénitiques adaptées.
Le concept de conception des joints sous pression remonte au milieu des années 1900, lorsque, confrontés à des pressions et des températures toujours croissantes (principalement dans les applications électriques), les fabricants de vannes ont commencé à concevoir des alternatives à l'approche traditionnelle du capot boulonné pour sceller le corps/le capot. articulation. En plus de fournir un niveau plus élevé d'intégrité d'étanchéité de l'enceinte de pression, de nombreuses conceptions de vannes à joint de pression pesaient nettement moins que leurs homologues de vannes à chapeau boulonnées.
Comment fonctionne le joint à pression ?
Le joint d'étanchéité à pression doit être conforme au diamètre intérieur du corps de la vanne et au jeu entre le joint, et le corps doit être petit. Le joint d’étanchéité à pression est généralement fabriqué en fonte malléable, puis traité avec de l’argent pour faciliter sa conformité. La structure du joint se compose d'un sommet plus large, d'un angle de 45 degrés ou de 30 degrés et d'un bout très fin en bas.
Le joint d’étanchéité à pression est placé juste en dessous de l’anneau de maintien. Avec suffisamment de force, le métal se déplacera dans sa position correcte et forcera le pincement entre le diamètre intérieur de la carrosserie et la surface du capot. Lorsque la pression du système est activée, le joint devient une partie permanente de la vanne jusqu'à ce qu'il doive être remplacé.
La pression exercée sur le joint en livres par pouce carré est énorme. Elle peut être calculée en multipliant la pression du système par la surface du capot, ce qui équivaut à la force générée par le système. Par exemple, pour 2 000 livres par pouce carré multiplié par un tuyau de 10 pouces, la charge est de 157 000 livres. Considérant que la navette spatiale pèse 292 000 livres, il n’en faudrait pas beaucoup plus, en termes de charge, pour la lancer.
Chapeaux boulonnés vs joints à pression
Boulon Capot: La bride du corps et la bride du chapeau sont reliées par des goujons et des écrous, avec un joint de conception/matériau approprié inséré entre les faces de la bride pour faciliter l'étanchéité. Les goujons/écrous/boulons sont serrés aux couples prescrits selon un modèle défini par le fabricant pour affecter étanchéité optimale. Cependant, à mesure que la pression du système augmente, le risque de fuite à travers le joint corps/chapeau augmente également.
Joints à pression: La plupart des conceptions de joints sous pression intègrent des « boulons de fixation du chapeau » pour tirer le chapeau vers le haut et le sceller contre le joint d'étanchéité sous pression. Cela crée à son tour un joint entre le joint et l'intérieur (ID) du corps de la vanne. Un anneau de confiance segmenté maintient la charge. La beauté de la conception du joint de pression réside dans le fait qu’à mesure que la pression du système augmente, la charge sur le chapeau et, par conséquent, le joint d’étanchéité de pression augmente également. Par conséquent, dans les vannes à joint de pression, à mesure que la pression du système augmente, le risque de fuite à travers le joint corps/chapeau diminue.
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