Le siège de vanne ou l'anneau de siège est utilisé pour soutenir le clapet ou le disque de vanne dans une position complètement fermée et pour former une pièce d'étanchéité. Habituellement, le diamètre du siège de vanne correspond au diamètre de débit maximum de la vanne. Le matériau du siège est très large, toutes sortes de matériaux en caoutchouc, en plastique et en métal peuvent être utilisés comme matériau de siège, tels que EPDM, NBR, NR, PTF.E, PEEK, PFA, SS315, STELLITE, etc.

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Pour la vanne papillon, le matériau du siège est généralement constitué de caoutchoucs, tels que l'EPDM, le NBR, le NR (caoutchouc dur naturel).

Pour le robinet à tournant sphérique et le robinet à boisseau, le matériau du siège est généralement du plastique, tel que le PTFE, le PEEK, etc.

Pour le robinet à soupape et le robinet-vanne, le matériau du siège est généralement métal sur métal.

Pour les vannes utilisant un matériau de siège souple, leurs performances d'arrêt sont excellentes et peuvent même atteindre une étanchéité de siège à bulle nulle. tandis que la partie désavantagée est qu’ils ne peuvent pas résister aux applications à haute température et haute pression.

D'autre part, le matériau du siège de ces vannes est métal sur métal, ils peuvent donc résister à des pressions nominales élevées allant jusqu'à 2 500 LB.

Types d'anneaux de siège

Siège souple (anneau de siège non métallique)

La majorité des vannes sont dotées de sièges souples et de joints en élastomère ou en polymère. L'anneau de siège non métallique est par exemple en téflon. L'anneau est maintenu contre la balle par un insert. Pour un service sans danger contre l'incendie, un agencement secondaire de sièges métal sur métal est nécessaire pour éviter les fuites en cas de perte du matériau souple du siège lors d'un incendie. Les vannes à siège souple sont recommandées pour un service propre uniquement et ne conviennent pas à un service sale/abrasif ou à des températures élevées.

Bague d'étanchéité à double biseau

La conception de la structure d'une bague d'étanchéité à double biseau a été adoptée pour réduire le frottement entre la bille et la bague d'étanchéité afin d'obtenir un couple de fonctionnement inférieur. Lorsque la pression moyenne est faible, la bille a une surface de contact plus petite avec une bague d'étanchéité, ce qui introduit une pression d'étanchéité plus élevée pour garantir la fiabilité de l'étanchéité. Lorsque la pression moyenne augmente, la zone de contact entre la bille et la bague d'étanchéité augmente en conséquence. Une zone de contact plus grande réduit la pression d'étanchéité pour éviter la déformation de la bague d'étanchéité.

Anneaux de siège à lèvres en porte-à-faux

Les anneaux de siège avec lèvres en porte-à-faux sont conçus de telle sorte que la bille entre initialement en contact uniquement avec la pointe de la lèvre. Les sièges amont et aval étant précontraints sur un assemblage contre la bille, les lèvres se déflètent et mettent les anneaux du siège en torsion. Lorsque la vanne est fermée contre la pression de la conduite, la lèvre du siège aval se déforme encore davantage jusqu'à ce que finalement toute la surface du siège corresponde à la bille. Grâce à cette conception, les sièges ont une certaine action élastique qui favorise une bonne étanchéité même à faible pression de fluide. De plus, la construction résiliente empêche les sièges d'être écrasés sous des charges de fluide élevées.

Fentes d'équilibrage de pression

L'anneau de siège représenté est pourvu de fentes périphériques, appelées fentes d'équilibrage de pression. Lors de la fermeture de la vanne, la surpression maximale se produit, pendant laquelle le siège aval peut être forcé à pénétrer dans l'orifice à bille et la vanne peut devenir inopérante. Les fentes d'équilibrage de pression empêchent cette défaillance potentielle. Lorsque la pression amène le siège en amont à se déplacer contre la bille et que la bille se déplace vers l'aval, la pression s'échappe simplement dans la cavité du corps de la vanne par les fentes de décharge. La bague de siège en amont devient équilibrée en pression. L'étanchéité en aval évite d'endommager le siège et réduit le couple de fonctionnement tout en offrant une capacité bidirectionnelle complète. Les sièges dotés de fentes d'équilibrage de pression permettent également à la vanne de fonctionner à une pression différentielle plus élevée avec des couples inférieurs à ceux des vannes à double étanchéité dans lesquelles il y a une étanchéité entre les deux sièges et la bille.

Siège souple (anneau de siège métallique)

L'anneau de siège métallique, contenant un insert non métallique, nécessite généralement la force d'un ressort pour obtenir une étanchéité parfaite. Grâce aux ressorts, cette conception n'est pas utilisée en service corrosif. Même si ce siège est doté d'un anneau de siège en métal, il est classé comme un robinet à tournant sphérique à siège souple en raison de son utilisation d'un insert en matériau souple, qui est en contact avec la bille.

Sièges métal sur métal

Pour les services qui ne conviennent pas aux sièges souples, des sièges en métal et en céramique sont utilisés. En pratique générale, les robinets à boisseau sphérique à siège en métal dur (généralement en stellite) ne sont utilisés que dans des conditions de service sévères telles que haute température, forte érosion, corrosion ou abrasion, boue, etc. Les sièges métalliques ne sont généralement pas étanches aux bulles. Les sièges et les billes métalliques sont généralement rodés dans des ensembles assortis, ce qui donne une rondeur et une forme physique parfaites pour garantir un fonctionnement fluide et une fermeture étanche et atteindre « zéro fuite ». Les sièges métalliques sont disponibles dans différentes classes d'arrêt, notamment les classes IV, V et VI. Le siège et la boule en métal sont fabriqués à partir de métaux de base recouverts de chrome dur, de carbure de tungstène et de Stellite.