Qu'est-ce qu'un robinet-vanne ? Le guide complet

A vanne à opercule est un type de vanne utilisé pour démarrer et arrêter la circulation des fluides dans les conduites et les systèmes de canalisation. Cette vanne polyvalente fonctionne comme un portail, se fermant pour arrêter le flux et s'ouvrant pour le laisser passer.

Mais qu'est-ce qu'un robinet-vanne ? Comment fonctionnent-elles ? Et pourquoi sont-ils l'une des vannes les plus omniprésentes dans les différents secteurs d'activité ?

Ce guide complet sur les robinets-vannes répondra à toutes ces questions et à bien d'autres encore. À la fin, vous aurez une solide compréhension des types de robinets-vannes, de leurs pièces, de leur conception, de leur fonctionnement, de leurs applications et de leurs avantages.

Qu'est-ce qu'un robinet-vanne ?

Un robinet-vanne est une vanne à mouvement linéaire conçue pour démarrer et arrêter l'écoulement d'un fluide. Il est appelé à juste titre robinet-vanne parce qu'il utilise une barrière plate en forme de porte qui se soulève dans et hors du flux d'écoulement pour fermer ou permettre le passage.

Les robinets-vannes sont principalement utilisés comme vannes d'isolement ou vannes tout ou rien dans les pipelines :

• Fermeture complète du débit pendant l'entretien
• Procédures de réacheminement des flux
• Régulation du débit dans les conduites secondaires

Contrairement aux robinets à soupape et aux robinets à tournant sphérique, les robinets-vannes ne sont pas conçus pour être étranglés ou utilisés fréquemment. L'absence de restriction de débit permet un écoulement complet avec une faible perte de charge.

Donc en résumé :

Un robinet-vanne est utilisé pour isoler des sections d'un système de tuyauterie en arrêtant ou en ouvrant complètement la voie d'écoulement. Le nom vient du disque en forme de porte qui s'ouvre/se ferme contre des sièges pour contrôler le débit.

Entrons maintenant dans les détails de la conception, du fonctionnement et des applications des robinets-vannes.

Comment fonctionne un robinet-vanne ?

Tous les robinets-vannes ont le même mécanisme, simple mais efficace, qui consiste en.. :

• Corps de soupape
• Bonnet
• Porte/bordure
• Joint d'étanchéité
• Tige de valve

L'objectif principal de tous ces composants est d'abaisser et de soulever avec précision la porte/bordure contre les sièges pour assurer une fermeture positive.

Lorsque la vanne est ouverte, l'opercule/la cale est entièrement soulevé(e), ce qui permet un écoulement sans restriction à travers la vanne. En fermant la vanne, la cale s'abaisse sur le siège, bloquant l'écoulement en quelques minutes.

La tige du robinet relie l'opercule et le volant. La rotation de la poignée fait tourner la tige, soulevant l'opercule du siège ou l'abaissant sur la surface du siège. Le contrôle directionnel du fluide permet d'isoler le flux dans les deux sens.

Maintenant que vous savez à quoi ressemble un robinet-vanne et comment il contrôle le débit, abordons quelques principes fondamentaux et la terminologie de la conception des robinets-vannes.

Types de conception des robinets-vannes

Les robinets-vannes se présentent sous différentes formes en fonction de l'orientation de la cale et du siège. Les modèles les plus courants sont les suivants

Vannes à guillotine parallèle

Dans les robinets-vannes à tiroir parallèle, le tiroir/bordure a des faces plates et parallèles qui s'insèrent entre deux sièges parallèles. Il n'y a pas d'effet de coin sur les sièges. Ces vannes sont compactes et généralement préférées pour le traitement des boues.

Les robinets-vannes à tiroir parallèle sont les mieux adaptés pour réguler le débit de fluides abrasifs, car les vannes et les sièges sont autonettoyants. Leur inconvénient est la forte turbulence du fluide qui provoque l'usure du siège.

Vannes à guillotine à coin

Les robinets-vannes à coin sont les plus courants. L'opercule conique s'associe à des sièges inclinés pour assurer une fermeture étanche, même à des pressions élevées.

En fonction de la flexibilité du coin, les robinets-vannes à coin sont divisés en sous-types :

Vannes à coin solide sont dotés d'une porte solide sans pièces mobiles. Le coin robuste d'une seule pièce assure une fermeture étanche.

Vannes à coin flexibles ont un portillon avec un matériau flexible autour des trous de la tige pour s'adapter aux sièges. Cette capacité d'auto-ajustement permet d'éviter les blocages.

Vannes à coin divisé sont dotés d'un opercule en deux parties avec un ressort entre les faces. L'action indépendante place les deux pièces de l'opercule de manière uniforme pour une fermeture étanche et fiable.

Les robinets-vannes à coin offrent une fermeture bidirectionnelle qui convient même aux applications à haute pression. L'effet de coin sur les sièges permet un contrôle des fluides à haute résistance.

Principales pièces d'un robinet-vanne

Comme le montre le schéma ci-dessus, un robinet-vanne comprend :

Corps de vanne

Le corps constitue l'armature de base qui maintient toutes les pièces ensemble. Les corps des robinets-vannes standard sont conformes à la norme MSS SP-70 et sont fabriqués dans des matériaux tels que le bronze, la fonte, la fonte ductile ou l'acier.

Les corps des robinets-vannes ont des extrémités à brides ou filetées pour raccorder les tuyaux. Ils peuvent être revêtus intérieurement et extérieurement pour prévenir la corrosion.

Chapeau de vanne

Le chapeau est la partie supérieure fixée au corps du robinet à l'aide de boulons. Il maintient la garniture et permet d'accéder aux pièces internes pour les réparations.

En fonction de leur construction, les vannes à guillotine ont :

• Chapeau boulonné
• Chapeau d'étanchéité
• Chapeau vissé
• Chapeau d'union

Les chapeaux boulonnés sont préférés pour les grandes vannes utilisées dans des applications à haute pression.

Porte de vanne/bordure

L'opercule est l'élément de fermeture qui assure le contrôle effectif du débit. En position fermée, l'opercule appuie sur les sièges pour assurer l'étanchéité.

Les robinets-vannes ont soit

• Porte à faces parallèles
• Cale conique solide
• Coin fendu

Les matériaux utilisés pour les vannes sont le laiton, l'acier inoxydable ou un alliage moulé adapté à des applications particulières.

Siège de soupape

Le siège fait référence à la surface intérieure du corps contre laquelle la vanne s'appuie pour assurer une fermeture positive. Les robinets-vannes ont des sièges filetés ou des sièges moulés intégrés.

Sur la base de la résilience, les robinets-vannes ont.. :

• Sièges métalliques : Dans ce cas, une cale d'obturation appuie sur les sièges du corps, généralement en bronze ou en acier inoxydable.
• Sièges résilients : Ces sièges sont recouverts d'élastomères tels que le caoutchouc nitrile. Le revêtement en caoutchouc permet une fermeture étanche tout en permettant aux petits solides de passer à travers une vanne partiellement ouverte.

Les robinets-vannes à siège résilient sont souvent préférés en raison de leur étanchéité exceptionnelle.

Tige de soupape

La tige de la vanne relie le volant ou l'actionneur à l'opercule. En fonction du mouvement de la tige, les robinets-vannes sont :

Tige montante : La tige est fixée à l'opercule et sort du chapeau lorsque la vanne s'ouvre. Les tiges montantes sont dotées d'indicateurs de position.

Tige non montante : La tige est fixée à l'actionneur. Elle provoque la montée ou la descente de la porte ou de l'arête sans mouvement de la tige. Les tiges non montantes sont compactes.

Emballage

La garniture est le joint qui empêche les fuites de fluide à l'endroit où la tige pénètre dans le chapeau. La garniture de vanne contient des matériaux élastiques qui permettent un fonctionnement régulier de la tige.

Pourquoi utiliser des robinets-vannes ? Avantages et applications

Les robinets-vannes offrent un contrôle fiable de la marche et de l'arrêt dans diverses applications industrielles, en particulier dans les pipelines.

Conduites d'eau: Les robinets-vannes ont une longue durée de vie lorsqu'ils sont utilisés pour isoler les conduites d'eau municipales/industrielles à des fins de maintenance.

Usines de transformation: Les robinets-vannes isolent les cuves, les équipements ou les conduites secondaires du collecteur principal dans les usines de traitement.

Lignes de vapeur : Les robinets-vannes à coin élastique permettent un contrôle efficace de la marche/arrêt dans les conduites de vapeur à haute température.

Lignes chimiques : L'étanchéité bidirectionnelle et les revêtements résistants à la corrosion font des robinets-vannes la solution idéale pour les conduites de produits chimiques corrosifs.

Prévention des incendies : Les robinets-vannes s'intègrent facilement aux systèmes d'arrosage et de déluge pour la protection contre les incendies.

Lignes pétrolières : Les raffineries de pétrole dépendent de robinets-vannes robustes en acier au carbone pour bloquer les conduites de pétrole de grand diamètre en vue de leur nettoyage.

Conduites d'eaux usées : Les services publics utilisent des robinets-vannes souterrains à tige non montante placés dans des fosses en béton pour accéder aux canalisations d'eaux usées.

Lignes ramifiées : Les vannes compactes et non montantes permettent de réguler facilement le débit dans les embranchements de pipelines et les petites lignes de traitement.

Lignes de service enterrées : Vannes à guillotine résistantes à la corrosion, adaptées aux accès souterrains enterrés pour éviter les excavations.

Vidange du réservoir : Les vannes à passage intégral rapide permettent de vider rapidement les grands réservoirs dans les fossés de drainage.

Par essence, les vannes à guillotine sont fiables :

• Arrêter l'écoulement des fluides, y compris les eaux usées, les produits chimiques et le pétrole
• Séparer les équipements, les pompes et les sections de navires des conduites principales
• Permettre l'accès à la tuyauterie lorsque cela est nécessaire tout en minimisant les perturbations de l'écoulement
• Vidanger les fluides des réservoirs, des bassins ou des points bas de la tuyauterie.

Avantages des vannes à vanne

Les robinets-vannes présentent des avantages inhérents qui en font un élément de contrôle du débit pratique :

1. Scellement bidirectionnel

Les robinets-vannes isolent le débit dans les deux sens, ce qui permet une grande souplesse dans le contrôle du débit.

2. Restriction minimale du débit

Le passage libre du robinet-vanne entraîne une faible perte de charge, ce qui permet d'économiser sur les coûts de pompage.

3. Fonctionnement à faible couple

Les grandes ouvertures des robinets-vannes, combinées à des pièces de haute finition, permettent un actionnement facile.

4. Pas de cavitation de l'écoulement

Les robinets-vannes évitent la cavitation de l'écoulement qui provoque des piqûres et de la corrosion dans les robinets à soupape en cas de fortes chutes de pression.

5. Porcherie capacité

Les ouvertures complètes permettent de nettoyer l'intérieur des pipelines en passant un "cochon", évitant ainsi les arrêts de débit.

6. Fermeture étanche

L'amplification de la force de contact entre l'opercule et le siège dans les vannes à coin permet une fermeture positive fiable, même en cas de pressions Δ élevées.

7. Taille réduite

Les dimensions compactes de bride à bride du robinet-vanne conviennent aux installations à espace restreint.

8. Service bidirectionnel en cul-de-sac

Les robinets-vannes assurent l'étanchéité des conduites à écoulement unidirectionnel ou des conduites remplies d'un seul côté pendant les réparations.

9. Sécurité contre la surpression

Le joint corps-bonnet robuste supporte sans fuite les coups de bélier occasionnels.

10. Facilité d'entretien

La séparation du chapeau permet d'accéder rapidement aux pièces internes et de les retirer sans démonter le robinet.

Inconvénients des vannes à vanne

Les robinets-vannes présentent également certaines limites qui doivent être prises en compte lors de leur sélection pour des applications particulières :

1. Ne convient pas pour l'étranglement

La cale ou la porte provoque des turbulences et des vibrations lorsqu'elle est partiellement ouverte, ce qui endommage les sièges et la cale/la porte.

2. La fermeture par claquement peut provoquer des transitoires

La fermeture rapide des vannes contre des pressions différentielles élevées induit des coups de bélier dommageables dans les canalisations.

3. Pas idéal pour une utilisation fréquente

En raison du grand nombre de composants mobiles impliqués, les robinets-vannes peuvent nécessiter une maintenance précoce lorsqu'ils sont actionnés fréquemment.

4. Plus lourdes que les autres types de vannes

Les robinets-vannes sont plus lourds que les autres robinets en raison de la solidité de leur corps et de leur chapeau, qui permet de les utiliser sous haute pression.

5. Indication de position non standard

Contrairement aux robinets-vannes à tige montante, les indicateurs de position impliquent un coût supplémentaire pour les robinets à tige souterraine non montante.

Indicateurs de position du robinet-vanne

Les robinets-vannes à tige non montante n'ont pas d'indication visuelle externe montrant l'état d'ouverture/fermeture. Les indicateurs de position permettent de remédier à cette situation en signalant l'état de la vanne.

Utilisation d'indicateurs de vannes :

• Cibles : Les cibles se teintent, attrapent des débris ou des mouvements de tige hors de vue, ce qui compromet facilement la fiabilité de l'indication.
• Capteurs de proximité : Ils détectent électroniquement la position du portail et transmettent des données en temps réel. Cependant, l'électronique peut tomber en panne dans des environnements difficiles.
• Indicateurs mécaniques : Des mécanismes simples avec des bandes de couleur ou des flèches indiquent la position de la vanne à travers les pénétrations du capot. Des indices mécaniques visibles de l'extérieur dans toutes les conditions fournissent un retour d'information direct sur la position de la vanne sans électronique.

Une indication fiable permet d'éviter de faire fonctionner des vannes fermées, ce qui peut entraîner une rupture de la tige/des vannes. Le retour d'information sur la position permet également d'éviter de laisser les vannes légèrement ouvertes, ce qui peut entraîner le passage de débris et donc des fuites au niveau du siège.

Principaux éléments à prendre en compte lors de la sélection des robinets-vannes

Le choix des robinets-vannes appropriés nécessite une évaluation :

• Pression nominale
• Indice de température
• Sens de l'écoulement
• Exigences en matière de fermeture
• Besoins en matière de résistance à la corrosion
• Accessibilité
• Besoins d'étranglement
• Exigences en matière d'automatisation
• Coûts initiaux/de maintenance

Lors du choix des vannes, il faut tenir compte des conditions de fonctionnement, des propriétés des fluides et du lieu d'installation. La consultation de spécialistes en vannes permet également de sélectionner les configurations optimales de vannes.

Des robinets-vannes bien dimensionnés, avec des classes de pression adaptées aux pressions maximales, assurent une longue durée de vie. L'application de revêtements appropriés pour la résistance à la corrosion permet d'éviter les défaillances précoces des vannes.

Dimensionnement des robinets-vannes

Lors du dimensionnement, le diamètre du passage du robinet-vanne doit correspondre à celui de la tuyauterie afin d'éviter les goulots d'étranglement.

Les vannes surdimensionnées peuvent déposer des débris autour des vannes, ce qui entraîne des fuites. Les vannes sous-dimensionnées entraînent une érosion, des fuites et des pertes de débit dues à des vitesses élevées.

Le type d'extrémité du raccordement de la vanne doit également être adapté à la tuyauterie. Les extrémités à brides conviennent aux besoins de démontage fréquents, tandis que les extrémités filetées s'adaptent facilement aux applications à moyenne pression.

Position d'installation

Idéalement, les robinets-vannes doivent être verticaux, ce qui permet à la vanne de tomber librement afin de réduire les frottements. Cela prolonge la durée de vie des joints dans les applications à cycle élevé ou d'étranglement.

Les positions horizontales nécessitent une ouverture/fermeture occasionnelle pour éviter que la barrière ne colle aux sièges.

Configurations

Les robinets-vannes présentent différents joints de chapeau, conceptions de tige (montante/non montante), types de siège (métallique/résilient) et raccords d'extrémité (à brides, à soudure par emboîtement, à soudure bout à bout, etc.) pour répondre à des besoins d'installation particuliers. ) pour répondre à des besoins d'installation particuliers. Une configuration adaptée permet d'éviter les défaillances précoces.

Le choix de la bonne configuration du robinet-vanne, associé à un dimensionnement intelligent, se traduit par une performance fiable de l'application. Les arrêts non planifiés sont ainsi minimisés, ce qui permet d'augmenter le temps de fonctionnement et la productivité opérationnelle.

Conclusion

Grâce à la discussion détaillée ci-dessus, vous avez maintenant une bonne compréhension de la signification, du fonctionnement, de la conception, des applications et des avantages des robinets-vannes.

Récapitulons rapidement :

• Les robinets-vannes permettent un contrôle tout ou rien à l'aide d'un élément de type vanne/disque se déplaçant normalement par rapport à l'écoulement.
• L'opercule est pressé contre les bagues de siège pour obtenir une fermeture étanche dans les deux sens d'écoulement.
• Les robinets-vannes sont principalement utilisés comme vannes d'isolement pour arrêter ou ouvrir complètement le flux.

De multiples configurations avec des vannes à coin, des vannes à glissière parallèle ou des vannes à expansion sont disponibles. Cela permet une application fiable dans divers scénarios industriels tels que les lignes chimiques, les usines de traitement, les lignes de vapeur, etc. où une isolation fréquente est nécessaire.

J'espère que vous avez apprécié ce guide ultime expliquant tout sur les robinets-vannes. N'hésitez pas à le partager si vous l'avez trouvé utile. Si vous avez d'autres questions sur les robinets-vannes, faites-le moi savoir dans la section des commentaires ci-dessous !