Dans le secteur du contrôle des fluides industriels,vannes papillonIls jouent un rôle essentiel dans la régulation, la direction et l'isolation du flux de liquides, de gaz et de boues dans les canalisations. Une vanne papillon à brides est un type de raccordement, doté de brides intégrées aux deux extrémités du corps de la vanne, permettant des raccordements boulonnés sécurisés aux brides des tuyaux.
Le mécanisme de rotation quart de tour d'unvanne papillon à bridesle distingue des vannes linéaires telles que les vannes à guillotine ou à soupape, en offrant des avantages en termes de vitesse et d'efficacité spatiale.
Cet article approfondira les détails des vannes papillon à brides, couvrant leur conception, leurs types, leurs matériaux, leurs applications, leurs avantages et leurs inconvénients, leur installation, leur maintenance, leurs comparaisons avec d'autres vannes et les tendances futures.
1. Définition et principe de fonctionnement
Une vanne papillon à brides est une vanne à mouvement rotatif à 90 degrés, caractérisée par un disque qui contrôle le débit du fluide par la rotation de la tige. Le corps de la vanne est doté de brides à chaque extrémité pour un raccordement boulonné direct à la canalisation. Les vannes papillon à brides sont dotées de brides surélevées ou plates avec trous de boulonnage, offrant une connexion plus robuste et stable, adaptée aux applications à basse, moyenne et haute pression, ainsi qu'aux petits, moyens et grands diamètres.
Le principe de fonctionnement est simple et efficace. Une vanne est composée d'un corps, d'un disque, d'une tige, d'un siège et d'un actionneur. Lorsqu'une poignée ou un mécanisme est actionné, ou que la tige est tournée par un actionneur automatique, le disque passe d'une position parallèle au trajet d'écoulement (pleine ouverture) à une position perpendiculaire (pleine fermeture). En position ouverte, le disque est aligné avec l'axe de la canalisation, minimisant ainsi la résistance à l'écoulement et les pertes de charge. En position fermée, le disque assure l'étanchéité contre le siège à l'intérieur du corps de la vanne.
Ce mécanisme permet un fonctionnement rapide de la vanne, ne nécessitant généralement qu'une rotation de 90 degrés, ce qui la rend plus rapide que les vannes multitours. Les vannes papillon à brides peuvent gérer un débit bidirectionnel et sont généralement équipées de sièges résilients ou métalliques pour assurer une fermeture étanche. Leur conception les rend particulièrement adaptées aux systèmes nécessitant des commutations fréquentes ou aux espaces restreints.
2. Composants
Les principaux composants comprennent :
- Corps de vanneLe boîtier extérieur, généralement à double bride, assure les connexions structurelles et abrite les composants internes. L'acier au carbone est utilisé pour un usage général, l'acier inoxydable pour la résistance à la corrosion, le bronze nickel-aluminium pour les environnements marins et l'acier allié pour les conditions extrêmes.
- Disque de soupape :L'élément rotatif, disponible en version profilée ou plate, contrôle le débit. Le disque peut être centré ou décalé pour améliorer les performances. Acier inoxydable, bronze d'aluminium ou revêtement nylon pour une meilleure résistance à l'usure.
- Tige: L'arbre reliant le disque de la vanne à l'actionneur transmet la force de rotation. L'acier inoxydable ou les alliages à haute résistance supportent le couple.
Des tiges traversantes ou en deux parties sont couramment utilisées, équipées de joints pour éviter les fuites.
- Siège: La surface d'étanchéité est constituée d'un matériau élastomère tel que l'EPDM ou le PTFE. EPDM (-20°F à 250°F), BUNA-N (0°F à 200°F), Viton (-10°F à 400°F), ou PTFE (-100°F à 450°F) est utilisé pour les joints souples ; les matériaux métalliques tels que l'acier inoxydable ou l'Inconel sont utilisés pour les joints durs à haute température.
- Actionneur: Actionné manuellement (poignée, engrenage) ou motorisé (pneumatique, électrique).
- Garnitures et joints: Assurer l'étanchéité des joints entre les composants et au niveau des raccords à bride.
Ces composants fonctionnent ensemble pour fournir un contrôle de flux fiable.
3. Types de vannes papillon à brides
Les vannes papillon à brides peuvent être classées comme suit en fonction de l'alignement du disque, de la méthode d'actionnement et du type de corps.
3.1 Alignement
- Concentrique (déport nul) : La tige de la vanne traverse le centre du disque et est dotée d'un siège élastique. Cette vanne est adaptée aux applications basse pression avec des températures allant jusqu'à 250 °C.°F.
- Double excentration : la tige de soupape est décalée derrière le disque et excentrée, ce qui réduit l'usure du siège. Cette soupape est adaptée aux applications moyenne pression et aux températures jusqu'à 400 °C.°F.
- Triple excentration : l'angle de siège conique accru crée une étanchéité métal sur métal. Cette vanne est adaptée aux hautes pressions (jusqu'à la classe 600) et aux hautes températures (jusqu'à 1 200 °C).°F) applications et répond aux exigences de zéro fuite.
3.2 Méthode d'actionnement
Les types d'actionnement comprennent le manuel, le pneumatique, l'électrique et l'hydraulique pour répondre à diverses exigences de fonctionnement.
4. Applications industrielles
Les vannes papillon à brides sont largement utilisées dans les secteurs suivants :
- Traitement de l'eau et des eaux usées : Utilisé pour la régulation du débit dans les usines de traitement et les systèmes de dérivation. - Traitement chimique : La manipulation des acides, des alcalis et des solvants nécessite des matériaux résistants à la corrosion.
- Pétrole et gaz : tuyauterie pour le pétrole brut, le gaz naturel et les procédés de raffinage.
- Systèmes CVC : Contrôle le débit d'air et d'eau dans les réseaux de chauffage et de refroidissement.
- Production d'énergie : gère la vapeur, l'eau de refroidissement et le carburant.
- Alimentation et boissons : Conception hygiénique pour la manipulation aseptique des fluides.
- Pharmaceutique : Contrôle précis en environnements stériles.
- Marine et pâtes et papiers : Utilisé pour l'eau de mer, la pâte à papier et le traitement chimique.
5. Avantages et inconvénients des vannes papillon à bride
5.1 Avantages :
- Compact et léger, réduisant les coûts d'installation et les besoins en espace.
- Fonctionnement rapide d'un quart de tour et réponse rapide.
- Coût inférieur pour les diamètres plus grands.
- Faible perte de pression à l'ouverture, économe en énergie et performant.
- Convient pour la commutation de fluides avec d'excellentes performances d'étanchéité.
- Facile à entretenir et compatible avec les systèmes d'automatisation.
5.2 Inconvénients :
- Le disque de la vanne bloque le trajet d'écoulement lorsqu'il est ouvert, ce qui entraîne une certaine perte de pression. - Capacité d'étranglement limitée dans les applications à haute pression, provoquant potentiellement une cavitation.
- Les sièges de soupape souples s'usent plus rapidement dans les milieux abrasifs.
- Une fermeture trop rapide peut provoquer des coups de bélier.
- Certaines conceptions nécessitent des couples initiaux plus élevés, nécessitant des actionneurs plus puissants.
6. Comment installer une vanne papillon
Lors de l'installation, alignez la bride de la vanne avec la bride du tuyau, en vous assurant que les trous des boulons correspondent.
Insérer un joint pour l'étanchéité.
Fixez avec des boulons et des écrous, en serrant uniformément pour éviter toute déformation.
Les vannes à double bride nécessitent l'alignement des deux côtés simultanément ; les vannes à oreilles peuvent être boulonnées un côté à la fois.
Vérifiez la liberté de mouvement du disque en actionnant la vanne avant la mise sous pression.
Lorsqu'elle est installée verticalement, la tige de la valve doit être positionnée horizontalement pour éviter l'accumulation de sédiments.
Suivez toujours les directives du fabricant et les normes de test telles que l'API 598.
7. Normes et réglementations
Vannes papillon à bridesdoit être conforme aux normes de sécurité et d'interopérabilité :
- Conception : API 609, EN 593, ASME B16.34. - Tests : API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Brides : ASME B16.5, DIN, JIS.
- Certifications : CE, SIL3, API 607(sécurité incendie).
8. Comparaison avec d'autres valves
Par rapport aux vannes à guillotine, les vannes papillon à brides fonctionnent plus rapidement et offrent des capacités d'étranglement, mais sont légèrement moins résistantes à l'écoulement.
Par rapport aux vannes à boisseau sphérique, elles sont plus économiques pour les diamètres plus grands, mais subissent une perte de pression plus élevée lors de l'ouverture.
Les vannes à soupape offrent une meilleure précision d'étranglement, mais sont plus grandes et plus chères.
Dans l’ensemble, les vannes papillon excellent dans les applications à espace restreint et sensibles aux coûts.