Le siège de soupape d'une vanne papillon est un élément d'étanchéité essentiel à l'intérieur de celle-ci. Sa fonction principale est d'entrer en contact avec le papillon (disque de soupape) et de former une surface d'étanchéité lorsque la vanne est fermée afin d'empêcher les fuites de fluide. Plus précisément,siège de soupape papillonpeut être installé sur la paroi intérieure du corps de la vanne ou conçu pour être intégré à la plaque papillon, en s'appuyant sur son matériau et sa structure pour obtenir une bonne étanchéité.
1. Introduction à la classification des sièges de vannes papillon
1.1 Classification par matériau
A. Siège de soupape souple et élastique
Il s'agit généralement de matériaux tels que le caoutchouc, le silicone, le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
Avantages : bonne étanchéité, réponse rapide, convient aux basses températures, aux basses pressions et aux milieux peu corrosifs (sauf PTFE).
Inconvénients : faible résistance à l’usure, durée de vie limitée par le vieillissement des matériaux.
B. Siège de soupape métallique
Fabriqué en acier inoxydable, en acier au carbone ou en autres matériaux métalliques.
Avantages : résistance aux hautes températures, résistance à la haute pression, forte résistance à l'usure, adapté aux conditions de travail difficiles.
Inconvénients : exigences élevées en matière d’étanchéité métal sur métal, précision de traitement et exigences d’installation strictes.
C. Siège de soupape composite
Elle combine les avantages du métal et des matériaux souples, recouvrant généralement la structure métallique de matériaux élastiques tels que le graphite.
Elle permet non seulement d'assurer une bonne étanchéité, mais aussi d'améliorer la résistance à l'usure et la durée de vie.
1.2. Classification par forme structurale
A. Siège à dossier rigide
Le siège et le dos de la soupape sont formés d'une seule pièce, avec une structure simple, et la surface d'étanchéité épouse parfaitement le corps de la soupape.
L'inconvénient de cecisiège de soupape à dos rigideC'est que lorsque le siège de soupape est usé ou vieilli, il faut démonter toute la soupape papillon pour la remplacer.
B. Siège souple amovible
Lesiège de soupape soupleElle adopte une conception à queue d'aronde et peut être démontée et remplacée séparément.
L'avantage est qu'il est facile d'entretenir et de prolonger la durée de vie de la vanne papillon dans son ensemble.
1.3. Selon un modèle spécial
A. Vanne papillon à double excentrique
La plaque papillon se déplace le long de deux axes excentriques lorsqu'elle est fermée afin de réduire le frottement de contact avec le siège de soupape.
Les avantages sont une usure réduite, une durée de vie prolongée des sièges de soupape et une étanchéité améliorée.
B. Vanne papillon à triple excentrique
Une conception plus poussée, basée sur une double excentricité, permet à la plaque papillon et au siège de soupape métallique d'obtenir un contact métal-métal précis.
Il permet d'obtenir une étanchéité parfaite et convient aux conditions de travail exigeantes (comme les milieux à haute température et haute pression).
Les différents matériaux utilisés pour les sièges de soupape présentent des propriétés physiques et chimiques distinctes et conviennent à diverses conditions de fonctionnement. Cet article se concentre sur l'étude et la comparaison des principaux types, performances et applications des sièges de soupape élastiques.
Les sièges de soupapes élastiques couramment utilisés sur le marché sont en NBR, EPDM, VITON (FKM), caoutchouc naturel (NR), silicone (caoutchouc silicone), polyuréthane (PU), caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR), HYPALON (CSM), PTFE :
2. Comparaison des propriétés des matériaux des sièges de soupape
| Matériel | NBR (caoutchouc nitrile) | EPDM (caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère) | VITON (FKM/Caoutchouc fluorocarboné) | NR (Caoutchouc naturel) | caoutchouc silicone | PU (Polyuréthane) | HNBR (caoutchouc nitrile hydrogéné) | HYPALON (CSM/Caoutchouc polyéthylène chlorosulfoné) | PTFE (Polytétrafluoroéthylène, Téflon) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Résistance à l'huile | Excellent | Pauvre | Exceptionnel (résistant aux carburants et aux produits chimiques) | Pauvre | Pauvre | Modéré | Excellent (résistant à l'huile, au carburant et aux lubrifiants) | Modéré | Excellent (meilleure résistance chimique) |
| résistance chimique | Résistance modérée, résiste aux acides et bases faibles | Excellent (résistant aux acides, aux bases et aux oxydants) | Excellente résistance (résiste aux acides, aux bases et aux solvants organiques) | Modéré | Excellent (résistant aux oxydants, non toxique) | Modéré | Bon (résiste aux acides et bases faibles) | Excellent (résistant aux acides, aux bases et aux oxydants) | Excellent (résistant à tous les produits chimiques) |
| Plage de température (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (brièvement jusqu'à 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| Résistance à l'usure | Bien | Modéré | Bien | Excellent (résistance à l'usure supérieure) | Modéré | Excellent (meilleure résistance à l'usure) | Excellent | Bien | Mauvaise qualité (s'use facilement) |
| Résistance à l'eau | Modéré | Excellent (convient à l'eau chaude et à la vapeur) | Modéré | Bien | Excellent (qualité alimentaire) | Modéré | Bien | Excellent | Excellent (étanche) |
| Résistance aux intempéries (UV/ozone) | Mauvais (vieillissement facile) | Excellent (haute résistance aux intempéries) | Bien | Modéré | Excellente résistance aux intempéries extrêmes | Modéré | Excellent (haute résistance aux intempéries) | Exceptionnel (résistance supérieure aux intempéries) | Excellente résistance (aux UV et au vieillissement) |
| Flexibilité | Bien | Excellent | Modéré | Excellent | Excellent | Bien | Excellent | Bien | Dur (faible friction) |
| Principales applications | Carburant, huile de lubrification, systèmes d'huile hydraulique, joints d'étanchéité industriels | Systèmes d'approvisionnement en eau et d'évacuation des eaux usées, canalisations de produits chimiques, systèmes de vapeur, équipements extérieurs | Applications chimiques à haute température, systèmes de carburant, aérospatiale, pétrochimie | Exploitation minière, équipements résistants à l'usure, revêtements mécaniques | Applications dans les secteurs alimentaire, pharmaceutique et de l'électronique : étanchéité à haute et basse température | Étanchéité mécanique, équipements résistants à l'usure, exploitation minière, systèmes hydrauliques | Pétrochimie, industrie automobile, joints d'étanchéité haute température | Industrie chimique, environnements corrosifs, équipements d'extérieur, étanchéité résistante à l'ozone | Produits chimiques fortement corrosifs, produits pharmaceutiques, scellage de qualité alimentaire, scellage haute température |
3. Conditions de fonctionnement appropriées pour les matériaux des sièges de soupape
| Matériel | Résistance aux carburants/huiles | Résistance aux acides et aux bases | Résistance aux hautes températures | Résistance aux basses températures | Résistance à l'eau | Résistance à l'usure | Résistance aux intempéries (extérieur, ozone) | de qualité alimentaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NBR | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| VITON | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| Silicone | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| HNBR | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| HYPALON | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. Recommandations en matière de choix des matériaux
• Pour les applications de carburant, d'huile ou d'huile hydraulique → NBR, HNBR, VITON
• Pour la résistance aux acides/bases et aux produits chimiques → EPDM, HYPALON, VITON, PTFE
• Pour une résistance aux hautes températures (>150 °C) → VITON, silicone, HYPALON, PTFE
Pour les applications à basse température (<-40 °C) → NR, silicone, PTFE
• Pour une résistance élevée à l'usure et à l'abrasion (mines, machines) → NR, PU, HNBR
Pour les applications en eau potable et en milieu alimentaire → EPDM, silicone, PTFE
• Pour une résistance aux intempéries et à l'ozone → EPDM, HYPALON, Silicone, PTFE
5. Conclusion
• NBR (caoutchouc nitrile) : Idéal pour les applications à base d'huile telles que le carburant, l'huile hydraulique, mais ne convient pas aux hautes températures et aux acides/bases.
• EPDM (caoutchouc éthylène-propylène) : Idéal pour le traitement de l'eau, les systèmes chimiques et à vapeur ; très résistant aux intempéries mais non résistant à l'huile.
• VITON (caoutchouc fluorocarboné) : Excellent pour les hautes températures, les acides/bases forts et les applications avec les carburants.
• NR (caoutchouc naturel) : résistance supérieure à l'abrasion, utilisé dans les mines et les machines, mais non résistant aux produits chimiques.
• Caoutchouc silicone : Excellent pour les hautes et basses températures, applications alimentaires, mais manque de résistance à l’usure.
• PU (Polyuréthane) : Idéal pour une résistance extrême à l'usure, utilisé dans les joints hydrauliques et les applications minières.
• HNBR (caoutchouc nitrile hydrogéné) : meilleur que le NBR dans les applications à haute température et à forte usure, utilisé dans les industries pétrochimiques.
· HYPALON (CSM/Caoutchouc polyéthylène chlorosulfoné) : Idéal pour la résistance aux acides/bases et aux intempéries, idéal pour l'étanchéité résistante aux produits chimiques et à l'ozone.
• PTFE (polytétrafluoroéthylène) : Le plus résistant chimiquement, idéal pour les hautes températures, les environnements corrosifs et la transformation des aliments.