Quelles sont les fonctions et les rôles des robinets à papillon dans les systèmes de tuyauterie ?

Les vannes papillon sont des composants essentiels des systèmes de tuyauterie et jouent un rôle crucial dans la régulation du débit des fluides. Dans ce blog, nous allons nous pencher sur les fonctions fondamentales et l'importance des vannes papillon, en soulignant leur rôle crucial dans les systèmes de tuyauterie.

1. le principe de fonctionnement de la vanne papillon

Les vannes papillon sont des dispositifs de contrôle du débit ou d'isolation quart de tour utilisés dans les systèmes de tuyauterie pour une fermeture rapide. Leur conception compacte et légère permet d'améliorer les coefficients de débit, de limiter les pertes de charge et d'améliorer la récupération de la pression.

L'ouverture et la fermeture des vannes d'isolement ou d'étranglement sont commandées par un disque central fixé à une tige ou à un arbre qui le traverse et couplé extérieurement à un actionneur. La rotation de l'actionneur aligne le disque perpendiculairement ou parallèlement à la direction du flux.

Les disques de soupape ont les mêmes dimensions radiales que l'alésage et sont toujours présents dans le flux, ce qui entraîne une légère diminution de la pression dans le système.

Les vannes papillon sont classées en fonction du type de fermeture du disque et de la conception des extrémités du corps de la vanne.

Le type de fermeture du disque :

• Valves concentriques dont les tiges sont parallèles à l'axe du disque. Il s'agit d'un robinet sans excentration, à siège en caoutchouc, souvent utilisé dans les applications de débit à basse pression.
• Les vannes excentriques ont une tige décalée par rapport à la ligne médiane du disque. Il s'agit de vannes à hautes performances dotées de joints solides qui empêchent les blocages dus à une fermeture rapide. Les vannes à excentrique existent en configuration à simple excentration, à double excentration et à triple excentration.

The design of the valve body’s ends:

• Les vannes de type Wafer sont prises en sandwich entre deux brides de tuyau et fixées ensemble par des boulons qui couvrent la largeur du corps de la vanne.
• Les vannes à oreilles comportent des filetages sur les côtés extérieurs du corps de la vanne qui permettent une fixation par boulon de la vanne sur les brides de la tuyauterie.

• Les brides situées aux deux extrémités du corps de la vanne définissent une vanne papillon à double bride. Ces vannes sont simples à installer et peuvent être adaptées à des conduites existantes.
• Pour les applications à haute pression, les vannes papillon soudées bout à bout sont essentielles. Le soudage forme une liaison durable entre la vanne et les tuyaux voisins.

2. méthodes d'actionnement des vannes papillon

L'actionnement de la vanne papillon accélère les propriétés d'ouverture et de fermeture. L'utilisation de vannes améliore l'écoulement régulier et progressif des fluides dans un système de tuyauterie. Un actionneur génère le couple nécessaire au fonctionnement optimal de la vanne. Les actionneurs suivants sont disponibles pour les vannes papillon industrielles :

Fonctionnement manuel de la vanne

Il s'agit d'actionneurs simples, actionnés à la main, qui règlent la position de la tige et du disque à l'aide d'une roue, d'une manivelle ou d'un levier. Il s'agit de dispositifs de commande de vannes basiques et peu coûteux, idéaux pour les systèmes de tuyauterie éloignés dépourvus d'alimentation électrique. Un système d'engrenage est utilisé dans certaines vannes de grande taille pour augmenter le couple. Les actionneurs perfectionnés à engrenages contiennent des indications analogiques qui correspondent aux positions approximatives des disques.

Cette catégorie de fonctionnement est limitée aux vannes de petite taille. Leur vitesse de fonctionnement peut être plus élevée, ce qui les rend inadaptés aux systèmes de tuyauterie critiques.

Actionneur de vanne électrique

Pour permettre le fonctionnement de la vanne à distance, l'actionneur utilise un moteur bidirectionnel. Le système d'actionnement adaptable comprend un réducteur qui réduit la vitesse du moteur tout en augmentant le couple. Les actionneurs électriques sont des dispositifs qui nécessitent peu d'entretien et sont faciles à installer. Ils sont souvent utilisés pour le contrôle des processus dans des opérations de modulation non critiques et légères. La position réelle de la vanne est reproduite sous la forme d'un signal de tension ou de courant. Ils consomment moins d'énergie et fonctionnent silencieusement.

Certains actionneurs électriques contiennent des interrupteurs de fin de course qui déclenchent l'arrêt du moteur lorsque la vanne est fermée ou ouverte. Les procédés disposant d'une source d'énergie fiable sont les seuls à pouvoir être utilisés.

Actionneurs de vannes pneumatiques

Les actionneurs pneumatiques peuvent être à simple ou double effet. Ils comportent plusieurs ouvertures pour l'entrée et la sortie de l'air sous pression. Lorsque l'air pénètre dans la chambre de l'actionneur, il provoque un mouvement linéaire ou rotatif du piston/plongeur. Il produit un couple de rotation ou de levage sur la tige, forçant le disque à s'ouvrir ou à se fermer et contrôlant l'écoulement du fluide. Les actionneurs peuvent comprendre des solénoïdes qui répondent à des signaux électriques pour contrôler la position de l'actionneur.

Ces actionneurs ont une conception compacte et sont légers et économiques. Leur temps de réaction rapide les destine aux canalisations à étranglement répété, telles que les canalisations de gaz industriels, les canalisations de boues et les canalisations de vapeur. Ils ne fonctionnent qu'en présence d'une source externe d'air comprimé.

Actionneur de vanne hydraulique

Des forces de rotation importantes sont nécessaires pour les vannes à usage intensif, telles que les grandes vannes à vapeur. Ces vannes nécessitent des actionneurs hydrauliques, disponibles en tant qu'actionneurs à simple effet (retour par ressort) ou à double effet, qui utilisent la pression du fluide pour ouvrir ou fermer les vannes. L'absence de pression du fluide maintient la vanne fermée pour les actionneurs à simple effet. La force hydraulique fournie par un fluide (huile hydraulique ou parfois eau) tire le piston vers le haut pour ouvrir la vanne au fur et à mesure que la pression en amont augmente. Si l'on inverse ces conditions, le fluide hydraulique est expulsé dans la direction opposée, ce qui ferme la vanne. Les actionneurs hydrauliques à double effet sont dotés d'une pompe hydraulique interne qui ajuste la direction du fluide hydraulique en fonction des conditions d'écoulement de la canalisation.

Les vannes papillon plus petites utilisent des actionneurs hydrauliques avec des solénoïdes pour réguler le mouvement linéaire du plongeur. Les actionneurs hydrauliques sont un moyen économique de faire fonctionner automatiquement ou semi-automatiquement de grandes vannes.

3.Critères de sélection de l'actionneur de vanne

Lors de la sélection d'un actionneur pour vannes papillon, la configuration du système doit être prise en compte. Le corps du robinet doit avoir des brides de montage adaptées, la tige doit pouvoir être accouplée à un actionneur, et les schémas de boulonnage de la bride et du boîtier de l'actionneur doivent correspondre. Les autres considérations techniques sont les suivantes :

Exigences en matière de cyclisme

Le coefficient d'utilisation est le rapport entre le temps nécessaire à un actionneur (temps de marche) et l'actionnement complet de la vanne (temps d'arrêt). Les vannes étant des dispositifs mécaniques, un fonctionnement fréquent entraîne une accumulation de chaleur qui affecte les propriétés d'étanchéité de la vanne et endommage les composants de l'actionneur. Le cycle de fonctionnement d'un actionneur varie en fonction de la fréquence d'activation des vannes. Les actionneurs de vannes hydrauliques utilisés dans des systèmes de canalisations à haute pression soumis à des cycles fréquents peuvent avoir un facteur de marche allant jusqu'à 100%. En revanche, les actionneurs électriques utilisés pendant des périodes plus courtes peuvent avoir un facteur de marche aussi bas que 25%.

Vitesse de l'actionneur

La vitesse des actionneurs dépend des exigences du système. Les processus chimiques, par exemple, nécessitent des actionneurs à action rapide (hydrauliques ou pneumatiques) car ils sont souvent cycliques, à haute pression et critiques. Un actionneur à action lente, en revanche, est idéal pour les tâches de mélange, en particulier lorsqu'il s'agit d'introduire un fluide froid dans un système chaud.

Nature des supports de travail

Les actionneurs sont couplés à la tige d'une vanne par l'intermédiaire d'un adaptateur ou d'un montage sur le corps de la vanne. L'actionneur est exposé au fluide de travail en raison des mécanismes d'accouplement. Il est essentiel de déterminer si le fluide de travail est corrosif, toxique ou gazeux. Pour éviter les fuites ou les dommages, le corps de l'actionneur doit être fabriqué dans un matériau similaire ou plus résistant que celui de la vanne.

Type d'actionneur, conception et redondance

Les défaillances des systèmes se produisent dans les opérations de débit. Les systèmes d'actionneurs doivent avoir un niveau particulier de redondance pour assurer le contrôle du débit tout en maintenant les normes de sécurité du système. Pour éviter toute contamination, une vanne papillon à ouverture forcée équipée d'un actionneur hydraulique, par exemple, nécessite un mécanisme de retour par ressort.

Coût et entretien

Chaque actionneur de vanne a une durée de vie spécifique. En comparaison, les actionneurs pneumatiques durent plus longtemps que leurs homologues électriques. Plusieurs interventions de maintenance sont nécessaires pendant la durée de vie de l'actionneur. Le prix de l'entretien ou du remplacement de l'actionneur doit être abordable. Le coût de l'acquisition et de l'entretien des équipements auxiliaires est un autre facteur à prendre en considération.

4.Conclusion

En conclusion, vannes papillon sont indispensables dans le monde des systèmes de tuyauterie, car ils permettent de contrôler efficacement l'écoulement des fluides. Nous avons exploré leurs fonctions fondamentales et leurs méthodes d'actionnement, en mettant en lumière le rôle essentiel qu'ils jouent dans diverses applications. En comprenant leur rôle et en sélectionnant la bonne méthode d'actionnement en fonction des exigences du système, vous pouvez assurer un fonctionnement fluide et fiable tout en maintenant la sécurité et la rentabilité de vos systèmes de tuyauterie.

Le groupe BCST se consacre à la recherche, au développement et à la fabrication de divers types de vannes ; n'hésitez pas à nous consulter, nous serons heureux de vous servir.www.bcstgroup.com) pour naviguer.