Les canalisations et vannes chimiques sont indispensables à la production chimique et assurent la liaison entre les différents équipements. Comment fonctionnent les 5 vannes les plus courantes dans les canalisations chimiques ? Quel est leur rôle principal ? À quoi servent les canalisations et raccords chimiques ? (11 types de canalisations + 4 types de raccords + 11 vannes) : tout savoir sur les canalisations chimiques !
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11 vannes principales
Le dispositif utilisé pour contrôler le débit d'un fluide dans une canalisation s'appelle une vanne. Ses principales fonctions sont :
Ouvrir et fermer le dispositif – interrompre ou communiquer avec le flux de fluide dans la canalisation ;
Réglage – pour ajuster le débit du fluide dans la canalisation, le débit ;
Étranglement – débit de fluide à travers la vanne, entraînant une chute de pression importante.
Classification:
Selon le rôle de la vanne dans la canalisation, celle-ci peut être divisée en vanne d'arrêt (également appelée vanne à globe), vanne d'étranglement, clapet anti-retour, soupape de sécurité, etc.
Selon leur structure, les vannes peuvent être classées en différentes catégories : vannes à guillotine, vannes à boisseau (souvent appelées vannes Cocker), vannes à bille, vannes papillon, vannes à membrane, vannes revêtues, etc.
De plus, selon les différents matériaux utilisés pour la fabrication de la vanne, on distingue les vannes en acier inoxydable, les vannes en acier moulé, les vannes en fonte, les vannes en plastique, les vannes en céramique, etc.
Vous trouverez différents types de vannes dans les manuels et les exemples correspondants ; seuls les types de vannes les plus courants sont présentés ici.
①Vanne à globe
Grâce à sa structure simple, sa facilité de fabrication et d'entretien, elle est largement utilisée dans les canalisations basse et moyenne pression. Elle est installée sur la tige de la vanne, sous le disque rond (tête de vanne) et la bride du corps de vanne (siège de vanne), afin d'interrompre le flux de fluide.
Le réglage de l'ouverture de la vanne s'effectue par le filetage, jouant ainsi un rôle dans sa régulation. L'étanchéité de la vanne reposant sur le contact entre la tête et le siège, elle n'est pas adaptée aux canalisations contenant des particules solides dans le fluide.
Le choix de la tête, du siège et du matériau de la virole dépend des caractéristiques du fluide. En cas de défaillance de l'étanchéité ou d'endommagement de la tête, du siège ou d'autres pièces, des réparations telles que le meulage léger ou le surfaçage peuvent être effectuées afin de prolonger la durée de vie de la vanne.
2. Vanne à guillotine
Elle est perpendiculaire à la direction du flux du fluide grâce à une ou deux plaques planes, la surface d'étanchéité du corps de vanne assurant la fermeture. Le soulèvement de la plaque de vanne permet d'ouvrir la vanne.
Vanne à plaque plate actionnée par rotation de la tige et levage, le débit du fluide étant modulable par la taille de l'ouverture. Cette vanne présente une faible résistance, une excellente étanchéité et une mise en œuvre aisée, ce qui la rend particulièrement adaptée aux canalisations de grand diamètre. En revanche, la vanne à guillotine, de conception plus complexe, se décline en de nombreux modèles.
Selon la structure de la tige, il existe des tiges ouvertes et des tiges foncées ; selon la structure de la plaque de soupape, on distingue les types à coin, les types parallèles, etc.
Généralement, la plaque de distribution à coin est constituée d'une seule plaque, tandis que la plaque à double paroi en utilise deux. La plaque à double paroi est plus facile à fabriquer, plus facile à réparer et moins sujette à la déformation. Cependant, elle ne convient pas au transport d'impuretés dans les canalisations de fluides, mais plutôt au transport d'eau, de gaz pur, de pétrole, etc.
③Vannes à bouchon
Le bouchon, communément appelé « Cocker », consiste à insérer dans le corps de la vanne un trou central muni d'un bouchon conique permettant d'ouvrir et de fermer la canalisation.
Selon le type d'étanchéité, on distingue les bouchons à garniture, les bouchons à joint d'huile et les bouchons sans garniture. Leur structure est simple, leurs dimensions extérieures réduites, leur ouverture et fermeture rapides, leur facilité d'utilisation et leur faible résistance à l'écoulement permettent de réaliser aisément des vannes de distribution ou de commutation à trois ou quatre voies.
La large surface d'étanchéité du bouchon le rend sujet à l'usure, son remplacement est laborieux et le réglage du débit difficile. En revanche, il assure une coupure rapide. Ce bouchon convient aux conduites de fluides à basse pression et température, ou contenant des particules solides, mais est inadapté aux conduites à haute pression, haute température ou à vapeur.
④Vanne papillon
Il s'agit d'une vanne à globe. La forme conique ou profilée de sa tête permet un meilleur contrôle du débit des fluides régulés, ainsi qu'une régulation de pression. Cette vanne exige une grande précision de fabrication et une étanchéité parfaite.
Principalement utilisé pour le contrôle ou l'échantillonnage d'instruments et autres canalisations, mais ne doit pas être utilisé pour la viscosité et les particules solides dans la canalisation.
⑤Vanne à bille
La vanne à bille, également appelée vanne à centre sphérique, est un type de vanne qui s'est rapidement développé ces dernières années. Elle utilise une bille percée en son centre comme élément central, et c'est la rotation de cette bille qui commande l'ouverture ou la fermeture de la vanne.
Il ressemble à une prise, mais sa surface d'étanchéité est plus petite, sa structure est compacte, le changement est plus facile et il est beaucoup plus répandu que la prise.
Grâce à l'amélioration de la précision de fabrication des vannes à boisseau sphérique, celles-ci ne sont plus seulement utilisées dans les canalisations basse pression, mais également dans les canalisations haute pression. Cependant, en raison des limitations des matériaux d'étanchéité, elles ne conviennent pas aux canalisations à haute température.
⑥ Valves à diaphragme
Les vannes à membrane en caoutchouc sont courantes. L'ouverture et la fermeture de cette vanne sont assurées par une membrane spéciale en caoutchouc, fixée entre le corps et le couvercle de la vanne. Un disque situé sous la tige de la vanne plaque fermement la membrane contre le corps de la vanne pour garantir l'étanchéité.
Cette vanne présente une structure simple, une étanchéité fiable, une maintenance aisée et une faible résistance au fluide. Elle convient au transport de fluides acides et de fluides contenant des matières en suspension, mais ne doit généralement pas être utilisée pour des pressions ou des températures supérieures à 60 °C, ni pour le transport de solvants organiques ou de fluides fortement oxydants.
⑦ Clapet anti-retour
Également appelés clapets anti-retour, ils sont installés dans la canalisation afin de limiter la circulation du fluide à un seul sens, empêchant tout reflux.
Il s'agit d'un type de clapet anti-retour à fermeture automatique. Son corps comporte un clapet ou une plaque oscillante. Lorsque le fluide s'écoule librement, le clapet s'ouvre automatiquement ; lorsqu'il reflue, le clapet se referme automatiquement sous l'effet du fluide (ou d'un ressort). Selon sa structure, on distingue deux types de clapets anti-retour : à levée et à battant.
Le clapet anti-retour à levage est perpendiculaire au mouvement de levage du canal de la vanne et est généralement utilisé dans les canalisations horizontales ou verticales. Le clapet anti-retour rotatif est souvent appelé plaque basculante ; la plaque basculante est reliée à l'arbre et peut tourner autour de celui-ci. Le clapet anti-retour rotatif est généralement installé dans les canalisations horizontales, mais pour les petits diamètres, il peut également être installé dans les canalisations verticales, en veillant toutefois à ce que le débit ne soit pas trop important.
Le clapet anti-retour est généralement utilisé dans les canalisations de fluides propres, mais pas dans celles contenant des particules solides ou présentant une viscosité élevée. Le clapet anti-retour à levage offre une meilleure étanchéité que le clapet anti-retour à battant, mais ce dernier présente une résistance au fluide inférieure. En général, le clapet anti-retour à battant est plus adapté aux canalisations de grand diamètre.
⑧Vanne papillon
La vanne papillon est un disque rotatif (ou disque ovale) permettant de contrôler l'ouverture et la fermeture d'une canalisation. C'est une structure simple, de dimensions extérieures réduites.
En raison de problèmes liés à la structure d'étanchéité et aux matériaux, les performances de fermeture de la vanne sont médiocres ; elle ne convient qu'à la régulation des canalisations de grand diamètre à basse pression et est couramment utilisée pour le transport d'eau, d'air, de gaz et d'autres fluides dans les canalisations.
⑨ Vanne de réduction de pression
Il s'agit de réduire la pression du fluide à une certaine valeur de la vanne automatique, la pression générale après la vanne étant inférieure à 50 % de la pression avant la vanne, ce qui repose principalement sur le diaphragme, le ressort, le piston et d'autres pièces du fluide pour contrôler la différence de pression entre le clapet de la vanne et l'espace du siège de la vanne afin d'atteindre l'objectif de réduction de pression.
Il existe de nombreux types de vannes de réduction de pression, les plus courantes étant les vannes à piston et à membrane.
⑩ Valve de revêtement
Afin de prévenir la corrosion du fluide, certaines vannes doivent être revêtues de matériaux résistants à la corrosion (tels que le plomb, le caoutchouc, l'émail, etc.) dans le corps et la tête de la vanne ; les matériaux de revêtement doivent être choisis en fonction de la nature du fluide.
Pour faciliter le revêtement, les vannes revêtues sont généralement de type à angle droit ou à flux direct.
⑪ Soupapes de sécurité
Afin de garantir la sécurité de la production chimique, dans le système de canalisations sous pression, il existe un dispositif de sécurité permanent, à savoir la sélection d'une certaine épaisseur de tôle métallique, comme l'insertion d'une plaque pleine installée à l'extrémité de la canalisation ou à l'interface en T.
Lorsque la pression dans la canalisation augmente, la plaque de rupture se rompt pour permettre la décompression. Les plaques de rupture sont généralement utilisées dans les canalisations de grand diamètre à basse pression, mais dans la plupart des canalisations chimiques équipées de soupapes de sécurité, ces dernières, de types variés, peuvent être globalement classées en deux catégories : les soupapes à ressort et les soupapes à levier.
Les soupapes de sécurité à ressort assurent l'étanchéité principalement grâce à la force du ressort. Lorsque la pression dans la conduite dépasse la force du ressort, la soupape s'ouvre sous l'effet du fluide, qui est évacué, ce qui permet de réduire la pression.
Une fois que la pression dans la conduite descend en dessous de la force du ressort, la soupape se referme. Les soupapes de sécurité à levier assurent l'étanchéité grâce à la force exercée par le poids sur le levier, selon le même principe que les soupapes à ressort. Le choix d'une soupape de sécurité se base sur la pression et la température de service afin de déterminer le niveau de pression nominal. Son diamètre peut être calculé conformément aux normes en vigueur.
Le type de structure et le matériau de la soupape de sécurité doivent être choisis en fonction du fluide et des conditions de service. La pression de démarrage, les essais et la réception de la soupape de sécurité font l'objet de procédures spécifiques. Un étalonnage régulier est effectué par le service de sécurité. Le marquage des scellés est obligatoire. En service, aucun réglage arbitraire ne doit être effectué afin de garantir la sécurité.
Date de publication : 1er décembre 2023