Guide complet des différents types de vannes

Qu'est-ce qu'une vanne et comment fonctionne-t-elle ?

En termes plus simples, une vanne est un dispositif utilisé pour contrôler le débit d'un milieu - liquide, gaz ou solide - à travers un système de tuyauterie. Le plus souvent, les vannes sont utilisées pour arrêter et démarrer le flux de fluide. Certaines soupapes peuvent également contrôler le débit, ce qui est communément appelé soupapes de commande.

Comme il existe de nombreuses utilisations différentes pour les soupapes, elles sont disponibles dans une large gamme de variantes mécaniques. L'utilisation de la valve appropriée dans un scénario donné signifie que votre application fonctionnera sans à-coups et en toute sécurité, en réalisant l'objectif voulu de manière plus efficace.

Bien qu'il existe de nombreuses classifications de vannes, la plupart des vannes se divisent en trois catégories : rotatives, linéaires et à commande automatique.

• Rotatif

Les vannes rotatives utilisent un composant de fermeture rotatif pour bloquer le débit dans un système de tuyauterie. La plupart du temps, cette rotation est limitée à 90 degrés, c'est pourquoi les soupapes rotatives sont également appelées soupapes quart de tour. Ces types de vannes sont fermées à 0 degré et ouvertes à 90 degrés.

Certains distributeurs rotatifs peuvent fonctionner avec un degré de rotation plus élevé et comportent plus de deux positions. Les vannes à papillon, à bouchon et à bille sont des exemples courants de vannes rotatives.

• Linéaire

Les vannes linéaires utilisent un limiteur de débit, tel qu'un disque, une latte ou un diaphragme, qui se déplace en ligne droite pour démarrer, arrêter ou régler le débit dans un système de tuyauterie. Ces vannes peuvent être séparées en deux types distincts : tige montante (multitour) et axiale.

Les vannes linéaires multitours fonctionnent particulièrement bien dans les applications de commande et incluent des vannes à globe, des vannes à obturation et des vannes à pointeau. Les soupapes axiales, telles que les soupapes à siège coaxial et d'angle, sont à action rapide et sont principalement utilisées dans les applications de processus marche/arrêt.

Par rapport à d'autres catégories de vannes, les vannes à mouvement linéaire ont tendance à avoir des temps de cycle plus longs que les vannes rotatives.

• Auto-actionné

Contrairement aux distributeurs linéaires et rotatifs, les distributeurs automatiques ne nécessitent pas d'entrée directe de la part de l'opérateur. Ils utilisent plutôt la pression dans la conduite de procédé pour ouvrir ou fermer une vanne de régulation de pression. Ce type de soupape est généralement utilisé comme clapet de décharge de pression et ne s'ouvre qu'une fois la pression maximale autorisée atteinte dans le système. Grâce à ce mécanisme, les soupapes à commande automatique sont des exigences de sécurité communes dans certaines applications.

Les vannes à commande automatique courantes comprennent des clapets de décharge, des soupapes de sécurité, des clapets antiretour et des purgeurs de vapeur.

Types de soupapes quart de tour

Comme les vannes quart de tour permettent une large gamme de mouvements avec la rotation d'une poignée, ces types de vannes sont couramment utilisés dans les applications qui privilégient l'ouverture/fermeture rapide et facile par rapport à la précision.

• Clapets à bille

Les vannes à bille peuvent être utilisées dans la plupart des applications où un débit de liquide doit être coupé. En fait, ils sont la soupape de commande de processus la plus utilisée. Ces vannes rotatives utilisent des sphères à orifices qui pivotent dans le flux de tuyauterie, pour démarrer ou arrêter le flux.

Comme l'orifice de la soupape peut être monté précisément pour correspondre au diamètre du tuyau, les clapets à bille offrent une faible perte de tête. Les vannes à bille peuvent être plus chères que les autres options de vannes rotatives, mais elles offrent une meilleure étanchéité que les types tels que les vannes à papillon.

• Vannes papillon

Les vannes papillon fonctionnent à l'aide d'un obturateur central en forme de disque qui se balance dans et hors du flux du système de tuyauterie. Ces vannes quart de tour sont fréquemment utilisées avec des tuyaux de plus grande taille et dans les usines de traitement des eaux usées, les centrales électriques et autres usines de traitement où l'arrêt, la régulation et l'isolation sont nécessaires.

Les avantages de l'utilisation de vannes papillon incluent un coût inférieur et une taille plus petite. Cependant, ces types de soupapes courants sont plus vulnérables aux fuites et aux pertes de tête que les clapets à bille et peuvent ne pas fonctionner aussi bien contre les débits haute pression.

• Bouchez les vannes

Les vannes à obturation sont très similaires aux vannes à bille dans leur construction et leur fonction. Cependant, au lieu d'utiliser un obturateur en forme de boule, les vannes de bouchon obstruent ou permettent le débit via un cylindre conique qui bascule dans ou hors du flux de débit. Il existe deux types principaux de vannes à obturation : lubrifiées et non lubrifiées. Ce type de vanne rotative est fréquemment utilisé pour l'arrêt et comme vanne de contrôle pour les industries de traitement chimique, les usines de traitement et les installations de traitement des eaux usées. Les vannes à obturation peuvent être préféréES pour leur manque de vide et de cavités, et leur capacité à être ajustées pour les fuites qui se développent à long terme. Par conséquent, ces vannes sont souvent utilisées dans des scénarios de service extrêmes, par exemple dans des environnements corrosifs comme les raffineries de pétrole et les usines chimiques.

Types de soupapes multitours

Couramment utilisés dans les applications de contrôle de débit, les vannes multitours fonctionnent en actionnant une poignée pour déplacer un élément bloquant dans le passage de débit. Cela limite le débit dans le système de tuyauterie. Certains types de soupapes multitours permettent de relâcher ou de bloquer le débit à des vitesses variables. Ces types de soupapes sont communément appelés soupapes de commande.

• Soupapes à globe

Les soupapes à globe fonctionnent en utilisant un disque en forme de globe pour bloquer le débit lorsqu'elles sont fermées contre un orifice de restriction. Ces vannes multitours sont couramment utilisées dans les applications de marche/arrêt et d'étranglement. Les soupapes à globe peuvent être étanches contre ou avec le débit de liquide.

Les robinets à deux voies sont recommandés pour la précision, tandis que les robinets à 3 voies sont adaptés pour combiner le milieu provenant de deux orifices d'entrée et envoyer le mélange obtenu par un orifice de sortie. Les vannes globe sont fréquemment utilisées dans les usines de traitement des eaux usées et les services de transformation des aliments. Bien que ce type de vanne soit disponible en de nombreuses variantes, la plus courante est la vanne de type Z.

• Vannes de sécurité

Les vannes d'obturation sont des vannes multitours couramment utilisées pour bloquer les flux d'écoulement et occasionnellement (et parfois de manière inefficace) pour l'étranglement. Ce type de vanne multitour utilise une barrière de type plaque pour bloquer un flux d'écoulement.

Les vannes d'obturation offrent des pertes de tête inférieures lorsqu'elles sont ouvertes par rapport aux autres types de vannes. Bien que leur fonctionnement soit comparable à celui des robinets à globe, les robinets-vannes offrent moins de capacités de régulation et de restriction de débit.

• Vannes à pointeau

Les robinets à pointeau ressemblent de près aux robinets à globe, à l'exception de plusieurs facteurs clés. Tout d'abord, ils sont plus petits que les soupapes à globe et permettent un contrôle plus précis du débit dans les systèmes plus petits. En outre, ils sont constitués d'une aiguille conique, par opposition à un bouchon en forme de disque, qui se déplace vers et hors d'un orifice pour démarrer et arrêter le débit.

Les vannes à pointeau offrent un moyen précis de modifier le débit de liquide dans un système. Ils peuvent être utilisés pour les applications on/on, mais peuvent ne pas être la meilleure option dans de tels cas, car ils nécessitent plusieurs tours pour se fermer.

Types de vannes marche/arrêt

Comme son nom l'indique, les vannes marche/arrêt sont des dispositifs à action rapide qui permettent un débit illimité ou un débit de bloc complet. Bien que ces types de vannes ne permettent pas un réglage précis du débit, ils sont utiles dans diverses applications où la vitesse est essentielle, par exemple lorsqu'ils sont utilisés dans des situations nécessitant un arrêt d'urgence.

• Électrovannes

Les électrovannes utilisent un obturateur coulissant linéaire pour ouvrir ou fermer la vanne ou rediriger le débit d'une sortie à une autre. Ces types de vannes sont disponibles dans de nombreuses tailles différentes, allant d'un millimètre à 100 millimètres. En outre, ils peuvent être composés de divers matériaux tels que la fonte, l'acier inoxydable, l'aluminium, le plastique et le laiton.

Les électrovannes sont couramment utilisées dans les applications d'arrêt d'urgence et les systèmes haute pression. Ils peuvent également gérer une large gamme de températures, certains modèles pouvant gérer des températures aussi extrêmes que -418°F à 1472°F, faisant des électrovannes un choix populaire pour les processus cryogéniques.

• Soupapes coaxiales

Une vanne coaxiale est une vanne à 2 positions qui peut être actionnée par commande pneumatique ou électrique. Les soupapes coaxiaux électriques utilisent une bobine électromagnétique plutôt qu'un ressort. Les vannes coaxiales pneumatiques utilisent soit la pression d'air, soit la pression d'air à double effet (pression d'air provenant des deux directions). Ces vannes utilisent un obstruction d'inverseur pour ouvrir ou fermer et pour détourner le débit vers la sortie correcte.

Les soupapes coaxiales remplacent bien les soupapes à bille dans de nombreuses applications marche/arrêt. En fait, ils constituent une alternative plus abordable, plus petite, plus légère, plus sûre et plus rapide. Les inconvénients des soupapes coaxiales incluent une capacité de débit inférieure et une compatibilité limitée des liquides.

• Soupapes de siège d'angle

La liste des différents types de soupapes et leur utilisation est fermée par la soupape à siège d'angle, un autre type de soupape qui peut servir de remplacement à un clapet à bille dans les applications marche/arrêt. Les soupapes d'angle de siège utilisent un actionneur pneumatique intégré qui peut être à double effet ou à ressort de rappel.

Cette soupape à 2 positions comprend un bouchon d'obstruction qui va dans la soupape en biais pour s'adapter au siège incliné situé dans le passage de débit. Lorsque la vanne est ouverte, le bouchon est presque entièrement rétracté hors du passage de débit, ce qui fait de ce type de vanne la vanne à action rapide à débit le plus élevé avec la chute de pression la plus faible.

Par rapport aux clapets à bille, les soupapes à siège incliné sont plus rapides, moins coûteuses et tout aussi durables. L'inconvénient principal d'une soupape de siège d'angle est que les soupapes de siège d'angle ne fonctionnent pas aussi bien avec un matériau qui transporte des particules. En raison de leur nature linéaire, une soupape à siège incliné est plus encline à coincer des objets contre le joint lors de la fermeture, ce qui peut entraîner une absence de joint étanche et endommager les composants de joint souple. Les vannes à bille, en revanche, ont tendance à essuyer les particules lorsqu'elles se ferment, ce qui empêche les objets de se coincer entre la bille et les joints souples. Les soupapes à siège incliné ont également tendance à être mieux adaptées aux applications avec une pression de fonctionnement plus faible.

Comment choisir un type de vanne : considérations de sélection de clé

Une fois que vous avez une poignée sur les différents types de vannes et leur utilisation, vous pouvez déterminer quel type de vanne est le mieux adapté à votre application spécifique. Lors du choix d'une valve, tenez compte des facteurs et questions suivants avant de prendre une décision :

1. Taille de la valve : en quoi les différentes tailles auront-elles un impact sur l'application ?
2. Pression nominale : comment fonctionne la soupape sous différents niveaux de pression ?
3. Matériaux : de quoi est faite la soupape et en quoi est-ce important pour les différentes applications ?
4. Connexions des ports : combien et quel type d'orifices d'entrée et de sortie sont inclus ?
5. Nature du support : à quels types de support la vanne peut-elle manipuler ou est-elle conçue ?
6. Actionnement : le distributeur est-il à commande automatique ou nécessite-t-il un fonctionnement manuel ?

Autres facteurs pertinents pour l'application prévue, notamment :

1. Quelle est la température du support ?
2. À quelle fréquence la vanne se met-elle en marche ?
3. Quelle est la durée de vie souhaitée pour la soupape ?
4. Quel est le coût cible de la valve ?

FAQ sur les différents types de vannes

Pourquoi est-il important de choisir un certain type de valve ?

Les différents types de soupape fonctionnent différemment dans une application donnée. Cela peut signifier des différences dans les deux fonctionnalités (vitesse de cycle, contrôle de position, etc.) et la durée de vie de la vanne. Certains types de soupapes peuvent être totalement inappropriés pour certaines applications.

Quelle est la différence entre les vannes linéaires et les vannes rotatives ?

Les vannes rotatives utilisent un composant de fermeture rotatif pour bloquer le débit dans un système de tuyauterie, tandis que les vannes linéaires fonctionnent en relevant ou en abaissant un obstruction de débit, comme une vanne, un globe ou une membrane. Les vannes rotatives nécessitent généralement une rotation de 90 degrés seulement pour activer ou désactiver le système, tandis que les vannes linéaires nécessitent plusieurs rotations de l'arbre pour déplacer le composant de fermeture.

Pourquoi devrais-je envisager une vanne marche/arrêt ?

Les vannes marche/arrêt doivent être utilisées dans les applications où la fonction prévue de la vanne est d'arrêter ou de démarrer le flux de fluide. Les vannes marche/arrêt ne doivent pas être utilisées pour moduler le débit.

Pourquoi devrais-je envisager un distributeur ?

Les vannes de régulation doivent être utilisées dans les applications où un contrôle plus précis du débit de fluide est nécessaire, bien que toutes les vannes de régulation ne soient pas recommandées pour la régulation.

Toutes les vannes linéaires peuvent-elles être utilisées comme vannes de régulation ?

Non ; les vannes de vanne, par exemple, ne sont pas recommandées pour les applications de contrôle et sont conçues pour être complètement ouvertes ou complètement fermées.

Pourquoi certaines vannes sont-elles plus chères que d'autres ?

Le coût est influencé par une grande variété de facteurs, y compris les matériaux de construction, les procédés de fabrication et la complexité de la conception. Il existe de nombreuses fonctionnalités et options différentes qui peuvent également influencer le coût. Par exemple, les soupapes actionnées sont généralement beaucoup plus chères que les soupapes manuelles.