Classification structurelle : quatre conceptions de base
Les vannes papillon sont décrites en premier lieu par l'emplacement de l'arbre par rapport au disque et au corps, car cette géométrie détermine la friction, les performances d'étanchéité et la durée de vie. Les quatre conceptions courantes sont les suivantes : concentrique, simple excentrique, double excentrique et triple excentrique.
| Conception | Géométrie | Plage de performances typique | Service typique |
|---|---|---|---|
| Concentrique, joint central | Les centres de l'arbre, du disque et du corps coïncident | Basse pression, température ambiante, environ 100 000 cycles | Conduites d'eau et d'air, approvisionnement et drainage municipaux |
| Excentrique simple | Arbre décalé par rapport au centre du disque | Pression modérée, sièges en caoutchouc, aucune fuite visible | Nettoyer les canalisations de process, les lignes alimentaires et pharmaceutiques |
| Double excentrique | Arbre décalé par rapport aux centres du disque et du corps | Pression plus élevée, sièges en métal ou en graphite, limite supérieure autour de 425 degrés Celsius, plus de 500 000 cycles | Conduites de vapeur et de gaz à haute-température dans les usines pétrochimiques et métallurgiques |
| Triple excentrique | Conception à double excentrique avec face d'étanchéité inclinée | Joint métal-sur-certifié conforme à la norme API 609 Classe VI, hautes pressions et températures extrêmes, large plage de repli | Stockage cryogénique, vapeur principale et service d'arrêt exigeant |
Dans la conception concentrique, le disque et le siège frottent sur toute leur circonférence à chaque course, de sorte que le siège s'use et que la durée de vie de l'étanchéité est courte ; la conception est néanmoins bon marché et parfaitement adaptée à l'eau et à l'air à basse-pression. Le décalage de l'arbre réduit le frottement, car le disque quitte le siège plus tôt dans la course. Dans la conception à double excentrique, le disque se désengage complètement au début de l'ouverture, ce qui élimine la majeure partie de la friction et rend les sièges métalliques pratiques, permettant des températures beaucoup plus élevées. La conception à triple excentrique ajoute une surface d'étanchéité conique inclinée de sorte que l'étanchéité soit réalisée par coincement mécanique de deux surfaces métalliques plutôt que par contact coulissant, ce qui explique pourquoi une vanne à siège métallique-atteint un taux de fuite de classe VI tout en offrant un contrôle de débit stable sur tout le quart de tour.
Actionnement : manuel, pneumatique, électrique et hydraulique
Les vannes papillon sont actionnées de quatre manières, et le choix dépend généralement de la taille de la vanne et de la vitesse de fonctionnement requise. Le fonctionnement manuel avec une poignée, une vis sans fin ou un volant convient aux petites vannes de DN200 et moins qui sont rarement utilisées. L'actionnement pneumatique, qu'il soit à double effet ou à rappel par ressort, est rapide, effectuant une course en quelques secondes, et est préféré pour un arrêt rapide et pour les zones dangereuses où une certification antidéflagrante-est requise. L'actionnement électrique offre un contrôle à distance et un service de modulation précis grâce à un signal de position, qui convient à la surveillance centrale et à la régulation de précision, bien que sa protection contre les explosions soit moins robuste que celle d'une unité pneumatique. L'actionnement hydraulique fournit un couple élevé à partir d'une alimentation hydraulique et est utilisé sur de très grandes vannes et dans des environnements difficiles tels que les canaux de fuite hydroélectriques et les plates-formes offshore.
Type d'étanchéité : siège souple et siège en métal
Les vannes à siège souple-utilisent des sièges en élastomère ou en polymère, généralement en caoutchouc nitrile, en caoutchouc éthylène-propylène ou en polytétrafluoroéthylène, et elles se ferment hermétiquement à une pression et une température modérées. Leur capacité de température est le facteur limitant, généralement jusqu'à environ 150 degrés Celsius, mais ils sont peu coûteux et constituent le bon choix pour l'eau, l'huile et de nombreuses tâches chimiques. Les vannes à siège métallique-utilisent un siège en acier inoxydable, un disque trempé ou recouvert de carbure-et une garniture en graphite, et elles tolèrent des températures élevées, des pressions élevées et des fluides abrasifs ou particulaires, au prix d'une précision d'usinage plus élevée et d'un prix beaucoup plus élevé qu'un siège souple.
Conceptions de fonctions spéciales
Au-delà du catalogue standard, les vannes sont construites pour des conditions de service particulières. Les conceptions à haute -température utilisent des alliages moulés résistants à la chaleur-et permettent un jeu entre l'arbre et le roulement afin que la dilatation thermique ne puisse pas coincer le disque. Les conceptions cryogéniques utilisent de l'acier inoxydable austénitique et des matériaux à base de nickel- qui conservent leur ténacité à très basse température, avec un siège en polymère qui ne devient pas cassant, et sont utilisées pour le stockage de gaz liquéfié. Les conceptions résistantes à l'usure ajoutent un revêtement en carbure sur le disque et utilisent un chemin d'écoulement à passage complet pour limiter l'érosion des particules lors de la manipulation des boues et des cendres. Les conceptions sous vide combinent un soufflet métallique avec un joint en élastomère pour empêcher les fuites dans les équipements de semi-conducteurs, de revêtement et de traitement thermique sous vide.
Types de connexion et sélection
Le raccordement du corps décide de la manière dont la vanne est installée. Les vannes à plaquettes sont serrées entre deux brides de tuyau et permettent d'économiser un espace considérable-face à-face, mais elles ne conviennent pas aux conduites à haute-pression ou à haute-vibrations. Les vannes à brides sont plus solides, tolèrent une pression plus élevée et sont plus faciles à retirer pour la maintenance. Les vannes à extrémité à collier-permettent un assemblage rapide et sont courantes sur les lignes de processus hygiéniques, et des corps entièrement soudés sont utilisés lorsqu'une étanchéité absolue est requise. La sélection doit commencer par le milieu : les fluides corrosifs nécessitent un corps revêtu ou fortement-allié, et les milieux particulaires pour une conception durcie et excentrique. Viennent ensuite les paramètres de fonctionnement, puisque la pression, la température et le vide indiquent chacun un siège et une conception spécifiques, suivis par les exigences d'automatisation et le coût ou la durée de vie prévue de l'application. Les tests de pression de la vanne finie sont effectués conformément aux normes de test de vannes reconnues, et la conception et les dimensions des vannes papillon-face à -face sont couvertes par des normes telles que API 609, ISO 10631 et, en Chine, GB/T 12238 pour les vannes à siège élastique-et JB/T 8527 pour les vannes à siège métallique-.
FAQ
Q : Combien de principaux types de vanne papillon existe-t-il ?
Quatre types de structure sont normalement reconnus : concentrique ou à joint central-, simple excentrique, double excentrique et triple excentrique. Chaque type est disponible avec différents joints, actionnements et connexions de corps.
Q : Quelle est la différence entre une vanne papillon à double excentrique et une vanne papillon à triple excentrique ?
La conception à double excentrique décale l'arbre des centres du disque et du corps afin que le disque dégage le siège lors de l'ouverture. La conception triple excentrique ajoute une surface d'étanchéité inclinée, de sorte que le joint est formé en calant deux surfaces métalliques, donnant un siège métallique plus serré et plus durable.
Q : Quand faut-il utiliser une vanne à siège souple-au lieu d'une vanne à siège-en métal ?
Utilisez un siège souple pour l'eau, l'huile et les produits chimiques généraux dans sa limite de température, où une fermeture étanche et un faible coût sont les priorités. Utilisez un siège métallique pour les produits abrasifs à haute température et haute pression ou lorsqu'une conception ignifuge est requise.
Q : Quel type d’actionnement convient le mieux aux zones dangereuses ?
L'actionnement pneumatique est généralement préféré, car les vérins à ressort-de rappel et à double-effet sont disponibles avec une certification antidéflagrante-et offrent un fonctionnement rapide et fiable. Des actionneurs électriques peuvent également être fournis pour les zones dangereuses mais nécessitent une protection supplémentaire.
Q : Comment une vanne papillon est-elle connectée au pipeline ?
Les connexions à plaquettes, à brides, à serrage et soudées sont les choix courants. Les corps de plaquettes sont compacts et économiques, les corps à brides supportent une pression plus élevée et sont plus faciles à entretenir, et les corps soudés sont utilisés là où aucune fuite ne peut être tolérée.
