Clapets de non-retour - Leur fonctionnement

Un clapet anti-retour, également appelé clapet unidirectionnel, est un dispositif qui permet à un fluide de s'écouler dans une seule direction. Le but premier d'un clapet anti-retour est d'empêcher le retour d'eau dans le système. Les clapets anti-retour sont des solutions bon marché, efficaces et faciles à mettre en œuvre pour résoudre un problème potentiel. Le reflux peut poser un problème si le flux est contaminé et, par conséquent, contamine le milieu en amont. Par exemple, une canalisation d'égout est équipée d'un clapet anti-retour qui garantit que les déchets peuvent quitter le système mais ne peuvent pas y retourner. La figure 1 montre un exemple de clapet anti-retour.

Il existe différentes tailles, conceptions et matériaux afin de garantir qu'il y ait un clapet anti-retour pour chaque application. Les clapets anti-retour à deux voies sont couramment utilisés. Les clapets anti-retour avec évents sont utilisés comme clapets anti-retour à trois voies pour protéger l'alimentation en eau de la contamination causée par le reflux. L'évent atmosphérique permet d'évacuer l'eau purgée dans un drain existant. Une flèche sur son capot indique le sens d'écoulement du clapet.

Table des matières

• Comment fonctionne un clapet anti-retour ?
• Types de clapets anti-retour
• Clapets de non-retour doubles et clapets de non-retour doubles
• Matériaux des clapets anti-retour
• Critères de sélection
• Applications
• Symboles des clapets anti-retour
• FAQ

Comment fonctionne un clapet anti-retour ?

Pression de fissuration

Un clapet anti-retour nécessite une pression amont minimale (différence de pression entre l'entrée et la sortie) pour ouvrir le clapet et faire passer le fluide. Cette pression amont minimale à laquelle le clapet s'ouvre est appelée "pression d'ouverture" du clapet. La pression de fissuration spécifique varie en fonction de la conception et de la taille de la soupape, il faut donc s'assurer que la pression du système peut générer la pression de fissuration de la (des) soupape(s) de retenue choisie(s).

Fermeture

Si la pression en amont tombe en dessous de la pression de fissuration ou s'il y a une contre-pression (le débit tente de se déplacer de la sortie vers l'entrée), le clapet de non-retour se ferme. En règle générale, les clapets de retenue sont dotés d'une vanne, d'une bille, d'un diaphragme ou d'un disque qui est pressé contre un joint pour fermer le clapet de retenue. La gravité ou le ressort peuvent faciliter le processus de fermeture. Lorsque la pression d'entrée descend en dessous de la pression de craquage ou qu'il y a une contre-pression, la soupape se ferme par gravité, par ressort et/ou en utilisant la contre-pression.

Orientation de l'installation

Étant donné qu'un robinet à sens unique ne permet qu'un débit dans une seule direction, il est essentiel de connaître l'orientation correcte de l'installation. Généralement, une flèche sur le boîtier de la vanne indique le sens du débit. S'il n'y a pas de flèche, examinez le robinet pour vous assurer qu'il est installé dans le sens d'écoulement prévu. Si la vanne est installée à l'envers, le fluide ne pourra pas circuler dans le système et l'augmentation de pression qui en résultera pourra causer des dommages.

Clapets de non-retour normalement ouverts et normalement fermés

Un clapet anti-retour normalement ouvert permet au fluide de s'écouler librement mais coupe le flux en cas de reflux. Un clapet anti-retour normalement fermé empêche le flux de fluide de le traverser jusqu'à ce que la pression de fissuration augmente, ce qui entraîne l'ouverture du clapet.

Types de clapets anti-retour

Les clapets anti-retour fonctionnent différemment selon leur conception. Le clapet de non-retour le plus courant est un clapet de non-retour en ligne à ressort ; toutefois, nous aborderons plusieurs types de clapets ci-dessous.

Clapet anti-retour en ligne à ressort

Les clapets de non-retour à ressort en ligne sont courants, faciles à comprendre et de conception simple. La figure 2 montre un clapet anti-retour en ligne à ressort en position ouverte et fermée. Les flèches indiquent la direction du flux. Lorsque le débit entre dans l'orifice d'entrée de la soupape, il doit avoir une pression (force) suffisante pour surmonter la pression de fissuration et la force du ressort. La pression pousse le disque, ce qui ouvre l'orifice et permet au flux de passer à travers la valve. Lorsque la pression d'entrée n'est plus assez élevée ou que la contre-pression est suffisante, la contre-pression et le ressort poussent le disque contre l'orifice et ferment la vanne. Le ressort, associé à la courte distance de déplacement du disque, permet un temps de réaction rapide pour la fermeture. Cette conception de la vanne permet également d'éviter les coups de bélier dans la conduite.

Les types courants de clapets de non-retour en ligne à ressort sont également appelés :

• clapets anti-retour pour buses
• clapets de non-retour à clapet
• clapets anti-retour axiaux
• clapets anti-retour à débit excessif
• clapets anti-retour silencieux ou non
• clapets anti-bélier

Ils peuvent être installés à la verticale ou à l'horizontale. Cependant, comme ils sont en ligne avec le système, ils doivent être entièrement retirés de la ligne pour être inspectés et/ou entretenus. Un clapet anti-retour à double plaque comporte deux plaques à ressort montées sur un axe central. Cette conception permet d'éviter efficacement les claquements et les coups de bélier.

Clapet anti-retour en Y à ressort

Les clapets anti-retour en Y à ressort fonctionnent de la même manière que les clapets anti-retour à ressort en ligne. La différence est que le ressort et le disque mobile sont placés à un angle. Cela crée une forme en "y", d'où le nom de la soupape. Elle fonctionne de la même manière qu'une vanne en ligne, mais comme les composants mobiles sont inclinés, ils peuvent être inspectés et entretenus pendant que la vanne est connectée au système. Ces vannes sont plus grandes et prennent plus de place dans le système.

Clapet anti-retour à bille

Un clapet anti-retour à bille utilise une bille flottante ou à ressort qui repose sur le siège d'étanchéité pour fermer l'orifice. Le siège d'étanchéité est normalement conique pour guider la bille dans le siège et créer un joint positif, empêchant ainsi l'écoulement inverse. Lorsque la pression du fluide à l'entrée dépasse la pression de fissuration, la bille est délogée de son siège, ce qui permet l'écoulement. Lorsque la pression d'entrée ne dépasse pas la pression de fissuration, ou en cas de contre-pression, la bille se ferme sous l'effet de la contre-pression ou par l'intermédiaire du ressort, ce qui a pour effet de fermer l'orifice. Les clapets anti-retour à bille à union véritable permettent de retirer et de remplacer facilement les billes, ce qui élimine la nécessité d'acheter un nouveau clapet. Pour plus d'informations, lisez notre article sur les clapets anti-retour à bille.

Remarque : Nous n'avons actuellement pas ce produit dans notre gamme.

Clapet anti-retour à membrane

Les clapets de retenue à membrane sont constitués d'une membrane en caoutchouc qui s'ouvre par flexion lorsque la pression d'entrée augmente. La figure 5 (à gauche) montre un clapet anti-retour à membrane normalement ouvert avec une pression d'entrée "minimale", qui laisse passer le fluide. Lorsque la pression d'entrée augmente, le diaphragme s'ouvre par flexion, ce qui permet un débit plus important, comme le montre la figure 5 (au milieu). En cas de contre-pression (ou s'il s'agit d'un clapet anti-retour à membrane normalement fermé), la membrane est poussée contre l'ouverture et l'obture pour empêcher tout retour d'eau, comme le montre la figure 5 (à droite). Les clapets anti-retour à membrane sont idéaux pour les applications à basse pression ou à vide.

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Clapet anti-retour de levage

Un clapet anti-retour à levée est constitué d'un disque guidé qui se soulève du siège du clapet pour permettre l'écoulement du fluide. Il faut une pression de rupture pour vaincre la gravité et/ou la résistance des ressorts. Le guide maintient le disque dans une ligne verticale pour qu'il soit replacé avec l'alignement et le joint corrects.

Le plus souvent, les clapets anti-retour à levage obligent le fluide à effectuer un virage à 90 degrés, comme le montre la figure 6. S'il n'y a pas de ressort pour aider à la fermeture, il est important de prendre en compte l'orientation du montage pour s'assurer que le disque se ferme par gravité.

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Clapet anti-retour à battant

Les clapets de non-retour à battant sont appelés clapets de non-retour à disque basculant ou clapets de non-retour à battant. Ils comportent un disque monté sur une charnière (ou tourillon) qui s'ouvre sous l'effet d'une pression d'entrée. Le disque se ferme lorsque la pression d'entrée diminue ou en cas de reflux. S'il n'y a pas de ressort pour aider à la fermeture, il est important de prendre en compte l'orientation du montage pour s'assurer que le disque se ferme par gravité. Un clapet de retenue à double disque ou à double porte comporte un disque central divisé en deux portes semi-circulaires fonctionnant indépendamment et articulées sur un point de pivot central. La figure 7 montre un exemple de clapet anti-retour à battant. Pour plus d'informations, lisez notre article sur les clapets anti-retour à battant.

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Clapet anti-retour

Un clapet d'arrêt est généralement un clapet en Y à ressort ou un clapet de levage à commande manuelle. Cela permet au clapet de fonctionner comme un clapet anti-retour normal et d'empêcher les retours d'eau. Un mécanisme externe peut être utilisé pour maintenir la vanne dans un état ouvert ou fermé. Par conséquent, un clapet anti-retour peut fonctionner comme deux vannes en une : une vanne de régulation du débit et une vanne de prévention des retours d'eau. Ils sont couramment utilisés dans les centrales électriques, pour la circulation des chaudières, les générateurs de vapeur, le refroidissement des turbines et les systèmes de sécurité.

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Clapets de non-retour à papillon ou à tresse

Les termes "clapet anti-retour à papillon" et "clapet anti-retour à glissière" sont souvent utilisés de manière interchangeable. Ils sont constitués d'un disque de type papillon, ou galette, monté sur une charnière et un ressort. Les deux côtés s'ouvrent lorsque la pression d'entrée dépasse la pression de fissuration, comme le montre la figure 9. Lorsque la pression d'entrée diminue ou qu'il y a un reflux, le ressort de la charnière (ou la contre-pression) ferme le disque, ce qui le rend étanche. Ce type de vanne permet un écoulement rectiligne du fluide avec une obstruction minimale. Les clapets de non-retour à battant sont de conception élégante et peuvent être montés dans des espaces restreints.

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Clapet anti-retour à bec de canard

Les vannes à bec de canard permettent au flux de s'écouler à travers un tube souple dont l'extrémité a une forme aplatie naturelle, comme le montre la figure 10. Cette forme aplatie ressemble à un bec de canard, d'où le nom de la valve. Le flux ouvre l'extrémité aplatie du bec de canard, ce qui permet au fluide de passer. Lorsque la pression est supprimée du côté de l'entrée, l'extrémité du bec de canard revient à son état aplati, coupant le flux.

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Vanne de pied

Un clapet de pied est un clapet de non-retour combiné à une crépine du côté de l'entrée. La crépine empêche les débris susceptibles d'obstruer ou d'endommager un élément en aval de pénétrer dans le clapet anti-retour. Cette vanne est installée à l'extrémité d'un tronçon de tuyauterie car son entrée n'a pas de point de raccordement. Les types de clapets anti-retour les plus courants inclus dans un clapet de pied sont le clapet anti-retour à ressort en ligne ou le clapet anti-retour à bille en ligne. Ils sont généralement installés à l'extrémité de la conduite d'aspiration de la pompe d'un puits d'eau, d'un réservoir de carburant ou de toute autre application où la conduite d'aspiration est située en dessous de la pompe. Ils peuvent être utilisés pour maintenir les pompes amorcées, empêcher le liquide de refluer et empêcher les débris de pénétrer dans la conduite. La figure 11 montre un exemple de clapet de pied.

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Clapet anti-retour à double plaque

Un clapet anti-retour à double plaque comporte deux plaques à ressort montées sur un axe central. Cette conception permet d'éviter efficacement les claquements et les coups de bélier.

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Clapets de non-retour doubles et clapets de non-retour doubles

Clapet anti-retour double

Un double clapet anti-retour est constitué de deux clapets anti-retour généraux montés en série. Une soupape à double contrôle présente deux caractéristiques :

• Si l'un des clapets de retenue est bloqué en position ouverte, l'autre clapet prend en charge la fonction nécessaire.
• La fermeture d'un clapet anti-retour réduit la pression différentielle sur l'autre clapet, ce qui permet de renforcer l'étanchéité et d'éviter les fuites, même mineures.

Un disconnecteur à double clapet est utilisé pour empêcher la contre-pression et le siphonage dans des applications telles que les arroseurs d'incendie et l'irrigation des pelouses. Un clapet de non-retour simple est généralement utilisé pour la protection des fluides de catégorie 2 lorsque la température, le goût ou l'odeur du fluide peuvent changer. Un clapet de non-retour double est généralement utilisé pour la protection des fluides de catégorie 3, qui implique des substances à faible niveau de toxicité (comme les désinfectants courants).

Clapet anti-retour double

Un double clapet anti-reflux est similaire à un double clapet anti-reflux. Cette configuration comporte deux clapets anti-retour à ressort en série et ne comprend généralement pas de vannes d'arrêt. Un double clapet anti-retour est efficace contre le reflux et la contre-pression. Cependant, il n'est approuvé que pour les connexions résidentielles.

Matériaux des clapets anti-retour

Clapet anti-retour en laiton

Les clapets anti-retour en laiton sont excellents pour les applications dans les domaines de l'air, de l'eau, de l'huile ou du carburant. Cependant, ils ne résistent pas à l'eau de mer, à l'eau purifiée ou à l'eau chlorée. Ils sont moins résistants à la chaleur et à la corrosion que l'acier inoxydable et sont généralement utilisés pour des applications à faible pression.

Clapet anti-retour en acier inoxydable

Les clapets anti-retour en acier inoxydable présentent une résistance supérieure à la corrosion, à la chaleur et aux basses températures, ainsi que d'excellentes propriétés mécaniques. Pour les applications qui ne nécessitent pas une durabilité ou une résistance élevée, l'acier inoxydable n'est généralement pas une solution rentable par rapport aux clapets de non-retour en PVC ou en laiton. Les clapets anti-retour en acier inoxydable sont généralement des clapets anti-retour de haute qualité utilisés pour des applications à haute température et à haute pression.

Clapet anti-retour en PVC (chlorure de polyvinyle)

Les clapets anti-retour en plastique comme le PVC ou le CPVC sont fréquemment utilisés dans les systèmes d'irrigation et de gestion de l'eau. Ils résistent à la plupart des milieux corrosifs tels que l'eau de mer, les acides, les bases, les solutions de chlorure et les solvants organiques. Cependant, ils ne sont pas immunisés contre les hydrocarbures aromatiques et chlorés et ont généralement une résistance maximale à la température d'environ 60°C.

Clapet anti-retour en polypropylène (PP)

Les clapets anti-retour en polypropylène sont utilisés pour l'eau, les fluides agressifs et les produits alimentaires liquides. Ils sont résistants à la plupart des milieux corrosifs tels que les acides inorganiques, les bases et les solutions aqueuses qui corrodent rapidement les métaux. Cependant, ils ne sont pas résistants aux acides concentrés et aux agents oxydants et ont généralement une résistance maximale à la température d'environ 80°C.

Clapets anti-retour en fonte

Les clapets anti-retour en fonte sont généralement utilisés comme clapets anti-retour à haute température. La fonte est extrêmement résistante et insensible aux vibrations. Le matériau présente une excellente résistance à l'usure et à la température. Mais la fonte n'est pas ductile par nature. Par conséquent, toute flexion peut entraîner la fissuration du matériau en fonte et le rendre inutilisable. La fonte peut fonctionner à des températures plus élevées que le PVC, mais elle se corrode avec le temps. Ces vannes trouvent des applications dans les industries sucrières, les industries papetières et les systèmes de lubrification.

Critères de sélection

Les critères suivants doivent être pris en compte lors de la sélection d'un clapet anti-retour pour une application donnée :

1. Compatibilité des matériaux avec le support
2. Taille de la ligne pour les points de connexion
3. Exigences en matière de pression maximale et de pression de fissuration
4. Orientation de l'installation horizontale ou verticale
5. Dimensions de l'enveloppe
6. Besoins d'accessibilité pour les inspections et les réparations
7. Température (externe et média)

Applications

En raison de leur fonctionnement, les clapets de non-retour sont généralement utilisés pour l'une des quatre raisons suivantes dans diverses applications:

• Pour protéger l'équipement en aval des dommages causés par le reflux
• Pour éviter toute contamination due à l'inversion du flux
• Pour éviter le siphonnage
• Pour maintenir une étanchéité sous vide

En raison de leur fonction, ils sont utilisés dans presque toutes les industries. Ils sont utilisés sur les appareils ménagers courants, tels que les lave-vaisselle, les machines à laver et les canalisations d'eaux usées. Dans l'industrie, ils sont utilisés dans les chaudières, les fours, les systèmes à gaz, les applications de pompage ou les systèmes à vide. Ils sont également fréquemment utilisés comme clapets anti-retour pour aquarium sur les conduites d'eau et de CO2. De même, un clapet de non-retour miniature est un choix populaire lorsque l'espace est limité, mais qu'un fonctionnement fiable est essentiel. Deux des applications les plus courantes des clapets de non-retour sont l'eau et l'air, qui sont examinées plus en détail ci-dessous.

Clapets anti-retour pour l'eau

Un clapet anti-retour pour l'eau est utilisé dans de nombreuses applications liées à l'eau, comme l'eau potable et les eaux usées. Ces vannes sont simplement appelées vannes d'eau à sens unique. Pour les applications d'eau potable, elles garantissent qu'aucun fluide provenant de l'environnement (côté sortie de la vanne) ne peut pénétrer dans le système contenant l'eau potable saine et propre et la contaminer. Pour les applications liées aux eaux usées, ils garantissent que les eaux usées ne peuvent pas revenir dans le système et provoquer un débordement ou une contamination supplémentaire. Pour les applications de pompage d'eau, un clapet de pied est souvent utilisé pour s'assurer qu'aucun débris ne pénètre dans la conduite et pour maintenir la pression interne à des fins d'amorçage. Les vannes à bec de canard peuvent également être utilisées pour les décharges sur les conduites d'eau. Les clapets anti-retour des pompes de puisard permettent d'éviter que l'eau évacuée ne revienne par gravité dans la pompe de puisard lorsque celle-ci est arrêtée.

Clapet anti-retour pneumatique

Un clapet pneumatique, ou clapet d'air, permet le passage de l'air et l'empêche de s'écouler. Elles sont souvent appelées simplement valves d'air unidirectionnelles. L'application la plus courante est le compresseur d'air. Un clapet pneumatique permet au compresseur de maintenir certaines parties sous pression et d'autres hors pression. Ils peuvent être placés sur un réservoir d'air, un tuyau de refoulement ou comme clapet anti-retour sur les côtés d'entrée et de sortie du compresseur à piston.

Symboles des clapets anti-retour

Les symboles P&I pour les clapets de retenue sont illustrés dans les figures 12-13.

FAQ

Qu'est-ce qu'un clapet anti-retour ?

Un clapet anti-retour est un clapet unidirectionnel qui laisse passer le fluide dans un sens mais empêche tout écoulement dans le sens opposé.

À quoi sert un clapet anti-retour ?

L'objectif principal d'un clapet anti-retour dans un système est d'empêcher le reflux, qui pourrait endommager les équipements ou contaminer le milieu en amont.

Quels sont les problèmes courants liés aux clapets anti-retour ?

Les problèmes les plus courants des clapets de retenue sont le bruit, les coups de bélier, les vibrations, l'écoulement inverse, le collage, les fuites et l'usure ou l'endommagement des composants.

Un clapet anti-retour permet-il d'éviter les coups de bélier ?

Un clapet anti-retour peut empêcher les coups de bélier s'il agit rapidement, comme un clapet anti-retour à ressort. Cela permet d'éviter les coups de bélier, qui créent des ondes de choc dans le média.