Clapet à battant - Types et caractéristiques

Figure 1 : Un clapet à battant en laiton

Un clapet à battant empêche le reflux en s'ouvrant avec le flux direct et en se fermant en cas de flux inverse. Les clapets à battant sont particulièrement adaptés au contrôle de débits horizontaux élevés. Ils sont utilisés dans les opérations pétrolières et gazières, les installations de production, les systèmes d'égouts et les stations d'épuration des eaux usées. Cet article traite du fonctionnement, des applications, des avantages et des inconvénients d'un clapet à battant.

Table des matières

• Fonctionnement d'un clapet à battant
• Avantages et inconvénients
• Matériaux
• Installation
• Applications des clapets à battant
• Symbole du clapet à battant
• Clapet à ressort vs clapet à battant
• FAQ

Fonctionnement d'un clapet à battant

Un clapet à battant en ligne comporte un disque (Figure 2, repère B) qui pivote sur une charnière (Figure 2, repère A). Lorsqu'il est fermé, le disque repose sur le joint du clapet (Figure 2, repère C) du côté de l'entrée du clapet.

Lorsque la pression d'alimentation du fluide dépasse la pression d'ouverture du clapet, le disque se soulève, le clapet s'ouvre et le fluide peut traverser le clapet. Lorsque la pression d'alimentation chute, le clapet se ferme pour empêcher tout reflux en aval.

Figure 2 : Schéma d'un clapet à battant montrant ses composants : charnière (A), disque (B) et joint (C).

Avantages et inconvénients

Avantages

• L'ensemble charnière et disque est protégé du flux, réduisant les risques d'adhérence de fluides visqueux ou de boues qui pourraient entraver la fermeture du clapet.
• Les clapets à battant sont disponibles en grandes tailles. Les dimensions de raccordement vont de 1/2 à 4 pouces (12,7 à 101,6 mm) pour le laiton et jusqu'à 3 pouces pour l'acier inoxydable.

Inconvénients

• Les clapets à battant ne conviennent pas aux inversions fréquentes de flux ou aux flux pulsés. Les clapets à ressort sont préférés dans ces systèmes car ils sont plus silencieux.
• Les clapets à battant sont généralement sujets aux problèmes de coup de bélier.
  • Il est recommandé de concevoir le système de tuyauterie pour minimiser les changements brusques de direction et de vitesse d'écoulement, qui peuvent contribuer au coup de bélier.
  • Une autre solution potentielle consiste à installer une vanne de décharge en amont du clapet à battant, permettant de réagir à l'accumulation de pression dans le système avant qu'elle n'atteigne le clapet anti-retour.
• La fermeture du clapet à battant est généralement plus lente que celle d'autres clapets anti-retour (par exemple, les clapets de levage et à ressort).
• Moins adapté au flux vertical. Les clapets à ressort peuvent être installés verticalement.

Matériaux

Corps en laiton avec joint NBR

• Les clapets à battant en laiton conviennent aux applications à température et pression modérées. Ils sont plus économiques que les clapets en acier inoxydable.
• Ils fonctionnent efficacement dans une plage de température d'environ 0 à 90 °C (32 à 194 °F).
• Les sièges en NBR résistent à l'huile et présentent une haute résistance à l'abrasion.

Acier inoxydable avec joint métallique

• Les clapets à battant en acier inoxydable sont durables et résistants à la corrosion et à la rouille, les rendant adaptés à de nombreuses applications. Cependant, ils peuvent ne pas être rentables pour les systèmes à basses pressions ou températures.
• Bien que généralement résistants à la corrosion, tous les grades d'acier inoxydable ne conviennent pas aux applications en eau salée. L'acier inoxydable 316 est recommandé pour ces environnements en raison de sa résistance accrue à la corrosion induite par les chlorures.
• Ces clapets fonctionnent efficacement dans une plage de température de -20 à 200 °C (-4 à 392 °F).
• Bien qu'offrant une résistance élevée à la température et à la pression, les sièges métalliques sont plus sujets aux fuites que les sièges en caoutchouc. Ils peuvent nécessiter une protection contre la corrosion dans des environnements spécifiques.

Consultez notre guide de résistance chimique pour en savoir plus sur les propriétés chimiques des différents matériaux.

Installation

Un clapet à battant est généralement installé horizontalement. Il peut être installé sur une tuyauterie verticale si le sens d'écoulement est ascendant, mais le disque peut claquer contre le siège lorsque le flux s'arrête, pouvant potentiellement entraîner un coup de bélier. Si l'écoulement est descendant, comme dans le cas des conduites d'alimentation de chaudières et des applications minières avec un espacement limité, le clapet à battant restera toujours ouvert et ne remplira pas sa fonction prévue.

Les étapes générales d'installation sont :

1. S'assurer qu'il n'y a pas de corps étrangers à l'intérieur du clapet, par exemple du matériel d'emballage.
2. Pousser le disque loin du siège pour s'assurer qu'il fonctionne correctement.
3. Aligner correctement le clapet en orientant la flèche dans le sens d'écoulement.
4. Installer le clapet à battant.
   1. Pour les raccords filetés, commencer par visser le clapet dans les deux extrémités de la tuyauterie jusqu'à ce qu'il soit serré à la main. Ensuite, utiliser une clé pour serrer le clapet d'un demi-tour supplémentaire. Un serrage excessif peut endommager le clapet.
   2. Porter une attention particulière au filetage lors du début du vissage du clapet. Si le filetage du clapet et celui du tuyau ne s'alignent pas correctement, un faux filetage peut se produire et endommager les filets.
5. Après l'installation du clapet, faire circuler le fluide pour s'assurer qu'il s'écoule dans la bonne direction. Vérifier également l'absence de fuites.

Applications des clapets à battant

• Industries pétrolière et chimique : Ces clapets sont couramment installés dans les pipelines pour les processus pétroliers et chimiques. Ils gèrent efficacement les fluides de process propres, assurant un écoulement fluide et fiable dans ces applications critiques.
• Approvisionnement en eau et traitement des eaux usées : Les clapets à battant sont le choix le plus courant dans les systèmes d'approvisionnement en eau et de pompage des eaux usées. Ils sont efficaces pour prévenir le reflux et sont moins sujets au colmatage, bien qu'ils puissent nécessiter un nettoyage occasionnel si des solides s'accumulent au fil du temps.
• Systèmes de transport de boues : Bien que les clapets à battant ne soient généralement pas recommandés pour les fluides contenant des particules solides ou à haute viscosité, ils sont toujours utilisés dans les systèmes de transport de boues où le colmatage est moins problématique. Leur conception permet un entretien et un nettoyage faciles sans retirer le clapet du système.

Symbole du clapet à battant

Le symbole du clapet à battant présente une ligne, un arc ou un demi-cercle pour représenter le mouvement oscillant du disque de la vanne, qui permet l'écoulement dans une direction tout en empêchant le reflux. Il comporte souvent une flèche pour indiquer la direction du flux autorisé.

Figure 3 : Symbole du clapet à battant

Clapet anti-retour à ressort vs clapet à battant

Le ressort dans un clapet anti-retour à ressort contrôle la pression d'ouverture et la fermeture de la vanne. Lorsque la pression d'alimentation diminue, le ressort commence à fermer la vanne jusqu'à ce que la pression tombe en dessous de la pression d'ouverture de la vanne, et la vanne se ferme complètement. Outre la construction, les principales différences entre les deux types de vannes sont énumérées ci-dessous :

• Un clapet anti-retour à ressort est idéal pour réduire les bruits forts qui se produisent lorsqu'un clapet à battant se ferme rapidement.
• Les clapets anti-retour à ressort, également appelés clapets anti-retour "silencieux", sont potentiellement résistants au coup de bélier. Les clapets à battant sont sujets aux problèmes de coup de bélier.
• Comme le ressort contrôle la fermeture, un clapet anti-retour à ressort peut être installé dans n'importe quelle orientation (verticale ou horizontale) tant que la flèche sur le corps de la vanne est orientée dans le sens de l'écoulement. Les clapets à battant sont préférés uniquement dans les conduites horizontales.
• Les clapets anti-retour à ressort coûtent généralement plus cher que les clapets à battant.
• Les clapets anti-retour à ressort ont une capacité de débit inférieure à celle des clapets à battant.

Pour en savoir plus, consultez notre article Clapets à battant vs clapets anti-retour à ressort.

FAQ

Quel est le but d'un clapet à battant ?

Un clapet à battant permet au fluide de s'écouler dans une seule direction. Lorsque la pression du fluide diminue, la vanne se ferme et empêche le reflux.

Un clapet à battant ou un clapet anti-retour à ressort est-il meilleur ?

Les clapets à battant sont plus économiques que les clapets anti-retour à ressort. Cependant, l'installation des clapets anti-retour à ressort est possible dans plus d'orientations.

Où doit-on installer un clapet à battant ?

Un clapet à battant doit être installé partout où le reflux peut contaminer le fluide ou endommager les composants du système.