Clapet de pied de puits

Le clapet de pied de puits est un élément clé de tout système de pompage de puits, car il permet d'éviter d'endommager la pompe et de la maintenir amorcée. Une pompe non amorcée peut rapidement surchauffer et se casser. Installé à l'entrée de la conduite d'aspiration, le clapet de pied empêche l'eau de refluer dans le puits, ce qui maintient la pompe amorcée. Cet article traite du principe de fonctionnement, de la conception et de l'installation des vannes de pied de puits.

Table des matières

• Principe de fonctionnement du clapet de pied de puits
• Conception du clapet de pied de puits
• Systèmes d'écoulement des vannes de pied de puits
• Matériaux
• Installation d'un clapet de pied de puits
• Problèmes de vanne de pied de puits
• Entretien du clapet de pied de puits
• Applications du clapet de pied de puits
• Avantages du clapet de pied de puits
• FAQ

Principe de fonctionnement du clapet de pied de puits

Le fonctionnement d'un clapet de pied est similaire à celui d'un clapet anti-retour: il permet au fluide de s'écouler dans une seule direction en se fermant en cas de reflux. Lorsque la pompe du puits se met en marche, l'eau de la conduite d'aspiration se déplace vers la pompe, créant un vide à la sortie du clapet de pied. Le vide crée une aspiration qui tire l'eau du puits, à travers la vanne, et vers la pompe. Lorsque la pompe s'arrête, l'eau dans la conduite d'aspiration s'inverse et commence à redescendre vers le clapet de pied. La pression du reflux ferme le clapet de pied et empêche la colonne d'eau de retourner dans le puits.

La caractéristique principale d'un clapet de pied de puits est la crépine installée sur son orifice d'entrée. Cette crépine empêche les gros débris de pénétrer dans la vanne et de la bloquer ou de l'endommager.

La figure 2 illustre un système de pompe de puits généralisé. Notez que les clapets anti-retour (figure 2 étiquetée B) ne sont pas nécessaires pour les systèmes dont la profondeur est inférieure à 8 mètres. Les systèmes de puits plus profonds utilisent des clapets anti-retour pour relâcher la pression sur le clapet de pied lorsque la pompe ne fonctionne pas.

Conception du clapet de pied de puits

Il existe cinq types de clapets de pied : à bille (avec ou sans ressort), à clapet, à membrane et à ressort.

• Type à bille avec ressort : Une bille sphérique est maintenue sur le siège de la soupape par un ressort lorsque la soupape est fermée. Ce type de clapet de pied est optimal pour les fluides visqueux et les eaux usées.
• Type à bille sans ressort : Comme le montre la figure 2, une bille repose sur un siège à joint torique (figure 2 étiquetée A). Le débit dans la vanne (Figure 2 étiquetée B) pousse la bille hors du siège et dans une chambre latérale (Figure 2 étiquetée C). Lorsque le débit diminue, la bille retombe vers le siège. Cette vanne est adaptée aux applications à basse pression.

• Type de clapet : Un disque plat et articulé repose sur le siège de la soupape. Lorsque la pompe se met en marche et que la pression dans la conduite d'aspiration diminue, le débit à travers la soupape pousse le disque à s'ouvrir. Lorsque la pompe s'arrête, le reflux ferme la vanne. Le bon fonctionnement de cette vanne dépend de la gravité, de sorte qu'il n'est pas possible de l'installer dans n'importe quelle orientation.
• Type de membrane : Comme le montre la figure 3, une membrane en caoutchouc se trouve à l'intérieur de la crépine de la vanne, empêchant l'eau de pénétrer. Lorsque la pompe fonctionne et qu'il y a aspiration, la membrane est déplacée, ce qui permet au liquide de s'écouler à travers la vanne. Lorsque l'aspiration s'arrête, la membrane reprend sa position initiale et ferme la vanne.

• Type de ressort : Ce type de clapet de pied est doté d'un ressort et d'un clapet. Lorsque la soupape est fermée, le ressort maintient le clapet contre le siège de la soupape. L'installation est possible dans n'importe quelle orientation.

Crépine

Un clapet de pied est équipé d'une crépine, également appelée filtre ou tamis, installée du côté de l'entrée. La crépine empêche les gros débris présents dans le puits de pénétrer dans la vanne et de la bloquer. En fonction des débris potentiels dans le puits, le matériau de la crépine et la taille de l'ouverture peuvent être spécifiés pour l'application afin d'assurer un filtrage correct.

Types de connexion

Deux types de raccords sont couramment utilisés avec les clapets de pied : les raccords filetés et les raccords à brides.

• Fileté : Une différence importante entre les clapets de pied et les clapets de retenue est que les clapets de pied ont un filetage uniquement du côté de la sortie. L'entrée est munie d'une grille. Il existe trois types de fils. Pour en savoir plus sur chaque type, consultez notre article sur la conception des fils.
• Femme : Fileté à l'intérieur pour se raccorder à des tuyauteries dont le filetage est à l'extérieur.
• Homme : Fileté à l'extérieur pour se raccorder à des tuyauteries dont le filetage est à l'intérieur.
• Double : Filetage à l'intérieur et à l'extérieur pour se raccorder à n'importe quel type de filetage de tuyauterie.
• À brides : Les raccords à brides conviennent mieux aux applications industrielles à haute pression. Les deux classes les plus courantes pour les clapets de pied sont les classes ANSI 125 et 150.
• ANSI 125 : Brides en fonte d'une capacité nominale de 125 psi à 353 °F (8,6 bar à 178 °C).
• ANSI 150 : Brides en fonte ductile, en acier ou en acier inoxydable d'une capacité d'environ 150 psi à 600 °F (10,3 bar à 315 °C).

Systèmes d'écoulement des vannes de pied de puits

Les clapets de pied sont dotés de trois systèmes d'écoulement, chacun d'entre eux étant adapté aux exigences spécifiques de l'application.

Clapets de pied du système Microflow

Les clapets de pied du système Microflow sont utilisés dans les micropuits faisant appel à la technologie de poussée directe (une procédure d'étude du sol souterrain). Ces vannes sont généralement fabriquées en acier inoxydable et sont constituées de tubes en FEP (Florotherm) ou en PEHD (polyéthylène haute densité).

Clapets de pied pour systèmes à haut débit

Les clapets de pied pour systèmes à haut débit sont conçus pour résister à des taux de pompage élevés et à des puits profonds. Ces vannes sont généralement utilisées sur des puits de 2 pouces de diamètre ou plus.

Clapets de pied pour systèmes à faible débit

Les clapets de pied des systèmes à faible débit sont utilisés dans les piézomètres de petit diamètre qui soulèvent jusqu'à 100 pieds d'eau.

Matériaux

Un clapet de pied reste immergé dans l'eau pendant toute sa durée de vie. Le matériau choisi doit donc être résistant à la rouille et à la corrosion. Les matériaux couramment utilisés pour les clapets de pied sont la fonte résistante, l'acier inoxydable, le bronze et le PVC.

Les matériaux métalliques conviennent mieux aux applications à haute pression. Le PVC, quant à lui, a des capacités de pression interne allant jusqu'à 84 bars. Le PVC est également non corrosif, donc si la pression du système d'une application est inférieure à la pression nominale du clapet de pied en PVC, il est préférable d'opter pour le PVC.

Installation d'un clapet de pied de puits

Les clapets de pied conviennent aux puits peu profonds et profonds, qu'ils utilisent une pompe à jet à une ou deux lignes (figure 2). Les pompes submersibles utilisent également des clapets de non-retour.

Avant d'installer un clapet de pied de puits :

• Veillez à ce que le clapet de pied soit dimensionné en fonction des conditions d'écoulement, et non de la taille du tuyau. En général, les clapets de pied fonctionnent mieux à des débits inférieurs à 1,5 mètre par seconde. Des vitesses plus élevées peuvent entraîner une cavitation de la valve de pied et une défaillance précoce.
• Tenez compte de la pression de l'ensemble du système, et pas seulement du réglage de la pression de la pompe.
• Nettoyer les sédiments accumulés. Lancer de l'eau à haute pression dans le fond du puits pour pousser les sédiments vers le haut et hors du puits. Attendez que l'eau qui sort du puits soit claire.
• S'assurer que la partie intérieure du clapet de pied est exempte de corps étrangers tels que des copeaux de métal, des scories de soudure et des écailles de tuyaux. Ceux-ci peuvent empêcher le mouvement du disque et endommager le disque ou le siège.

Lors de l'installation de la vanne de pied de puits :

• Veillez à ce que la flèche sur le robinet soit orientée vers l'écoulement de l'eau (vers le haut).
• Installer le clapet de pied en position verticale.
• Pour les puits peu profonds, le clapet de pied doit se trouver au maximum à 7,6 mètres (25 pieds verticaux) en dessous de l'entrée de la pompe.
• Pour les puits profonds qui utilisent une pompe submersible, veillez à installer des clapets anti-retour afin d'atténuer les contraintes exercées sur le clapet de pied. Le premier clapet anti-retour doit se trouver à environ 6 mètres de la pompe. Ensuite, il faut installer un clapet de non-retour tous les 60 mètres de tuyauterie.
• Veillez à ce que la crépine ne se trouve pas au fond du puits, mais plutôt 3 à 6 mètres en dessous du niveau minimum de pompage (le niveau auquel l'eau descend lorsque la pompe fonctionne).

Problèmes de vanne de pied de puits

La perte de pression d'eau d'une pompe ne signifie pas nécessairement qu'il y a un problème avec le clapet de pied. Il est également possible que la tuyauterie entre la vanne et la pompe soit endommagée et qu'elle laisse passer de l'air dans l'aspiration. Cependant, étant donné que tous les composants sont souterrains, la résolution de ces problèmes nécessitera le démontage de la tuyauterie et du clapet de pied.

Les clapets de pied présentent trois problèmes courants : le tréfilage, le battement du disque et l'accumulation de sédiments dans le tamis. Les deux premiers problèmes nécessitent la réparation d'un clapet de pied, mais le troisième peut être résolu sans avoir à démonter la tuyauterie. Par conséquent, essayer de résoudre le problème de l'accumulation de sédiments peut être la meilleure première mesure à prendre.

Tréfilage

Le tréfilage se produit lorsque de l'eau ou des sédiments s'écoulent à grande vitesse à travers un siège de soupape en caoutchouc. Avec le temps, une rainure se creuse dans le siège. Lorsque la soupape se ferme, la rainure demeure et de petits débits s'échappent de la soupape, ce qui provoque un fluage de la pression (augmentation de la pression de sortie). Atténuez le fluage de pression en ouvrant un robinet relié au puits. Toutefois, des problèmes plus importants peuvent survenir dans les systèmes qui ne fonctionnent pas souvent. Pour éviter le tréfilage :

• Utiliser un siège en acier inoxydable.
• Choisissez le clapet de pied le plus petit possible pour gérer le débit de fluide dans le système. Les vannes plus petites s'ouvrent plus largement, ce qui éloigne les sédiments du siège et réduit la vitesse d'écoulement à travers la vanne.

Flottement de disque

Le battement de disque se produit lorsqu'un clapet de pied est utilisé à une petite partie de sa capacité totale, ce qui entraîne une usure excessive au fil du temps. Ce problème peut également être atténué en choisissant soigneusement la plus petite vanne possible pour gérer le débit du fluide.

Accumulation de sédiments sur l'écran

La mise en surpression du puits est une méthode standard pour éviter l'accumulation excessive de sédiments dans la crépine du clapet de pied. L'utilisation d'un bloc de surpression ou d'une écope sont deux mesures préventives à prendre.

• Bloc de surtension : Un bloc de surpression s'adapte comme un manchon sur le clapet de pied et a la forme d'un beignet. Le bloc anti-bélier réduit la distance entre la vanne et le tubage du puits. Ensuite, la tuyauterie du puits peut être déplacée plusieurs fois vers le haut et vers le bas comme un piston. Les mouvements vers le bas sont plus faciles à réaliser parce qu'une partie de l'eau s'écoule dans la tuyauterie. Avec le temps, cette action peut ébranler une partie ou la totalité des sédiments présents sur l'écran.
• Bailleur : Une tarière est un clapet de non-retour qui est plongé dans un puits pour recueillir l'eau et les sédiments, puis remonté pour le vider. Ce processus prend beaucoup de temps pour développer le puits, mais il permet en fin de compte d'éliminer une grande quantité de sédiments à l'endroit où se trouve le clapet de pied.
• Air comprimé : Une troisième méthode est possible lorsque le clapet de pied est déjà dans le puits. De l'air comprimé est pompé dans le puits pour élever le niveau de l'eau. Lorsque le niveau d'eau atteint le sommet du tubage du puits, l'air est coupé pour permettre à l'eau de baisser rapidement. Cette action peut secouer quelques sédiments du clapet de pied mais n'est pas aussi fiable que l'utilisation d'un bloc anti-bélier.

Entretien du clapet de pied de puits

Après avoir retiré un clapet de pied d'un puits, profitez-en pour le démonter et déterminer si quelque chose à l'intérieur du clapet est réparable. Toutefois, avant de démonter la vanne, il convient de déterminer si le fabricant annulera ou non la garantie de la vanne en cas de démontage.

Le démontage d'un clapet de pied est un processus simple. Retirez d'abord l'écran et le siège, puis le disque. Une fois le disque retiré :

1. Vérifier la propreté de l'intérieur de la soupape.
2. Éliminez les dépôts de calcaire sur la tige et le guide de la tige à l'aide de vinaigre blanc.
3. S'assurer qu'il n'y a pas d'usure elliptique sur la tige ou les guides. Si c'est le cas, remplacez l'un ou l'autre ou les deux.
4. S'assurer que le passage du flux est libre et dégagé.

Applications du clapet de pied de puits

Outre les puits d'eau, les clapets de pied conviennent aux lacs, rivières, étangs et autres plans d'eau. Toutefois, dans les applications autres que les puits, il convient de construire un support de soupape afin que le clapet de pied ne repose pas sur le fond. Les pompes de puisard industrielles, les pompes de prise d'eau dans les rivières et les lacs et les conduites de freinage pneumatiques des camions commerciaux utilisent également des clapets de pied.

Avantages du clapet de pied de puits

Certains affirment qu'un clapet de pied n'est pas nécessaire pour les puits peu profonds (moins de 4 mètres). Les pompes non amorcées peuvent être en mesure de créer une aspiration et d'extraire environ 2 à 4 mètres d'eau du puits. L'eau peut ainsi pénétrer dans la pompe avant 45 secondes, ce qui correspond à la durée pendant laquelle la plupart des pompes peuvent fonctionner à sec sans causer de dommages.

Les clapets de pied ne peuvent pas protéger complètement une pompe contre les dommages car ils ne sont pas le seul composant du système à pouvoir tomber en panne. Cependant, les clapets de pied de puits sont simples à installer et ajoutent une couche supplémentaire de protection contre l'entrée d'air dans la tuyauterie, qui peut provoquer une cavitation.

FAQ

Avez-vous besoin d'un clapet de pied pour un puits ?

Les puits d'une profondeur supérieure à 4 mètres nécessitent un clapet de pied pour maintenir la pompe amorcée. Faire fonctionner une pompe à sec peut rapidement l'endommager. Les clapets de pied sont également recommandés pour les puits peu profonds.

Comment vérifier le fonctionnement d'un clapet de pied ?

Il est difficile de savoir si un clapet de pied fonctionne car il est impossible de le voir sans le retirer. Cependant, si la pompe de puits ne reste pas amorcée, il y a probablement un problème au niveau de la tuyauterie ou du clapet de pied, et il convient de les examiner tous les deux.

Quelle est la différence entre un clapet de pied et un clapet anti-retour ?

Un clapet anti-retour est fileté des deux côtés et un clapet de pied est fileté d'un côté, avec un tamis de l'autre.