Valves à pincement - Leur fonctionnement

Une vanne à pincement est une vanne 2/2 conçue pour arrêter ou contrôler le débit d'un produit corrosif, abrasif ou granuleux. Il utilise de l'air sous pression pour ouvrir ou fermer la vanne. En position ouverte, la vanne ne présente aucune restriction et permet le passage d'une large gamme de fluides à travers l'alésage. Le manchon interne flexible en caoutchouc de la soupape maintient le fluide isolé du reste de la soupape, évitant ainsi la contamination ou l'endommagement des autres composants de la soupape. La figure 1 est un exemple de vanne à pincement pneumatique.

Les vannes à pincement sont adaptées aux boues et aux produits granuleux tels que le sable, le ciment, le gravier, les fibres textiles, le carbone, la poudre, les granulés, les copeaux et les fragments de verre. Ces vannes sont rentables, fiables et faciles à utiliser, ce qui les rend intéressantes pour diverses applications industrielles.

Table des matières

• Comment fonctionne une vanne à manchon ?
• Symbole P&ID de la vanne à manchon
• Avantages
• Disadvantages
• Critères de sélection
• Applications
• FAQ

Comment fonctionne une vanne à manchon ?

Le schéma de la figure 2 illustre les principaux composants d'une vanne à pincement. Les trois principaux composants sont le boîtier (figure 2 étiquetée D), le manchon (figure 2 étiquetée E) et les raccords d'extrémité (figure 2 étiquetée G). Le manchon en caoutchouc est monté dans le boîtier de l'entrée à la sortie et est le seul composant en contact avec le média. Les raccords d'extrémité sont boulonnés, vissés ou filetés à chaque extrémité pour assurer le support et la connexion à la vanne.

Le fonctionnement de la vanne à manchon peut être mécanique ou automatique. Une vanne à manchon mécanique est une vanne multitour, ce qui signifie que le volant (figure 2 étiquetée A) tourne sur plus de 360° lors de l'ouverture et de la fermeture de la vanne. La position normale de la soupape est ouverte (figure 3 étiquetée A). Pendant que le volant tourne, la tige de la vanne (Figure 2 étiquetée B) s'abaisse. Une barre de pincement (Figure 2 étiquetée C) appuie sur la section centrale du manchon de la vanne à pincement jusqu'à ce que le manchon soit fermement pincé (Figure 3 étiquetée B) et que l'écoulement s'arrête. Une autre conception de vanne à pincement mécanique comporte une barre de pincement descendante et une barre de pincement ascendante par le bas (figure 2 étiquetée F).

Les vannes à pincement automatiques fonctionnent à l'aide d'air comprimé, de fluide hydraulique ou d'un solénoïde. Bien que le fluide qui actionne la vanne à manchon diffère légèrement entre les trois types de vannes à manchon automatiques, le résultat est le même. Une vanne à pincement pneumatique utilise de l'air comprimé pour pincer le centre du manchon. Une vanne à pincement hydraulique utilise un fluide hydraulique pour faire la même chose. Enfin, une électrovanne à pincement utilise un courant électrique pour contrôler le mouvement d'un plongeur qui pince le manchon.

Dans les vannes conventionnelles, telles que les vannes à bille et les vannes à guillotine, des particules peuvent être piégées autour de la bille ou du disque et obstruer la vanne. Cependant, le manchon en caoutchouc de la vanne à pincement se referme autour des particules et les emprisonne, ce qui garantit que ces particules s'écouleront dans le système lorsque la vanne à pincement s'ouvrira.

Lorsque la force n'est plus appliquée au manchon en caoutchouc, la propriété de rebond élastique du manchon, associée à la force de l'écoulement en amont, ouvre complètement la vanne. L'ouverture complète de la vanne permet un passage libre du fluide, évitant ainsi le colmatage ou l'obstruction de la vanne. Lorsque le produit abrasif heurte le manchon en caoutchouc de la vanne à pincement, le manchon absorbe l'impact et renvoie son énergie vers le produit. Cette propriété résiliente garantit une usure plus lente et une durée de vie plus longue que les vannes utilisant des surfaces métalliques.

Symbole P&ID de la vanne à manchon

Les deux symboles de la figure 4 sont des versions alternatives du symbole de la vanne à pincement. Les diagrammes de tuyauterie et d'instrumentation (P&ID) utilisent ces symboles. Lisez notre article sur les symboles des vannes pour en savoir plus sur l'interprétation des symboles.

Avantages

Les valves à pincement ont une conception unique qui leur confère les avantages suivants :

1. Idéal pour les milieux abrasifs et corrosifs
2. Trajet d'écoulement rectiligne et absence de colmatage par le média
3. Turbulences et frictions minimales
4. Maintient le support à l'abri de toute contamination
5. Remplacement facile des manchons en caoutchouc et faible coût d'entretien
6. Excellentes propriétés d'étanchéité
7. Ouverture et fermeture rapides
8. Faible consommation d'énergie

Disadvantages

Les quelques inconvénients des vannes à pincement sont les suivants :

1. En raison de la propriété élastomérique du manchon de la vanne à manchon, la vanne n'est pas adaptée aux applications à haute température.
2. La différence de pression élevée peut entraîner l'affaissement ou la déformation du manchon en caoutchouc, ce qui empêche la vanne de s'ouvrir complètement.
3. La valve n'est pas adaptée aux applications sous vide car l'aspiration à l'intérieur de la valve peut entraîner l'effondrement du manchon.

Critères de sélection

Les critères suivants doivent être pris en compte lors de la sélection d'une vanne à manchon pour une application :

1. Matériau :
   1. Le matériau du corps de la vanne doit être léger pour faciliter la manipulation. Le matériau n'a pas besoin d'être compatible avec le support puisqu'ils n'entrent pas en contact.
   2. Le manchon en caoutchouc doit faire l'objet d'une attention particulière car c'est le seul composant qui entre en contact avec le média.
   3. Le matériau du manchon de la vanne à pincement peut être du caoutchouc naturel, du NBR (nitrile), de l'EPDM (éthylène-propylène-diène-monomère), du silicone, du caoutchouc de qualité alimentaire, etc.
   4. Le matériau doit avoir une bonne résistance à l'abrasion pour éviter d'être endommagé par les médias.
2. Pression : Pour éviter un défaut d'ouverture/fermeture, il faut tenir compte des différentiels de pression suivants, comme indiqué dans la figure 5 :
   1. Ouverture : La pression de fonctionnement (Figure 5 étiquetée A) doit être supérieure à la pression de contrôle (Figure 5 étiquetée B). Si la différence de pression n'est pas suffisante, la pression de service ne pourra pas ouvrir le manchon. La pression de contrôle est généralement de 0 bar à l'ouverture.
   2. Clôture : La pression de contrôle doit être supérieure à la pression de fonctionnement. Si la différence de pression n'est pas suffisante, la pression de contrôle ne pourra pas fermer la vanne.

Pression de contrôle maximale = Pression de fonctionnement + Pression différentielle maximale

3. Température : S'assurer que les matériaux de la vanne peuvent résister aux températures de fonctionnement minimales et maximales de l'application.
4. Certification : Certaines applications peuvent nécessiter une certification de sécurité et d'absence de contamination du milieu (par exemple, qualité alimentaire, eau potable, etc.).

Applications

Les applications industrielles utilisent de plus en plus les vannes à pincement en raison de leurs avantages. Parmi les industries utilisant des vannes à pincement, on peut citer

• Industries alimentaires et des boissons : Les vannes à pincement sanitaires ont des manchons en caoutchouc en nitrile, en caoutchouc naturel et en EPDM, qui sont tous approuvés par la FDA pour le contact avec les aliments. De plus, une vanne à pincement effectue des cycles rapides, ce qui augmente considérablement l'efficacité de l'emballage.
• Industrie pharmaceutique : Tout comme l'industrie alimentaire, l'industrie pharmaceutique exige la propreté, ce qui fait des vannes à pincement sanitaires un bon choix.
• Industrie chimique : L'industrie chimique a un large éventail d'applications. Les vannes à pincement peuvent répondre à un grand nombre de ces applications grâce à la variété des matériaux disponibles pour la production de manchons de vannes à pincement.
• Industrie du ciment : Les manchons de vanne à pince en caoutchouc naturel sont suffisamment durables pour résister à l'abrasion du ciment.
• Industrie de la manutention des produits en vrac et solides : Les vannes à pincement offrent la résistance à l'abrasion nécessaire pour traiter les produits en vrac et les solides. L'ouverture complète des vannes empêche les solides de les obstruer.
• Industrie de la céramique : Les vannes à pincement dotées de manchons en caoutchouc renforcé peuvent supporter l'abrasivité extrême d'un flux de céramique.
• Industrie des plastiques : Les vannes à pincement conviennent pour déplacer les granulés et les plumes en plastique, qui peuvent obstruer d'autres types de vannes.
• Industrie des eaux usées : Les vannes à pincement servent de soupapes de décharge et d'arrêt dans l'industrie des eaux usées.

FAQ

Qu'est-ce qu'une vanne à manchon ?

Une vanne à pincement est idéale pour arrêter ou contrôler le débit d'un produit abrasif, granuleux ou corrosif.

Comment fonctionne une vanne à manchon ?

L'actionneur de la valve pousse vers le bas au milieu du manchon pour fermer la valve. Ce pincement emprisonne tout média se trouvant encore au milieu et arrête complètement l'écoulement.

À quoi sert une vanne à manchon ?

Les vannes à pincement conviennent à de nombreuses applications différentes. En particulier, les vannes à pincement sont exceptionnelles pour contrôler et arrêter les flux de fluides abrasifs et solides.