Vannes à siège incliné - Leur fonctionnement

Vanne à siège incliné - Comment elle fonctionne

exemples de vannes à piston à siège incliné

Figure 1: Vannes à siège à angle commun

Les vannes à siège incliné sont des vannes à piston 2/2 voies à actionnement pneumatique. L'actionneur à piston fournit un mouvement linéaire pour soulever le joint de son siège. Le siège étant positionné sous un angle, l'écoulement est peu entravé en position ouverte, ce qui permet d'obtenir un excellent débit et une faible perte de pression. Ils sont utilisés pour réguler le débit de liquides, de gaz, de vapeur, de vide et même de fluides agressifs. Ils peuvent également fonctionner avec des températures élevées et des fluides à haute viscosité, même sous des pressions différentielles nulles. Leur conception robuste fait des vannes à siège incliné un choix populaire pour les applications difficiles et elles ont une durée de vie très élevée. Ils constituent donc d'excellentes alternatives à long terme aux robinets à bille. Ces vannes sont également des alternatives appropriées aux électrovannes, en particulier pour les fluides contaminés et visqueux où les électrovannes typiques échoueraient. Ils peuvent fonctionner selon une configuration à simple ou double effet, ce qui a une influence sur sa pression nominale. Elles peuvent également être conçues pour être actionnées manuellement ou électriquement, mais dans cet article, nous parlerons des vannes pneumatiques à siège incliné.

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Construction et conception

Leur construction robuste est similaire à celle des robinets à soupape, mais ils utilisent une soupape à siège incliné actionnée par un piston et un ressort de fermeture. Le corps est normalement coulé ou forgé sous pression en une seule pièce. Un bouchon est raccordé à l'extrémité du piston qui repose sur des sièges en PTFE. Le piston est conçu pour se rétracter davantage du siège, offrant ainsi un débit maximal. Ils peuvent être normalement fermés (NC), normalement ouverts (NO) ou à double effet. L'actionneur à piston est livré avec des orifices filetés ou avec des orifices NAMUR qui permettent le montage direct d'électrovannes de type NAMUR.

vue en coupe d'une vanne à siège incliné

Figure 2: Vue en coupe d'une vanne à siège incliné.

Souvent, la tête de l'actionneur peut être tournée à 360° pour permettre un positionnement optimal des conduites d'air et d'électricité dans les endroits exigus. Le corps de la vanne est généralement en laiton ou en acier inoxydable. Les types de connexion comprennent le filetage, le serrage ou la soudure. En général, un indicateur visuel sur le dessus du piston indique si la vanne est ouverte ou fermée.

Principe de fonctionnement

Les vannes à siège incliné sont actionnées pneumatiquement, c'est-à-dire que la pression d'air est utilisée pour contrôler l'actionneur à piston, qui soulève le clapet de la vanne de son siège. Les vannes normalement fermées (NF) ont généralement la vanne fermée dans des conditions non pressurisées et utilisent un ressort pour ramener la vanne à l'état de repos. Les vannes normalement ouvertes (NO) ont l'ouverture de la vanne toujours ouverte à moins que la pression de l'air n'agisse pour la fermer. Une vanne NO peut être obtenue si le ressort est placé sur le côté opposé de l'actionneur à piston. Les vannes à double effet peuvent être utilisées pour gérer le débit dans les deux sens. Ces valves n'ont pas de ressort et dépendent de l'air d'alimentation pour déterminer la position de la valve. Ces configurations influencent la pression nominale de la vanne. L'écoulement vers le haut et sous la vanne (provoquant l'ouverture de la vanne) réduit l'effet de coup de bélier mais réduit la pression de service maximale de la vanne de 50% en général. Cependant, l'installation d'un ressort de rappel puissant permettra d'augmenter la pression de travail, mais un actionneur plus grand sera nécessaire pour surmonter cette force de ressort accrue. Lorsque le débit dépasse le siège (ce qui entraîne la fermeture de la vanne), une pression de service complète est atteinte et les coups de bélier peuvent être réduits en limitant le débit de l'alimentation en air comprimé.

Commande de la vanne à siège incliné avec une électrovanne

Normalement, une électrovanne à trois voies est utilisée pour faire fonctionner les vannes à siège incliné NC ou NO. Ces vannes à siège incliné ont un seul orifice de connexion à la chambre du piston. L'électrovanne contrôle si la chambre est pressurisée ou ventilée. Les vannes à siège incliné à double effet ont deux orifices de raccordement et ne peuvent pas être commandées par une seule vanne à trois voies. Ils peuvent être contrôlés par une électrovanne à cinq voies qui peut pressuriser un port tout en ventilant l'autre, et vice versa.

Application

Ces vannes peuvent être utilisées pour assurer des millions de cycles de fonctionnement dans des applications exigeantes telles que la vapeur, l'eau et les milieux agressifs. Ils conviennent parfaitement aux applications sous vide et peuvent être utilisés dans des applications à action rapide jusqu'à 1000 cycles par heure avec une durée de vie prévue de plus de 10 millions de cycles. Ils sont utilisés dans de nombreuses industries, notamment dans les secteurs de l'alimentation et des boissons, de la chimie, du pétrole et du gaz, de l'eau et des eaux usées, etc.

Sélection d'une vanne à siège incliné

Raccords d'extrémité et taille de la ligne

Les vannes à siège incliné sont disponibles dans une large gamme de tailles et de raccords d'extrémité. Les vannes les plus couramment disponibles ont des dimensions allant de 1/2" à 3" de filetage BSP ou NPT. Certains fabricants proposent des options de brides. Le diamètre nominal (DN) du siège de la vanne aide à sélectionner la bonne taille, mais la plupart des fabricants spécifient la valeur Kv, qui est un paramètre plus fiable pour sélectionner la taille appropriée. La valeur Kv est une mesure du débit de l'eau pour une chute de pression de 1 bar. Si les caractéristiques du milieu, les pressions et la valeur Kv sont connues, le débit peut être calculé à l'aide d'une formule. À l'aide de notre calculateur de dimensionnement des vannes, il est facile de déterminer la valeur Kv minimale requise pour votre application. L'utilisation de la bonne taille de vanne facilite un débit élevé et efficace avec moins de risques d'usure et de fuites.

Température de fonctionnement, pression et propriétés des matériaux

En général, la pression de service maximale se situe dans une fourchette de 5 à 20 bars. Il faut non seulement tenir compte de la pression du fluide, mais aussi de la pression (plage) du circuit d'air comprimé. Ils peuvent supporter des températures allant jusqu'à 200 °C grâce à un joint en PTFE (téflon). Parmi les autres matériaux d'étanchéité, citons le NBR (caoutchouc nitrile-buna), le FKM (Viton) et l'EPDM, qui ont généralement une température nominale inférieure. La température et la pression nominales sont également influencées par le matériau du boîtier. Les matériaux typiques des boîtiers sont le bronze, l'acier inoxydable 314 ou 316, le laiton, le plastique et le bronze à canon. Parmi ces matériaux, l'acier inoxydable offre la meilleure résistance à la corrosion et la meilleure solidité du matériau. Par conséquent, la plupart des vannes à siège incliné pour haute pression ou haute température ont un boîtier en acier inoxydable avec des joints en PTFE. Le logement du piston peut être fabriqué dans le même matériau que le corps de la vanne, mais certains ont un logement en plastique à la place pour économiser du poids ou des coûts de production.

Conclusions

Le principal avantage de la configuration à siège incliné est que, par rapport aux autres types de vannes, elle permet d'obtenir un débit élevé avec une faible perte de pression. Parmi les autres avantages, citons l'élimination des coups de bélier et la résistance au refoulement. Les robinets à siège incliné constituent donc une alternative économique aux robinets à boisseau sphérique tout en offrant une durée de vie plus longue. Différents paramètres, tels que ceux mentionnés ci-dessus, doivent être pris en compte pour le bon choix d'une vanne à siège incliné. Le matériau choisi pour la vanne doit également être compatible avec le fluide qui circule dans la vanne.

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