Les vannes sont des dispositifs mécaniques conçus pour contrôler l’écoulement d’un fluide en phase liquide ou gazeuse. Il en existe différents types : les vannes d’arrêt, les vannes de contrôle et les vannes spéciales sont les principales catégories. Quelles sont les caractéristiques à prendre en compte lorsqu’on doit choisir une vanne ?
Vannes d’arrêt, de contrôle et spéciales
La vanne d’arrêt doit son nom au fait qu’elle intercepte le flux. Elle ne permet donc que le passage complet du fluide ou son arrêt, sans possibilité de réglages intermédiaires. Ce type de vanne industrielle est utilisé, par exemple, pour isoler des composants qui ne sont activés que dans certaines circonstances ou qui font l’objet d’une maintenance. Cette catégorie comprend les vannes suivantes : vanne à cône tronqué, vanne à boisseau sphérique, vanne à disque, vanne à membrane et robinet-vanne. D’autre part, les vannes de régulation, comme leur nom l’indique, permettent de régler le débit ou la pression du fluide au moyen de bouchons qui peuvent prendre n’importe quelle position intermédiaire. Ce type de vanne comprend les vannes à disque, à membrane, à diaphragme, à clapet, à aiguille et vanne papillon.
Les soupapes spéciales comprennent les clapets anti-retour et les modèles à soupape de sûreté. Ces dernières sont principalement utilisées pour éviter la surpression dans les systèmes, mais aussi pour protéger les membranes des pompes. Le clapet anti-retour, en revanche, permet au fluide de s’écouler uniquement dans le sens souhaité. Le dispositif est conçu de manière à interrompre mécaniquement le fluide lorsqu’il s’écoule dans le sens opposé à celui souhaité. Ils sont généralement utilisés pour empêcher le reflux de fluides dans le système. Ces vannes sont notamment utilisées pour protéger les pompes ou les compresseurs lorsqu’ils sont arrêtés.
Principaux composants d’une vanne
Les principaux composants des différents types de vannes hydrauliques sont les suivants :
Corps de vanne : structure contenant les parties internes de la vanne, généralement en métal ou en plastique selon l’application.
Capuchon de valve : c’est la partie qui entoure la tige et détermine l’étanchéité.
Orifices de vanne : représentent l’entrée et la sortie de la vanne où se produit le passage du fluide. On utilise généralement des vannes à deux orifices, mais il existe des vannes comportant jusqu’à 20 orifices.
Actionneurs de vannes : les vannes peuvent être commandées manuellement ou automatiquement grâce à des mécanismes spéciaux actionnés par des manivelles ou des actionneurs hydrauliques ou pneumatiques.
Obturateur de valve : ce composant à l’intérieur du corps de la vanne est un obstacle mobile qui contrôle le débit et définit à la fois la géométrie et les mouvements et joue donc un rôle fondamental dans la détermination du type de vanne requis.
Sièges de soupape : il s’agit de la zone interne du corps de la soupape dont le contact avec l’obturateur assure l’étanchéité du fluide.
Tige de vanne : elle transmet le mouvement entre l’actionneur et le volet. Le mouvement transmis peut être linéaire ou rotatif, selon la géométrie de la fiche.
Choix des types de vannes
Le premier paramètre à prendre en compte lors du choix d’une vanne est le type de clapet car il détermine la courbe caractéristique de la vanne, c’est-à-dire la variation du débit en fonction de la course du clapet. Il existe trois types de bouchons différents : caractéristique linéaire, caractéristique à pourcentage égal et ouverture rapide.
Dans le cas du bouchon à ouverture rapide, l’augmentation du débit se produit presque exclusivement dans la première partie de l’ouverture du bouchon, après quoi de nouvelles augmentations de la course entraînent des augmentations de débit presque négligeables. Il est généralement utilisé pour des services de contrôle et d’arrêt complets.
Avec le clapet de vanne linéaire, la linéarité est obtenue entre la course du clapet et le débit, qui est proportionnel au degré d’ouverture de la vanne. Les clapets à caractéristiques linéaires sont utilisés lorsque la pression différentielle ne varie pas de manière significative ou dans des procédés avec des variations de débit limitées.
Dans le cas d’un bouchon à pourcentage égal, des augmentations égales de la course d’ouverture correspondent à un pourcentage constant d’augmentation du débit à la même pression différentielle. Par conséquent, la vanne délivre la majeure partie de son débit dans la dernière fraction d’ouverture.
Critères de sélection d’une vanne
Les bouchons à pourcentage d’équipement sont utilisés dans les applications où la perte de pression du fluide est principalement absorbée par le système et où seul un faible pourcentage de celui-ci reste disponible dans la vanne. Ils sont également recommandés lorsque le débit est fortement variable ou que la pression différentielle dans la vanne subit de fortes fluctuations. Il est généralement utilisé dans les systèmes thermiques pour mélanger des fluides à différentes températures, ou couplé à un échangeur pour linéariser la courbe puissance-débit thermique.
