Qu'est-ce qu'une Vanne à opercule ?.
Une Vanne à opercule est un organe d'arrêt qui ouvre ou ferme complètement l'écoulement dans les canalisations. Elle fonctionne avec un élément d'obturation en forme de coin et doit être utilisée exclusivement en position ouverte ou fermée, car des positions intermédiaires peuvent entraîner l'usure du matériau.
Vanne à coin plate / Vanne à coin ovale / Vanne à coin ronde
Les appellations vannes à opercule à coin plat, à coin ovale et à coin rond remontent aux débuts de la construction de vannes. Elles se réfèrent, d'une part, aux longueurs totales : les vannes à opercule à coin plat présentent une longueur totale nettement plus courte (= plate) que les vannes à opercule à coin ovale ou à coin rond. Par le passé, elles ne pouvaient être fabriquées que pour la gamme basse pression en PN 6 jusqu'à un maximum de PN 10. Aujourd'hui, cela est possible pour le secteur de l'eau et des eaux usées jusqu'à PN 25.
D'autre part, les vannes à opercule à coin ovale et à coin rond sont nommées selon la conception de leur corps. En vue de dessus, les vannes à opercule à coin ovale ont une partie supérieure de forme ovale, tandis que les vannes à opercule à coin rond ont une partie supérieure ronde. Les premières vannes à opercule à coin ovale disponibles étaient produites pour la plage de pression moyenne PN 10 et PN 16/25. Dans les paliers de pression supérieurs, à partir de PN 25, le sommet de l'opercule a dû être conçu de façon plus robuste, c'est pourquoi on s'est écarté de la forme ovale habituelle et a adopté une partie supérieure ronde.
L'étanchéité de ces vannes est assurée par un élément d'obturation en forme de coin – d'où le nom de vanne à coin. (voir aussi les types de coins d'obturation)
Les vannes à coin peuvent, en raison de leur conception, être parcourues par l'écoulement dans les deux sens et assurent l'étanchéité des deux côtés. Cependant, elles ne conviennent pas à la régulation et sont utilisées uniquement comme vannes d'arrêt en position ouverte ou fermée (On/Off). En positions intermédiaires, la cale d'étanchéité se met à vibrer, provoquant des turbulences et une usure accrue des matériaux sur la cale, le corps et les surfaces d'étanchéité.
Vanne à opercule.
Conception ovale Conception circulaire
Broche interne / externe
Broche interne (non montante),
avec étanchéité métallique.
Broche interne
Aujourd'hui, les coulisseaux avec broche interne sont les plus utilisés, la partie filetée de la broche étant située dans le boîtier du coulisseau. Cette conception compacte permet une partie supérieure de faible hauteur et la fabrication est plus rentable que pour des coulisseaux à broche extérieure.
Lorsque la broche est actionnée, elle s'engage dans le filetage du coin d'obturateur. Cela entraîne le coin d'obturateur vers le haut dans la partie supérieure du coulisseau et ouvre le coulisseau. En tournant dans le sens inverse, le coulisseau se referme.
L'étanchéité de la broche peut être réalisée en option au moyen d'une boîte d'étanchéité réglable ou par plusieurs joints toriques pratiquement sans entretien.
Les vannes à opercule dotées d'une broche interne ne conviennent que pour des liquides et des gaz non agressifs. Comme le filetage de la broche se trouve dans l'écoulement du fluide, l'utilisation de milieux agressifs peut entraîner une contamination et, par la suite, le "grippage" du filetage.
Broche externe
Dans les vannes à Broche externe, la partie filetée de la tige de la vanne ne se trouve pas à l'intérieur du corps, mais au sommet, à l'extérieur de la partie supérieure de la vanne. La partie lisse de la Broche est située à l'intérieur du corps et est reliée par entraînement à l'opercule de la vanne. L'écrou de la Broche est monté dans ce qu'on appelle l'attache bloc au-dessus du corps de la vanne. Lors de l'actionnement de la vanne, l'écrou de la Broche est mis en rotation, « tirant » la Broche, y compris l'opercule, vers le haut, et la vanne s'ouvre.
L'avantage par rapport aux vannes à Broche interne est qu'elles conviennent également aux milieux agressifs. Tant le filetage de la Broche que le système d'étanchéité de la Broche (gland) se trouvent en dehors de l'écoulement du fluide, ce qui signifie que le « grippage » du filetage de la Broche est presque exclu.
La position de la Broche peut également indiquer rapidement si la vanne est ouverte ou fermée.
Broche externe (montante),
étanchéité métallique
Broche montante / Broche non montante
Broche montante = toujours externe, voir ci‑dessus
Broche non montante = toujours interne, voir ci‑dessus
Types de coins d'obturation
Coin rigide
L'élément d'obturation d'une Vanne à opercule est en forme de coin et se compose généralement de deux plaques assemblées.
Si les deux plaques de coin sont solidement reliées (soudées), elles sont complètement immobiles, et nous parlons alors de Coin rigide. Les deux faces du coin et les « contre‑pièces » dans le corps, les sièges du corps, doivent être usinées très précisément et de façon plane afin d'assurer une étanchéité sûre de la vanne vis‑à‑vis du fluide.
Dans les petites vannes à opercule inférieures à DN 40 et dans les très grandes vannes, le Coin rigide est généralement réalisé d'une seule pièce (matériau forgé, moulage). Il est particulièrement lourd et encombrant pour les grands diamètres nominaux, et donc proportionnellement coûteux.
Coin flexible (Flexi-Wedge)
Dans le coin flexible (Flexi-Wedge), les deux plaques du coin ne sont pas rigidement reliées mais seulement connectées par un pont au centre. Cela permet aux deux demi-plaques d'être élastiques (flexibles) dans certaines limites et de s'adapter ainsi plus précisément aux sièges du corps de la vanne. L'étanchéité obtenue est sensiblement plus élevée que celle d'une vanne à coin rigide.
En raison de ses bonnes propriétés d'étanchéité et de son faible poids, les vannes sont aujourd'hui généralement fabriquées avec un coin flexible (Flexi-Wedge). Les exceptions incluent les vannes à joint souple, utilisées principalement dans le secteur de l'eau / des eaux usées. Dans ces vannes, le coin rigide est entièrement vulcanisé avec du NBR ou de l'EPDM, atteignant un niveau élevé d'étanchéité.
Coin à double plaque
Les deux plaques d'étanchéité sont reliées de manière mobile l'une à l'autre, par exemple par des segments sphériques ou des coquilles sphériques, ou via un mécanisme à ressort. Étant auto-alignantes, elles permettent d'obtenir un haut degré d'étanchéité, et les vannes peuvent être ouvertes et fermées avec moins d'effort. En raison du processus de fabrication élaboré et coûteux, les vannes à opercule à double plaque sont presque exclusivement utilisées pour des applications haute pression dans les centrales électriques en tant que vannes d'arrêt principales à la sortie principale de vapeur ou au niveau des générateurs de vapeur.
Vannes à opercule à joint métallique
Les Vannes d'arrêt classiques sont très polyvalentes : pour des milieux liquides et gazeux, ainsi que pour des milieux contaminés par de la poussière ou des particules dures, pour des milieux agressifs ou abrasifs, dans des applications à haute température et haute pression. Bien entendu, les matériaux utilisés et la conception (Broche interne / externe) doivent être adaptés au fluide de service correspondant.
Dans toutes les Vannes à opercule à joint métallique, les sièges/anneaux d'étanchéité dans le corps et sur le coin sont fabriqués en matériaux métalliques. Pour obtenir une capacité d'étanchéité supérieure, une meilleure résistance à l'abrasion et/ou une résistance à la corrosion, des anneaux d'étanchéité en divers matériaux peuvent être utilisés.
Un inconvénient majeur des Vannes à opercule à joint métallique est que les impuretés présentes dans le fluide (p. ex. sable, calcaire) se déposent dans la partie inférieure du corps (la poche de la vanne). Ces dépôts peuvent empêcher le coin de se fermer complètement, ce qui entraîne alors une fuite.
Siège Stellite
Stellite™ est un alliage dur à base de cobalt-chrome et sert de protection contre de fortes sollicitations d'usure causées par le fluide de procédé. Dans la vanne à opercule, les portées du boîtier et, le cas échéant, le coin et la broche sont revêtus de Stellite lorsqu'ils sont exposés à des milieux agressifs ou à de la vapeur surchauffée. Sans protection, des matériaux standard tels que 1.4021 ou 1.4571 ne résisteraient pas longtemps à de telles sollicitations élevées. Ce revêtement peut être appliqué par soudage par recouvrement ou par projection thermique.
À joint souple, Coin rigide,
Broche non montante
Vannes à opercule à joint souple
Les vannes à opercule à joint souple sont principalement utilisées dans le domaine de l'eau et des eaux usées. Comme la broche est étanchéifiée sans entretien par des joints toriques, les vannes à opercule à joint souple conviennent également pour une utilisation avec des gaz (gaz naturel, biogaz).
Contrairement aux vannes à opercule à joint métallique classiques, elles présentent un passage lisse et intégral sans poche de vanne. Cela offre l'avantage que les vannes sont compatibles avec le passage d'un pig et que la canalisation peut être complètement nettoyée si nécessaire. Un "pig" est un dispositif de nettoyage ou d'inspection qui est poussé à travers la canalisation à l'aide de la pression.
Un autre avantage est la grande étanchéité des vannes dans le passage. Le coin de la vanne est vulcanisé avec du NBR ou de l'EPDM, atteignant une étanchéité selon DIN EN 12 266-1, taux de fuite A ! De plus, ces vannes sont conditionnellement adaptées au vide.
En raison du revêtement en caoutchouc, les vannes à opercule à joint souple ne conviennent pas aux températures élevées, aux fortes pressions de service ni aux milieux abrasifs. Comme toutes les vannes à opercule, elles conviennent uniquement pour l'isolement d'une canalisation, et non pour la régulation du fluide de procédé.
Couvercle vissé / soudé
Il s'agit de la manière dont le corps de la Vanne à opercule est relié à la partie supérieure.
Dans le cas d'un Couvercle vissé, comme son nom l'indique, le corps et la partie supérieure sont vissés ensemble. La connexion est amovible, ce qui permet d'entretenir ou de remplacer à tout moment les composants internes de la vanne à des fins de maintenance ou de réparation.
Si une vanne est difficile d'accès ou doit être installée sous terre, on utilise généralement la variante à Couvercle soudé. Cela empêche le desserrage indésirable des vis du couvercle, par exemple en raison de vibrations pendant le fonctionnement, de la dilatation thermique, de l'usure du joint du couvercle, etc., et garantit l'étanchéité vers l'extérieur. En cas de réparation ou de maintenance, toutefois, le raccord doit être complètement retiré de la canalisation et la connexion du couvercle doit être séparée en atelier.
Types d'entraînement
Le type d'entraînement classique pour les vannes à opercule est le volant. La norme internationale veut que la vanne à opercule soit fermée en tournant le volant dans le sens des aiguilles d'une montre et ouverte en le tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
De plus, les types d'actionnement suivants sont disponibles :
Réducteur avec volant :
Si les forces d'actionnement requises sont trop élevées, on peut utiliser un réducteur avec volant.
Levier à fermeture rapide :
Au lieu du volant, un palier avec un levier est fixé à la partie supérieure de la vanne à opercule ; tirer vers le haut ouvre brusquement la vanne à opercule, tandis qu'en poussant le levier vers le bas on la ferme.
Roue à chaîne :
Si la vanne à opercule est installée en hauteur, une roue à chaîne peut être utilisée pour l'actionnement. Une chaîne est passée sur la roue à chaîne et fixée par une bride de guidage pour éviter qu'elle ne tombe. En tirant sur la chaîne, la vanne à opercule peut être ouverte ou fermée depuis le sol.
Clé d'actionnement :
Au lieu du volant, un carré est fixé à l'extrémité de la broche de la vanne à opercule. La vanne à opercule peut alors être actionnée avec une clé à molette ou (lorsqu'elle est installée sous terre) depuis le dessus avec une clé en T.
Vannes actionnées automatiquement
Entraînements électriques :
Les actionneurs électriques peuvent être précisément adaptés aux exigences de la vanne et peuvent être alimentés, au choix, en courant triphasé, en courant alternatif ou en courant continu. Bien qu'ils soient coûteux à l'achat, ils ont une longue durée de vie et n'entraînent que de faibles coûts d'entretien (installation facile, pas de consommation d'énergie pendant les pauses de commutation, maintenance aisée). Les temps de commutation peuvent être choisis de manière variable en fonction de l'application, d'environ 20 secondes à plusieurs minutes.
Actionneurs pneumatiques :
Ils fonctionnent à l'air comprimé, sont moins chers que les entraînements électriques, ont des temps de commutation courts et sont faciles d'entretien. Cependant, une alimentation en air comprimé et une électrovanne pour la commande sont nécessaires.
On distingue des actionneurs pneumatiques à double effet et à simple effet.
À double effet, cela signifie que l'actionneur nécessite de l'air comprimé pour ouvrir la vanne et aussi pour la fermer.
À simple effet, cela signifie que l'air comprimé est nécessaire soit pour ouvrir, soit pour fermer. Le retour s'effectue alors automatiquement via un ressort.
Actionneurs hydrauliques :
Le même principe que pour les actionneurs pneumatiques. Cependant, ces actionneurs sont alimentés par de l'huile ou des liquides à base d'eau (peu inflammables).
Vannes à opercule actionnées à distance
Les vannes à opercule ne peuvent pas toujours être actionnées directement sur le site d'installation, par ex. lorsqu'elles sont posées dans un regard, sous l'eau ou enfouies. L'actionnement est alors effectué manuellement via une tige d'actionnement ou une rallonge filetée, ou bien par un entraînement électrique, pneumatique ou hydraulique. Selon les conditions structurelles, il peut être nécessaire d'installer en outre des déviations avec deux ou plusieurs joints universels ou rotules, ainsi qu'une colonne verticale munie d'un volant ou d'un entraînement.
Ensemble d'installation
Les conduites d'eau et d'eaux usées, ainsi que leurs vannes à opercule, sont souvent installées sous terre. Pour actionner les vannes à opercule, on utilise un Ensemble d'installation. L'Ensemble d'installation se compose d'une tige d'extension solidement reliée à la broche de la vanne à opercule. Pour protéger contre la contamination par les eaux de percolation et le sol environnant, la tige est recouverte d'un tuyau en PE. L'extrémité supérieure de l'extension est munie d'une clé carrée dite clé en T, qui sert à actionner la vanne à opercule. Un couvercle de regard assure la fermeture au niveau du sol ainsi que l'indication visible de l'Ensemble d'installation situé en dessous.
Souhaiteriez-vous une consultation personnalisée ?
Contact direct
Avez-vous des questions concernant nos produits ou services ? Souhaitez-vous une Consultation personnelle sur un sujet précis ? N’hésitez pas à nous contacter directement ! Nos experts sont là pour vous et se réjouissent de pouvoir vous aider.