vanne à diaphragme

Dans presque tous les systèmes de tuyauterie, les vannes constituent un dispositif technique de base.  Ces dispositifs mécaniques/électromécaniques contrôlent le débit du fluide et existent dans de nombreuses variantes spécifiques. Il existe de nombreux fabricants de vannes à diaphragme qui fournissent des vannes adaptées à vos besoins. Comme cet article se concentre sur la vanne à diaphragme, nous pouvons examiner ce qu’elle est, comment elle fonctionne et les différentes formes disponibles. Cette analyse pourrait aider à déterminer si les vannes à diaphragme peuvent être utiles et comment choisir la version appropriée pour le besoin. 

Vanne à diaphragme

Qu’est-ce qu’une vanne à diaphragme ?

Une vanne à diaphragme est un type particulier de vanne d’arrêt et est bidirectionnelle par nature. Elle est structurellement distincte des vannes ordinaires. Comme son nom l’indique, le diaphragme est l’élément d’ouverture et de fermeture d’une vanne à diaphragme. Il est constitué d’un matériau souple/flexible, élastique, non corrosif et non perméable, tel que le caoutchouc et le plastique, qui sépare le fluide à l’intérieur de la cavité du corps de la vanne de la cavité du couvercle et de l’élément moteur, ce qui empêche la contamination du fluide de travail et la corrosion des pièces de fonctionnement.

Les vannes à diaphragme peuvent être utilisées pour les applications à basse pression, basse température, corrosives et pour les matériaux en suspension. Elles bénéficient de la simplicité de la construction, d’une étanchéité forte et positive, d’une résistance à la corrosion et d’une faible résistance aux fluides. Comme il n’y a pas de chemin de fuite dans la construction, ces vannes sont considérées comme étanches, cette fonction rend la vanne inestimable lorsque la fuite à l’intérieur ou à l’extérieur du dispositif ne peut être acceptée. Tous ces avantages rendent la vanne à diaphragme populaire et adaptée à de nombreuses applications.

Comment fonctionne la vanne à diaphragme ?

Le fonctionnement d’une vanne à diaphragme est aussi simple que celui d’une vanne à pincement. Une membrane élastique et résiliente est fixée au compresseur au moyen d’un goujon moulé. Lorsque l’opérateur souhaite que la vanne soit fermée, l’actionneur est pressé et/ou tourné et la membrane est forcée dans le bord du fichu ferme, fermant la vanne.

Le compresseur est déplacé de haut en bas de la tige de la vanne. Ainsi, lorsque le compresseur est soulevé, la membrane se soulève. La membrane est poussée dans le fond incurvé ou par le déversoir, selon le type de construction, lorsque le compresseur est abaissé.

Types de vanne à diaphragme

Il existe principalement deux types de vannes à diaphragme : à déversoir et à passage direct. Ces vannes fonctionnent de la même manière, mais la forme de leur corps, leur membrane et leur application varient. Pour rendre les robinets à membrane acceptables pour des utilisations corrosives, l’intérieur du corps et les brides d’extrémité doivent être revêtus. Divers matériaux de revêtement peuvent être utilisés, en fonction des exigences.

Selon la structure du corps :

• Vanne à diaphragme de type filaire.

Les conceptions les plus courantes sont les vannes à diaphragme de type déversoir. La configuration lèvre surélevée/selle pour un contrôle limité du débit est idéalement adaptée et peut fuir en toute sécurité grâce au couvercle sur le diaphragme et l’actionneur. Cette conception est adaptée aux gaz et aux liquides nocifs ou corrosifs, car ce couvercle empêche toute rupture de la membrane. Le déversoir est un élément intégré au corps de la vanne. Le déversoir sert de siège à la vanne pour comprimer la membrane afin d’éviter les surpressions. Le corps incliné draine souvent naturellement cette vanne, bien que cela puisse se produire dans les deux sens et que, dans certaines utilisations, cela ne soit pas souhaitable. En général, ce type de vanne à diaphragme est fabriqué en grandes dimensions. Le déversoir surélevé diminue la quantité de mouvement du diaphragme de la position complètement ouverte à la position complètement fermée, diminuant ainsi la quantité de déformation et de contrainte dans le diaphragme. La vanne à déversoir est souvent utilisée pour les fluides lisses et homogènes, car les boues visqueuses et les sédiments peuvent s’accumuler de part et d’autre de la selle. On les trouve le plus souvent dans des processus tels que les applications alimentaires/chimiques, le traitement du gaz, les applications corrosives et l’eau.

• Vanne à diaphragme à passage direct.

Le robinet à membrane à passage direct est similaire en apparence aux types de déversoirs, mais il ne comprend pas la selle typique et a plutôt une voie droite. Habituellement, leurs membranes sont plus compactes et permettent un passage sur une plus grande distance, puisque le fond même de la vanne doit être touché. Lorsque la vanne à passage direct est ouverte, pour un débit maximal dans toutes les directions, la membrane se soulève haut. Lorsque la vanne est fermée, même en présence de matériaux grossiers ou fibreux dans la conduite, le diaphragme est étanche pour une étanchéité positive. Ces vannes doivent également être réparées car, en raison de leurs membranes plus compactes, leur durée de vie est normalement plus courte que les conceptions de type déversoir. Pour les boues, les huiles visqueuses et d’autres conditions, où le blocage doit être minimisé, les vannes à membrane à passage direct sont souvent utilisées. Dans l’industrie des boissons, le type de vanne à passage intégral est le plus couramment utilisé. Il permet un nettoyage à la brosse à bille, sans ouvrir ou retirer la vanne de la ligne, avec de la vapeur ou de la soude caustique. Ils conviennent également aux régimes d’écoulement bidirectionnels puisqu’il n’y a pas de selle pour éviter la transition soudaine entre l’entrée et la sortie.

Vanne à diaphragme à passage direct

• Par actionneur.

Il faut décider du type d’actionnement à utiliser pour fermer et ouvrir la vanne ; cela dépend de la force du débit et de la structure plus large dont la vanne est un composant. Les actionneurs manuels, les solénoïdes électriques, les actionneurs pneumatiques, thermiques, hydrauliques et les actionneurs plus modernes du mécanisme de commande fournissent des types d’actionnement.

Avantages de la vanne à diaphragme :

• Les vannes à diaphragme peuvent également être utilisées pour le service d’étranglement. Grâce à la large zone de fermeture le long du banc, les caractéristiques de l’étranglement sont celles d’une vanne à ouverture rapide.
• Une vanne à diaphragme de type déversoir convient pour la régulation de petits débits.
• Elle offre une forte résistance chimique grâce à la gamme de revêtements disponibles.
• Les vannes à diaphragme sont particulièrement idéales pour le traitement d’huiles corrosives sans contamination, de boues fibreuses, de fluides toxiques ou d’autres fluides.
• La fonction de travail d’une vanne à diaphragme n’est pas exposée au fluide à l’intérieur de la canalisation. Pour perturber le mécanisme de fonctionnement, les fluides collants ou visqueux ne peuvent pas pénétrer dans le chapeau.
• De nombreux fluides susceptibles d’obstruer, d’éroder ou d’abîmer les pièces de fonctionnement de tout autre type de vanne traverseront la vanne à diaphragme sans causer de problème. Inversement, les lubrifiants utilisés par le mécanisme de fonctionnement ne peuvent pas contaminer le fluide géré.
• Il n’y a pas de glandes d’emballage à protéger et aucun risque de fuite de la tige dans les vannes.

Inconvénients de la vanne à diaphragme :

• Le déversoir empêche la conduite de se vider complètement.
• Les températures et les pressions de travail du matériau du diaphragme sont réduites. Les pressions sont généralement limitées à 200 psi et les températures à 400 F (204 C).
• Le diaphragme peut également diminuer la pression hydrostatique.
• Le diaphragme peut subir une corrosion lorsqu’il est utilisé de manière intensive dans des services d’étranglement extrêmes contenant des impuretés.
• Les robinets à membrane sont limités aux petites tailles, généralement de 1⁄2 à 12 NPS (DN 15 à 300).

Guide de sélection des robinets à membrane. 

Les robinets à membrane n’ont pas de conception spécifique à l’industrie ; ainsi, déterminer le robinet correct pour votre application pourrait être délicat. Cette partie comprendrait quelques descriptions cruciales des critères à définir. Notez que cette liste n’est pas exhaustive, mais qu’elle devrait au moins guider les ingénieurs ou un fabricant de vannes à diaphragme dans la bonne direction.

• Taille de la vanne : Comme ces vannes sont utilisées dans des applications d’étranglement, leur taille a des effets majeurs sur le fluide. Tout d’abord, il faut calculer la quantité souhaitée de fluide de traitement à travers le dispositif pour déterminer la taille correcte de la vanne. Cela implique de comprendre le débit du fluide, sa gravité/viscosité particulière et le débit optimal. Ensuite, il faut mesurer les températures et les pressions d’entrée/sortie optimales, ainsi que le potentiel souhaité de la vanne et les forces qu’il faudrait exercer pour obstruer le flux. Le rapport correct entre le diamètre intérieur et extérieur de votre vanne peut alors être calculé à l’aide de tableaux.
• Plage de chute de pression : Quelle est la réduction optimale de la pression à travers la vanne ? Assurez-vous que cette valeur est définie, ou si vous n’êtes pas sûr, choisissez un pourcentage suffisamment important pour ajuster le débit du fluide. Déterminez ensuite les pressions que la vanne rencontre lors du fonctionnement de l’appareil afin de pouvoir choisir une vanne qui supporte toute la gamme.
  Actionnement requis : En utilisant la partie précédente, prédisez quel type de diaphragme serait le plus utile pour votre fluide de traitement. Décidez ensuite si le corps et la tige seront révélés au fluide ou si ces composants doivent être isolés.
• Extrémités de raccordement : Déterminez la relation entre la vanne et votre système ; cela peut prendre la forme d’un filetage de base, de joints soudés, de brides et/ou d’autres procédures de sélection spécifiques à l’application. Ensuite, évaluez les propriétés optimales du matériau de la vanne afin que le flux de fluide n’affecte pas négativement le fonctionnement de la vanne. Par exemple, les fluides hautement corrosifs nécessitent des matériaux qui ne se dégradent pas dans des conditions caustiques, comme l’acier inoxydable, le bronze et d’autres métaux. Enfin, décidez de toutes les autres caractéristiques, telles que l’unité, les indications d’emplacement, les mesures de sécurité, et plus encore pour permettre à votre vanne de mieux fonctionner pour votre projet.

Où la vanne à diaphragme est-elle utilisée ?

Une vanne à diaphragme est bon marché, efficace et disponible dans une variété de modèles, ce qui lui permet d’être utilisée dans de nombreuses applications. Voici quelques-unes des industries où elle peut être utilisée :

• Les usines de traitement de l’eau.
• L’industrie pharmaceutique.
• Les usines de transformation alimentaire.
• Les centrales électriques.
• Services de vide.
• Applications sujettes à la corrosion.

Comment installer une vanne à diaphragme.

• Retirez tout le matériel d’emballage de la vanne. Avant l’installation, vérifiez l’absence de contaminants et de corps étrangers dans la conduite et, si nécessaire, nettoyez-la.
• La vanne peut être installée à n’importe quel endroit. Il faut veiller à ce que l’accès au robinet soit possible dans les deux sens pour l’entretien. Lorsque le robinet est monté en plein champ, il doit être protégé de l’impact direct des intempéries sur le site.
• Lors de l’installation du robinet, l’espace entre les brides de la canalisation doit être d’au moins 20 mm sur toute la longueur du robinet, afin de ne pas affecter les bandes de fonctionnement et de permettre l’installation des joints d’étanchéité. Il est recommandé d’utiliser des joints en caoutchouc renforcé d’acier pour les brides, ce qui est critique pour les brides à emboîtement.
• Les contre-brides de la tuyauterie doivent être plan-parallèles et concentriques. Les boulons de liaison doivent être fixés de manière similaire en croix (sans tension).
• La tuyauterie ne doit pas être surélevée par rapport à la vanne par quelque moyen que ce soit. Pour les fluides corrosifs, des joints plats doivent être utilisés conformément à la norme DIN 2690.

Maintenance de la vanne à membrane :

• Toutes les conduites haute pression doivent être abaissées et protégées contre toute remise en marche avant de commencer les travaux de maintenance ! Une fois les travaux de réparation terminés, il faut vérifier l’étanchéité des deux raccords.
• Les vannes à membrane sont souvent sans entretien. Le graisseur trié sur le col de recouvrement doit être lubrifié à intervalles fréquents.
  Inspection : Découvrez l’état extérieur de la vanne. Nettoyez et réparez le revêtement si nécessaire. Vérifiez l’étanchéité des contacts de la conduite, par exemple les brides. Testez le bon fonctionnement de la vanne.
• Commutez manuellement la totalité de la course. Vérifiez l’étanchéité en bout de joint : réglez la vanne en position fermée. Vérifier la diminution de la pression en aval et en amont de la vanne.
• La membrane en élastomère doit être observée pendant son stockage : l’espace de stockage doit être froid, sec et suffisamment ventilé. Une température ambiante comprise entre +20 0 C et-10 0 C doit être préservée. Lorsque l’espace de stockage est chauffé, les radiateurs et les drains doivent être protégés des récipients de stockage. La distance entre le radiateur et les produits de stockage doit être d’au moins 1m. Humidité relative approximative. 65% a un effet bénéfique sur les diaphragmes conservés. Le diaphragme ne doit pas être exposé à la lumière du jour. Les solvants, les huiles et les lubrifiants ne doivent pas être emballés avec les diaphragmes en élastomère. Séparez les nouveaux diaphragmes stockés des diaphragmes conservés plus longtemps. Utilisez souvent en premier les diaphragmes conservés plus longtemps.
• Nettoyage des diaphragmes : Les articles en caoutchouc doivent être lavés à l’eau chaude. Après une période de stockage de 6 à 8 mois, il est conseillé de les nettoyer et de les rincer à l’eau avant de les installer avec un solvant à base de carbonate de sodium à 1,5 %. Les diaphragmes nettoyés ne peuvent pas être séchés par le chauffage.
• Dévissez les boulons du couvercle en croix et soulevez le haut du corps. L’adhésif entre la bride du couvercle du corps et le diaphragme peut être séparé en allant d’avant en arrière. S’il est difficile de retirer le couvercle, on peut pousser la vanne dans le sens de la fermeture à l’aide d’un volant, ce qui soulève le couvercle et permet de retirer la vanne avec la membrane.
• Détacher la membrane en tournant dans le sens des aiguilles d’une montre l’élément de pression. Retirez la protection de la tuyauterie (tuyau en caoutchouc) du nouveau diaphragme. Vissez le diaphragme avec la vis à diaphragme à fond dans la partie sous pression.

Résumé :

Comme nous l’avons vu ci-dessus, la vanne à membrane convient à de nombreuses applications car elle est simple, rentable et nécessite très peu d’entretien. Cet article vous guide brièvement sur la vanne à diaphragme.