Clapet anti-retour à soupape

Qu’est-ce qu’un clapet anti-retour à soupape ?

Un clapet anti-retour à soupape est un type de vanne qui est utilisé pour s’assurer que le flux de fluide ne s’inverse pas. Ce type de vanne combine la conception d’un robinet à soupape et d’un clapet anti-retour pour produire une superbe vanne qui ne peut pas permettre un écoulement en sens inverse. Le clapet à soupape utilise un disque pour contrôler le débit du fluide. Le disque du clapet fonctionne pour empêcher l’inversion du flux. Ce type de vanne comporte deux ouvertures dans le corps de la vanne. L’une des ouvertures est celle par laquelle le fluide entre dans la vanne et l’autre est celle par laquelle le fluide quitte la vanne. Dans la plupart des cas, les clapets anti-retour à soupape fonctionnent automatiquement, c’est-à-dire qu’ils sont rarement contrôlés par une personne. Ces vannes sont utilisées dans différentes applications telles que les systèmes de refroidissement et de chauffage, les chaudières et les systèmes d’eau, entre autres. Dans la plupart des cas, comme dans les applications de chaudière, ces clapets empêchent automatiquement le reflux de vapeur. Les clapets anti-retour à soupape sont destinés à améliorer la sécurité des pipelines en garantissant qu’aucune inversion de fluide ne se produise, ce qui pourrait endommager la pompe. Ils servent à ouvrir et à arrêter l’écoulement du fluide. Ces vannes ne sont pas utilisées comme vannes de régulation.

Figure : Clapet à soupape.

Composants du clapet anti-retour à soupape

Corps de la valve

Le corps de vanne est le composant principal d’un clapet de retenue à soupape. En effet, le corps de vanne abrite les composants internes du clapet à soupape tels que le ressort, le disque et le siège. Le clapet doit être solide pour résister à la pression associée au fluide. Si la résistance du corps de valve est inférieure aux contraintes internes dues à la pression du fluide, le corps de valve peut être endommagé. Il faut donc être sûr lors de l’achat du clapet anti retour à soupape pour s’assurer qu’il résistera à la pression interne du flux de fluide. En outre, le corps de la vanne doit être suffisamment solide pour résister aux températures associées au fluide. Ceci est particulièrement nécessaire pour ce clapet anti-retour à soupape, car il est souvent utilisé dans des chaudières où les températures de la vapeur peuvent être très élevées. Si le corps du clapet est fabriqué dans un matériau résistant aux basses températures, il est susceptible de céder aux températures et de se déformer thermiquement.

Bonnet

Le chapeau d’un clapet anti-retour à soupape est utilisé pour couvrir le corps du clapet. Le chapeau est relié au corps du robinet à l’aide de boulons et d’écrous ou de vis. Lors de l’assemblage du clapet anti-retour à soupape, les composants internes de la vanne sont d’abord assemblés dans le corps de la vanne, puis le chapeau est fixé au corps de la vanne. Cela permet de maintenir le corps de la vanne et les composants internes ensemble de manière étanche. Lorsque l’opérateur de la vanne a besoin de vérifier les composants internes de la vanne, il/elle doit d’abord débloquer/dévisser le chapeau pour accéder à ces composants.

Siège

Le siège d’un clapet anti-retour à soupape est un composant interne qui entre en contact avec le disque du clapet pour assurer l’étanchéité. Le siège peut être un siège dur ou un siège souple. Le siège dur est constitué d’un matériau métallique et a tendance à présenter un certain degré de fuite. Le siège souple est constitué d’un matériau souple comme les élastomères et le PTFE, en fonction de la température maximale du fluide. Les sièges souples présentent rarement des fuites lorsqu’ils sont fermés mais sont limités aux opérations à haute température.

Disque

Il s’agit d’un composant mobile de la vanne qui ferme la vanne afin de limiter l’écoulement du fluide dans le sens inverse. Le disque se déplace linéairement pour fermer l’écoulement du fluide.

Orifices d’entrée et de sortie

Ce sont des passages où le fluide entre dans la valve et où le fluide en sort. Entre le clapet d’entrée et de sortie, il y a le disque. Le clapet de retenue à soupape est connecté aux systèmes de tuyauterie par ces orifices. Les méthodes de connexion utilisées comprennent les brides, le filetage, les raccords à compression et le soudage, entre autres.

Printemps

Le ressort est utilisé pour déplacer le disque sur le siège de la soupape afin de garantir que la soupape est fermée et que le fluide ne peut pas s’inverser. En cas de pression excessive, le ressort est comprimé, ce qui oblige la soupape à s’ouvrir. Les ressorts utilisés sont des ressorts hélicoïdaux. Ces ressorts sont fabriqués à partir de matériaux tels que l’acier inoxydable, l’acier zingué, qui sont solides et peuvent résister à des températures élevées.

Trim

La garniture désigne les composants internes de la vanne. Ces composants comprennent le siège, le ressort, la surface d’appui, le disque, la bague et d’autres surfaces qui entrent en contact avec le fluide. Toutes ces pièces sont très importantes car elles travaillent ensemble pour garantir que le clapet anti-retour à soupape fonctionne efficacement, comme prévu, sans fuites.

Figure : Composants d’un clapet anti-retour à soupape.

Comment fonctionne un clapet anti-retour à soupape ?

Lorsque le fluide circule dans le clapet anti-retour à soupape, comme le montre la flèche ci-dessous, le disque est soulevé du siège. Dans ce cas, la pression du fluide permet au fluide d’avancer. Dans la direction opposée, le fluide et le ressort poussent le disque sur le siège de la vanne et celle-ci ferme le raccord, ce qui limite le retour du fluide.

Figure : Le clapet anti-retour à soupape fonctionne uniquement pour améliorer le débit vers l’avant.

Un clapet à soupape a besoin d’une pression différentielle minimale entre l’entrée et la sortie (pression amont) pour ouvrir la soupape et permettre au fluide de s’écouler. Lorsque la pression amont descend en dessous d’un certain niveau ou en cas de contre-pression, la vanne se ferme. Selon la conception du robinet à soupape, le mécanisme de fermeture peut être assisté par un ressort. La contre-pression pousse le disque contre l’orifice pour le rendre étanche.

Types de clapet anti-retour à soupape

Clapet anti-retour à soupape de type Y

Il s’agit d’un clapet anti-retour à soupape dont le corps est conçu en forme de Y. Le ressort et le disque sont installés à un certain angle. Le ressort et le disque sont installés selon un certain angle. Ces clapets peuvent être réparés et nettoyés sans avoir à les démonter. Ce type de clapet anti-retour à soupape nécessite un espace plus important pour son installation.

Figure : Clapet à soupape de type Y.

Clapet à soupape en fonte

Il s’agit d’un clapet anti-retour à soupape également connu comme un clapet anti-retour à soupape en fer gris. Les fabricants de clapet à soupape fabriquent ce clapet en utilisant un alliage composé de fer, de carbone et de silicone. Ce type de clapet a une bonne résistance aux hautes températures car il peut supporter des températures très élevées d’environ 1150^o . Ces vannes sont également très résistantes. Il existe deux types de clapets à soupape en fonte basés sur la classe de pression, à savoir la classe 250 et la classe 125. Le clapet de classe 125 peut fonctionner à une pression de 150 psi et 200 psi tandis que le clapet de classe 250 peut fonctionner à des pressions plus élevées de 300 psi à 500 psi. Les clapets à soupape en fonte sont très solides et peuvent fonctionner avec des vibrations intenses sans être endommagés. Le principal problème de ces vannes est qu’elles ne sont pas ductiles, ce qui les fait se fissurer à la moindre flexion et les rend inutilisables. Cependant, les clapets à soupape en fonte ne sont pas chers par rapport aux autres vannes.

Clapets à soupape en acier forgé

Il s’agit de clapets de retenue à soupape produits par la méthode de forgeage. Le processus de forgeage est surtout connu pour rendre les clapets extrêmement solides et résistants. Des clapets anti-retour à soupape aussi résistants sont nécessaires pour des applications telles que les centrales à vapeur, afin de contrôler le flux de vapeur et d’eau dans une seule direction. Les clapets à soupape en acier forgé conviennent aux applications impliquant une pression élevée et des températures élevées. Cependant, les clapets à soupape fabriqués selon cette méthode sont de plus petite taille. Pour les vannes de grande taille, elles doivent être fabriquées pièce par pièce, puis reliées ou soudées ensemble pour former un clapet à soupape en acier forgé complet.

Clapet anti-retour à chapeau boulonné

Il s’agit d’un clapet à soupape dans lequel le chapeau/plaque de recouvrement est monté sur le corps du clapet à l’aide de boulons et d’écrous. C’est l’un des types de clapets à soupape les plus courants. Ce type de clapet utilise un joint d’étanchéité pour sceller le joint entre lui et le corps.

Clapet anti-retour à chapeau vissé

Il s’agit d’un clapet anti-retour à soupape qui utilise des vis pour relier le chapeau/plaque de recouvrement et le corps de la soupape. Ce type de vanne utilise une structure de vanne simple et est utilisé dans les applications de débit de fluide à faible coût.

Clapet à soupape à chapeau soudé

Il s’agit d’un clapet à soupape dans lequel la plaque de couverture et le corps sont reliés par soudage. Ce type de conception de la vanne la rend exempte de fuites, même à très haute pression. En tant que telle, cette vanne est utilisée dans des applications à haute température et à haute pression.

Que devez-vous prendre en compte lors de la sélection/l’achat d’un clapet anti-retour à soupape ?

Médias

Il s’agit du fluide ou des solides qui sont censés traverser la vanne. Il s’agit d’un facteur essentiel à prendre en compte car certains fluides peuvent être destructeurs pour la valve ou ne pas être compatibles. Certains fluides acides peuvent provoquer la corrosion des composants internes de la valve qui entrent en contact avec celle-ci. Par conséquent, avant de sélectionner/acheter le clapet anti-retour à soupape, assurez-vous qu’il est compatible avec le fluide.

Température maximale

Il s’agit de la température la plus élevée à laquelle la vanne est exposée lorsqu’elle fonctionne. La capacité de la vanne à fonctionner à différentes températures dépend de ses matériaux de construction. Des matériaux comme la fonte peuvent supporter une température d’environ 1150^o C tandis que des matériaux comme l’acier inoxydable peuvent supporter environ 427^o C. D’autres matériaux comme le PTFE et les élastomères peuvent supporter des températures plus basses par rapport à leurs homologues métalliques. Ainsi, lorsque vous vérifiez la capacité de la vanne à fonctionner à des températures élevées, vérifiez d’abord les matériaux de construction.

Pression maximale

Il s’agit de la pression la plus élevée que le clapet de retenue à soupape peut supporter. Tout comme la température maximale, la pression la plus élevée dépendra des matériaux de construction, car les différents matériaux ont des résistances différentes pour supporter les contraintes internes résultant de la pression interne du fluide. Des matériaux tels que la fonte peuvent supporter une pression très élevée d’environ 500 psi par rapport à l’acier inoxydable. Si le corps de la vanne n’est pas assez résistant, cela peut provoquer des fuites de fluide à travers les joints ou les raccords. De plus, une pression très élevée peut endommager le corps de la vanne et donc l’ensemble de la vanne.

Exigences de maintenance

Certains clapets anti-retour à soupape sont destinés à être utilisés dans des applications où le colmatage est susceptible de se produire souvent. En tant que tel, le modèle de clapet utilisé doit être facile à nettoyer. Les clapets à soupape soudés sont difficiles à nettoyer car ils sont complètement étanches. Les clapets à chapeau vissé ou boulonné sont plus faciles à nettoyer car l’opérateur peut retirer le couvercle/chapeau et enlever la saleté dans le clapet.

Applications des clapets anti-retour à soupape

• Les clapets à soupape sont utilisés dans les industries pétrolières.
• Ils sont utilisés dans les industries de transformation chimique.
• Ils sont utilisés dans les processus de fabrication des médicaments dans les processus pharmaceutiques.
• Les clapets à soupape sont utilisés pour contrôler l’eau ou la vapeur dans les chaudières pour la production d’énergie.
• Ils sont utilisés dans l’approvisionnement en eau des municipalités ou des entreprises.
• Les clapets anti-retour à soupape sont utilisés dans les systèmes HVAC.
• Ils sont utilisés dans les systèmes d’irrigation.

Avantages des clapets anti-retour à soupape

• Les clapets anti-retour à soupape aident à prévenir les dommages sur le compresseur et la pompe car ils empêchent le reflux.
• Leur entretien est peu coûteux.
• Les clapets à soupape sont à action rapide.
• Ces valves empêchent l’inversion du flux.
• Ces vannes ont une large gamme de températures.
• Ils ont une large gamme de pression de fonctionnement.
• Les clapets à soupape sont automatiques.

Inconvénients des clapets anti-retour à soupape

• Les clapets à soupape permettent un écoulement dans une seule direction.
• Ces vannes ne peuvent pas être utilisées dans les applications d’étranglement.

Dépannage des clapets anti-retour à soupape

Le clapet anti-retour à soupape vibre ou claque

• Cela peut être dû à une vitesse élevée. Lorsque la vanne produit beaucoup de bruit, cela peut être dû à une faible pression en aval, à une vitesse élevée ou à une expansion en amont. Assurez-vous que la vitesse d’écoulement du fluide est conforme aux recommandations du fabricant du clapet anti-retour à soupape.

Aucun fluide ne passe par la valve

• Suivez la direction de la flèche d’écoulement sur le corps.
• Assurez-vous que la vanne aval est ouverte.
• Vérifiez s’il y a un blocage en aval et retirez-le s’il est présent.

Le clapet anti-retour à soupape claque

• Retirez le clapet anti-retour à soupape pour inspecter le ressort hélicoïdal.
• Essayez de meubler le ressort s’il fonctionne sur des applications à forte charge.
• Consultez un expert technique en matière de clapet anti-retour à soupape si le problème persiste.

Fuite dans le clapet de retenue du globe

• Le capot est desserré. Serrez les écrous/vis du capot.
• Corps de vanne cassé. Cela peut être dû à un choc externe ou à une pression de fluide élevée. Remplacez le corps de valve.
• Joint d’étanchéité cassé. Remplacez le joint.
• Anneaux de siège usés. Remplacez les bagues d’assise.
• Accumulation de saletés sur la surface d’étanchéité. Nettoyez la saleté.
• La surface du joint est endommagée. Remplacez le siège ou le disque.

Résumé

Le clapet anti-retour à soupape est un type de vanne conçu pour empêcher le fluide de s’écouler en sens inverse. Cela permet de s’assurer que la vanne est fermée avant l’arrêt complet de la pompe. Cela permet d’éviter les coups de bélier et les surtensions associés à la fermeture de la vanne. La plupart des vannes sont automatisées. La plupart des clapets anti-retour à soupape sont conçus avec un ressort et des guides doubles, ce qui permet de garantir qu’au démarrage de la pompe, le disque de la soupape s’ouvre et que la soupape se ferme avant que le fluide ne reflue à l’arrêt de la pompe. Les fabricants de clapets anti-retour à soupape conçoivent les composants de la soupape et les assemblent de manière à faciliter leur réparation et leur entretien régulier. Il existe plusieurs types de clapets à soupape, notamment le clapet à soupape en Y, le clapet à soupape en fonte, le clapet à soupape en acier forgé, le clapet à soupape à chapeau soudé, le clapet à soupape boulonné et vissé. Chacune de ces vannes a certaines caractéristiques et avantages qui la rendent appropriée pour l’application spécifique. Il est donc nécessaire de prendre en compte certains facteurs lors de l’achat d’un clapet anti-retour à soupape, à savoir la température et la pression maximales, le type de fluide et les exigences de maintenance.

La conception d’un clapet à soupape fait appel à la conception d’un clapet à soupape et d’un clapet anti-retour. Cette vanne utilise un disque dont la tâche est de s’assurer que le fluide ne s’écoule pas en arrière. Elle ne permet l’écoulement du fluide que dans une seule direction, c’est-à-dire vers l’avant, d’une canalisation à la suivante. Les clapets à soupape sont conçus avec deux orifices : un orifice d’entrée et un orifice de sortie. Les clapets à soupape sont utilisés dans différentes applications telles que le chauffage, la ventilation et la climatisation (HVAC), les systèmes de chaudière, l’approvisionnement en eau des municipalités, l’irrigation, les industries pharmaceutiques, etc. Les avantages du clapet anti-retour à soupape sont l’absence d’inversion de flux, une maintenance peu coûteuse, la protection de la pompe et du compresseur, une large gamme de température et de pression de fonctionnement.