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Robinet à soupape cryogénique

May 2, 2022

Qu’est-ce qu’un robinet à soupape cryogénique ?

Un robinet à soupape cryogénique est un type de robinet à soupape destiné à être utilisé dans des applications très froides. Ces vannes sont principalement utilisées par les entreprises qui travaillent dans le domaine du gaz naturel comprimé ou du gaz naturel liquéfié pour étrangler, ouvrir ou fermer le flux de fluide. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques conçoivent ces vannes de manière à ce qu’elles puissent transporter et stocker les produits cryogéniques de manière efficace et sûre. Certains robinets à soupape cryogéniques sont conçus pour fonctionner à des températures très basses, telles que -250o C, et à des pressions élevées, telles que 750 psi. Il existe également d’autres versions de robinets à soupape cryogéniques qui peuvent fonctionner à la fois à des températures basses et à des températures élevées allant jusqu’à 120o C. Ces types de robinets à soupape cryogéniques fonctionnant à la fois à des températures basses et élevées sont conçus avec une large gamme de combinaisons de matériaux et de connexions d’extrémité qui garantissent des fonctions fiables à de telles températures. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques conçoivent ces vannes avec des sièges métalliques ou des sièges souples. Les sièges métalliques sont fabriqués dans des matériaux métalliques tels que le bronze et l’acier. Les sièges souples sont fabriqués dans des matériaux souples tels que le caoutchouc ou le plastique. Le choix des matériaux des sièges dépend principalement des niveaux de température et du type de fluide à transporter par le robinet à soupape cryogénique.

Figure : Robinet à soupape cryogénique.

 

Composants d’un robinet à soupape cryogénique

Manivelle/actionneur

Il s’agit de l’élément d’un robinet à soupape cryogénique où l’opérateur applique une force pour ouvrir ou fermer le flux de fluide. Le volant est utilisé pour les robinets à soupape cryogéniques manuels. Pour les robinets à soupape cryogéniques automatiques, il existe un actionneur de soupape. L’actionneur est chargé de déterminer quand fermer ou ouvrir le flux de fluide et de fournir la force nécessaire pour ouvrir ou fermer la vanne. Les actionneurs qui peuvent être utilisés sont des actionneurs hydrauliques, électriques ou pneumatiques.

Corps de la valve

Le corps de vanne est le composant d’un robinet à soupape cryogénique ic qui est utilisé pour abriter les pièces internes de la vanne. Le corps de vanne est fabriqué dans un matériau métallique résistant tel que l’acier au carbone, l’acier inoxydable et la fonte ductile, entre autres. Les matériaux métalliques à haute résistance garantissent que le corps de vanne est suffisamment solide pour que la vanne puisse résister aux pressions élevées associées à l’écoulement des fluides.

Bonnet

C’est le composant d’un robinet à soupape cryogénique qui est utilisé pour protéger la tige et la garniture de tige. Le chapeau est placé sur le corps de la vanne et les deux sont reliés à l’aide de vis, de soudures ou de boulons afin de garantir l’absence de fuite de fluide à travers la connexion. Le chapeau et le corps sont fabriqués dans le même matériau métallique pour assurer l’homogénéité lors du serrage de la connexion.

Tige

C’est le composant d’un robinet à soupape cryogénique qui est utilisé pour relier le volant ou l’actionneur au disque. La tige est également responsable de la transmission de la force nécessaire pour ouvrir ou fermer le flux de fluide. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques conçoivent la tige avec des filetages qui aident à convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire, nécessaire au disque pour ouvrir ou fermer le robinet.

Disque

Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques utilisent le disque pour étrangler, ouvrir et fermer le flux de fluide. Le disque reçoit la force d’ouverture ou de fermeture du flux de fluide du volant ou de l’actionneur à travers la tige du robinet.

Sièges

Il s’agit de la partie d’un robinet à soupape cryogénique où le disque s’adapte afin de pouvoir fermer le flux de fluide. Le siège constitue une surface de fermeture uniforme, remplaçable et stable.

Emballage

La garniture désigne un matériau d’étanchéité utilisé pour recouvrir la tige de la vanne afin d’éviter les fuites de fluide dans le chapeau. La garniture est composée de différents matériaux inusables tels que le graphite et le PTFE, entre autres. Ces matériaux s’usent au bout d’un certain temps et doivent donc être remplacés pour éviter les fuites de fluide.

Figure : Composants d’un robinet à soupape cryogénique.

 

Comment fonctionne un robinet à soupape cryogénique ?

Un robinet à soupape cryogénique fonctionne en utilisant le disque du robinet pour réguler, ouvrir ou fermer le flux de fluide. La capacité du disque à fonctionner provient du volant ou de l’actionneur de la vanne. Le disque est relié au volant de sorte que lorsque le volant tourne, le mouvement de rotation est converti en mouvement linéaire par les filets de la tige du robinet, ce qui fait monter ou descendre le disque pour ouvrir ou fermer le flux de fluide. Pour ouvrir un robinet à soupape cryogénique, le volant est tourné dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Cela fait tourner la tige dans le même sens qu’elle se déplace vers le haut. Ainsi, le disque relié à la tige se déplace vers le haut, permettant au fluide de s’écouler à travers le robinet à soupape cryogénique. Pour fermer la vanne, on tourne le volant dans le sens des aiguilles d’une montre, ce qui fait tourner la tige vers le bas. Cela fait descendre le disque jusqu’à ce qu’il ferme complètement l’écoulement du fluide. Les robinets à soupape cryogéniques sont maintenus fermés afin de préserver la sécurité du fluide.

Figure : Fonctionnement d’un robinet à soupape cryogénique.

 

Types de robinets à soupape cryogéniques

Robinet à soupape cryogénique à extrémité filetée

Il s’agit du type de robinet à soupape cryogénique qui est connecté au système de tuyauterie à l’aide de filets. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques à extrémité filetée conçoivent ces robinets de telle sorte que si le robinet a un filetage mâle, la tuyauterie a un filetage femelle et vice versa. Le raccordement fileté est utilisé dans les robinets à soupape cryogéniques de petite taille. Ces vannes sont rapides et faciles à assembler. Cependant, les fabricants de robinets à soupape cryogéniques recommandent ces robinets pour des applications à basse pression et à faible coût.

Figure : Robinet à soupape cryogénique à extrémité filetée.

Robinets à soupape cryogéniques à brides

Il s’agit d’une vanne à soupape cryogénique dont les orifices d’entrée et de sortie sont dotés de brides. La vanne et le pipeline ont tous deux des brides avec des trous. Les deux brides du robinet à soupape cryogénique et du pipeline sont reliées par des boulons et des écrous. Un joint est également placé entre les deux brides pour aider à améliorer un joint étanche sans fuite de fluide. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques à brides fabriquent ces vannes pour une utilisation dans des applications à haute pression. Les robinets à soupape cryogéniques à brides sont faciles à installer, à assembler et à démonter. Cependant, ces vannes sont plus lourdes que leurs homologues à extrémité filetée en raison des boulons et écrous utilisés ainsi que des extrémités à bride.

Figure : Robinet à soupape cryogénique à extrémité bridée.

Robinet à soupape cryogénique à extrémité soudée

Il s’agit d’une vanne à soupape cryogénique qui est connectée au pipeline par une méthode de soudage. Après la soudure de la vanne et du pipeline, le périmètre de la soudure est testé à l’aide d’une méthode d’essai non destructive afin de s’assurer qu’aucun défaut ne peut provoquer de fuite de fluide pendant l’utilisation de la vanne. Ce type de vanne garantit une connexion fiable et sans fuite de fluide, même lorsque la vanne transporte des fluides à haute pression. Cependant, les robinets à soupape cryogéniques à extrémité soudée ne peuvent pas être démontés en cas de dysfonctionnement.

Figure : Robinet à soupape cryogénique à extrémité soudée.

Robinet à soupape cryogénique manuel

Il s’agit d’un robinet à soupape cryogénique à commande manuelle. Ce type de robinet à soupape cryogénique est doté d’un volant où l’opérateur applique une force pour ouvrir, réguler ou fermer le flux de fluide. Les robinets à soupape cryogéniques manuels sont moins chers que les robinets automatiques. Cependant, ces vannes ont tendance à poser des problèmes de sécurité à l’opérateur, car en cas de fuite ou de dysfonctionnement, ce dernier peut être gravement blessé. En outre, les robinets à soupape cryogéniques manuels ne sont pas adaptés à une utilisation où la vanne doit être ouverte et fermée fréquemment. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques recommandent ces robinets pour une utilisation où la vanne n’est pas actionnée trop souvent, car ils peuvent fatiguer l’opérateur et donc nuire à son travail.

Robinets à soupape cryogéniques automatiques

Il s’agit d’un robinet à soupape cryogénique qui est actionné par un actionneur de soupape. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques automatiques conçoivent ces vannes avec des capteurs qui aident à déterminer quand ouvrir, réguler ou fermer le flux de fluide. L’actionneur est également chargé de fournir le couple nécessaire pour faire fonctionner la vanne. La quantité de couple requise varie d’une vanne à l’autre et dépend du niveau de pression du fluide. Avec une vanne à soupape cryogénique automatique, il n’est pas nécessaire d’avoir un opérateur de vanne. De plus, ce type de vanne permet de réduire les risques sanitaires qui pourraient survenir en cas de blessures de l’opérateur lors d’un dysfonctionnement de la vanne ou en cas de fuite de fluide. Cependant, les robinets à soupape cryogéniques automatiques sont plus chers que leurs homologues manuels.

 

Applications des robinets à soupape cryogéniques

  • Les robinets à soupape cryogéniques sont utilisés dans l’industrie médicale.
  • Ils sont utilisés pour le transport du gaz naturel liquéfié dans l’industrie pétrolière.
  • Ces vannes sont utilisées pour le transport de gaz ou d’air comprimé.
  • Les robinets à soupape cryogéniques sont utilisés pour la séparation de l’air.
  • Ils sont utilisés dans les industries chimiques.
  • Les robinets à soupape cryogéniques sont utilisés dans les industries de recherche et de développement.

 

Avantages des robinets à soupape cryogéniques

  • Les robinets à soupape cryogéniques sont utiles dans différentes applications industrielles.
  • Ces vannes fonctionnent plus rapidement que d’autres vannes cryogéniques telles que les vannes à opercule.
  • Les robinets à soupape cryogéniques peuvent être automatiques ou manuels.
  • Ces valves sont exemptes de fuites de fluide.
  • Ils sont durables car ils peuvent être utilisés pendant de longues périodes, ce qui permet d’en avoir pour son argent.
  • Ces vannes peuvent être réparées si elles sont endommagées ou si un certain composant s’use.
  • Les robinets à soupape cryogéniques conviennent à la régulation du débit des fluides.

 

Inconvénients des robinets à soupape cryogéniques

  • Les robinets à soupape cryogéniques sont très sensibles, de sorte qu’en cas de fuite, ils peuvent provoquer de graves dangers et des dommages excessifs.
  • Les robinets à soupape cryogéniques sont plus lourds que d’autres vannes comme les robinets à bille.
  • Les robinets à soupape cryogéniques ne sont pas assez efficaces car ils présentent une perte de pression élevée.
  • Ces vannes sont plus compliquées et plus coûteuses que les autres vannes.

 

Dépannage d’un robinet à soupape cryogénique

Fuite de fluide à travers les connexions corps-tuyau

  • Joint de raccordement usé. Remplacez le joint.
  • Boulons ou vis de raccordement desserrés. Serrez le raccord conformément aux instructions du fabricant du robinet à soupape cryogénique.

Fuite à travers la garniture de la tige

  • La garniture de la tige est usée ou endommagée. Remplacez la garniture de la tige.
  • Ecrou de garniture desserré. Serrez l’écrou de garniture conformément aux instructions du fabricant du robinet à soupape cryogénique.

Fuite à travers le corps de la valve

  • Dommages dus aux chocs. Contactez le fabricant du robinet à soupape cryogénique pour plus de détails.

La vanne est difficile à ouvrir ou à fermer

  • Des corps étrangers sont coincés dans la vanne. Démontez la vanne en suivant les instructions du fabricant du robinet à soupape cryogénique et retirez tous les corps étrangers présents dans la vanne.
  • Les filets de la tige sont endommagés. Remplacez la tige.
  • La tige est tordue. Rectifiez ou remplacez la tige.

 

Résumé

Un robinet à soupape cryogénique est un type de vanne utilisé pour les applications à très basse température. Ces basses températures peuvent aller jusqu’à -250o C. Les fabricants de robinets à soupape cryogéniques conçoivent ces robinets pour les utiliser dans l’étranglement, l’ouverture et la fermeture du flux de fluide. Les robinets à soupape cryogéniques sont fabriqués à partir de matériaux métalliques robustes, tels que l’acier au carbone, l’acier inoxydable, la fonte ductile et le bronze, entre autres. Ces matériaux sont utilisés pour fabriquer le corps du robinet, le chapeau, la tige et le disque. Cela permet à la vanne de rester solide et de résister à la pression élevée associée au fluide. Il existe différents types de robinets à soupape cryogéniques, notamment les robinets à soupape cryogéniques à extrémité filetée, les robinets à soupape cryogéniques à extrémité à bride, les robinets à soupape cryogéniques à extrémité soudée, les robinets à soupape cryogéniques automatiques et les robinets à soupape cryogéniques manuels. Les robinets à soupape cryogéniques sont utilisés dans diverses applications telles que l’industrie médicale, la recherche et le développement, le gaz naturel liquéfié, le gaz comprimé, les produits chimiques et la séparation de l’air, entre autres. Les avantages de l’utilisation de robinets à soupape cryogéniques sont les suivants : absence de fuite, bonnes capacités d’étranglement, fonctionnement rapide, fonctionnement automatique ou manuel, durabilité et polyvalence. Cependant, les robinets à soupape cryogéniques sont utilisés pour contrôler le flux de fluides sensibles qui, en cas de fuite, peuvent causer de graves dangers et des dommages excessifs. De plus, ces vannes sont de conception complexe, ce qui les rend non seulement lourdes, mais également sujettes à de fortes chutes de pression.

 

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