Clapet anti-retour à ressort

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

Un clapet anti-retour à ressort est un type de clapet anti-retour utilisé pour empêcher l’inversion du sens d’écoulement d’un fluide. Les clapets à ressort sont à sens unique et sont automatiques. Les fabricants de clapets à ressort conçoivent ces clapets avec un orifice d’entrée et un orifice de sortie. Le clapet anti-retour à ressort est également connu sous le nom de clapet anti-retour à ressort ou clapet unidirectionnel à ressort car il ne peut laisser passer que le fluide qui s’écoule vers l’avant et arrête tout fluide qui tente de s’écouler vers l’arrière. Comme son nom l’indique, un clapet anti-retour à ressort utilise un ressort pour empêcher l’écoulement inverse du fluide. Le reflux de fluide est indésirable car il peut contaminer le fluide en amont ou endommager des équipements comme les pompes. Les clapets anti-retour à ressort sont fabriqués en différents matériaux et de différentes tailles pour être utilisés dans diverses applications industrielles. Certains clapets à ressort sont utilisés dans des applications à haute pression et à haute température et sont fabriqués dans des matériaux métalliques tels que l’acier au carbone, l’acier inoxydable, la fonte ductile, la fonte, le laiton et le bronze. Les fabricants de clapets anti-retour à ressort produisent le clapet avec une étiquette qui indique le sens d’écoulement du fluide. Cette flèche aide à installer le clapet anti-retour à ressort dans le bon sens, sinon le fluide ne s’écoulera pas à travers le clapet.

Figure : Clapet anti-retour à ressort.

Comment fonctionne un clapet anti-retour à ressort ?

Un clapet anti-retour à ressort fonctionne sur le principe de la différence de pression entre les orifices d’entrée et de sortie. Lorsque la pression amont est égale à la pression de rupture, elle force le disque de la vanne à ouvrir le clapet à ressort, permettant au fluide de s’écouler à travers la vanne. Le fluide continue à s’écouler vers l’avant jusqu’à ce que la pression amont diminue et devienne inférieure à la pression de craquage, ce qui force le fluide à s’écouler en sens inverse dans l’orifice d’entrée. Dans ce cas, le disque de la valve revient à sa position de fermeture immédiatement avant que le fluide ne commence à s’écouler en sens inverse. Ce phénomène est renforcé par la grande sensibilité du clapet à ressort aux changements de pression. Le niveau de pression de rupture d’un clapet à ressort dépend du type de clapet, des caractéristiques du ressort, de la construction du clapet et de son orientation par rapport à la conduite. La pression de rupture est exprimée en termes de PSI, PSIG ou bars.

Figure : Fonctionnement d’un clapet anti-retour à ressort.

Types de clapets anti-retour à ressort

Clapet anti-retour en ligne à ressort

Il s’agit d’un clapet anti-retour à ressort dans lequel le ressort et le disque sont disposés en ligne. Les clapets de retenue en ligne à ressort sont faciles à utiliser et sont de conception simple. Les fabricants de clapets anti-retour à ressort conçoivent ces vannes de telle sorte que lorsque le fluide tente de pénétrer dans l’orifice d’entrée de la vanne, la pression amont est suffisante pour vaincre la pression de fissuration et la force du ressort. Une fois que la pression amont a vaincu la pression de fissuration, le fluide force le disque de la valve à s’ouvrir et le fluide s’écoule donc à travers la valve. Le fluide continue de s’écouler à travers la valve jusqu’à ce que la pression d’entrée devienne inférieure à la pression de craquage lorsque le fluide tente de s’écouler vers l’arrière. À ce moment-là, la pression de rupture et la force du ressort déplacent le disque dans la direction opposée, ce qui ferme le clapet à ressort. Les clapets anti-retour à ressort en ligne ont une courte distance de déplacement du ressort, ce qui améliore le temps de réponse de la vanne lors de sa fermeture ou de son ouverture. Ce type de clapet anti retour à ressort peut être installé horizontalement ou verticalement.

Figure : Clapet anti-retour en ligne à ressort.

Clapet anti-retour en Y à ressort

Il s’agit d’un clapet à ressort qui fonctionne de la même manière que le clapet à ressort en ligne. Les fabricants de clapets à ressort produisent ces clapets avec le ressort et le disque orientés selon un certain angle, ce qui donne à la vanne une forme en Y, d’où le nom de clapet à ressort en Y. L’un des avantages de ce clapet est qu’il n’est pas nécessaire de le démonter de la conduite pour le nettoyer ou le réparer. Cependant, ces vannes ont un poids élevé et leur installation nécessite beaucoup d’espace dans le système de tuyauterie.

Figure : Clapet anti-retour en Y à ressort.

Clapet anti-retour à ressort à bille

Il s’agit d’un clapet anti-retour à ressort qui utilise une bille pour fermer et ouvrir le flux de fluide. La bille est positionnée près de l’orifice d’entrée. Un siège d’étanchéité est utilisé pour guider la bille afin de créer un joint étanche. Le clapet à ressort à bille s’ouvre lorsque la pression d’entrée devient supérieure à la force du ressort qui retient la bille. Le fluide commence alors à s’écouler à travers la vanne. Le ressort force la bille à fermer l’orifice d’entrée pour empêcher l’inversion du flux de fluide lorsque la pression d’entrée est réduite.

Figure : Clapet anti-retour à bille à ressort.

Clapet anti-retour à ressort de levage

Il s’agit d’un clapet anti-retour à ressort dans lequel un ressort est utilisé pour pousser le disque verticalement ou horizontalement afin d’ouvrir ou de fermer le flux de fluide. Les fabricants de clapets anti-retour à ressort recommandent l’utilisation de ces clapets dans les conduites de vapeur, de gaz, d’air, d’eau et de vapeur. Le fluide entre dans la vanne sous le siège et soulève le disque du siège pour ouvrir le débit. Lorsque le fluide tente d’inverser sa direction, le disque est ramené à sa position par le reflux ou par gravité.

Figure : Clapet anti-retour à ressort de levage en position ouverte (côté gauche) et en position fermée (côté droit).

Clapet anti-retour à ressort sans claquement

Il s’agit d’un clapet anti-retour à ressort destiné à fermer et à ouvrir le flux de fluide sans créer de pression excessive ou d’effet de claquement. Certains clapets à ressort ferment le disque d’une manière qui provoque des claquements. Le claquement produit une onde de pression qui résonne dans le système de tuyauterie et qui réduit l’efficacité du système. Les clapets anti-retour à ressort sans claquement utilisent un ressort positionné contre la pression d’écoulement. Si la pression d’écoulement du fluide est très élevée, le ressort se comprime et tire vers l’arrière le disque de la vanne sans bruit et sans à-coup. Le disque de la vanne revient sur la surface d’appui lorsque le fluide commence à ralentir ou lorsque le débit s’arrête avant de changer de direction vers l’orifice d’entrée.

Figure : Clapet anti-retour à ressort sans claquement.

Clapet anti-retour silencieux à écoulement axial

Il s’agit d’un clapet anti-retour à ressort dans lequel un ressort maintient et centre le disque pour favoriser une fermeture et une ouverture immédiates et un écoulement plus régulier du fluide. Le disque et le ressort sont au centre de la canalisation et le fluide s’écoule autour du disque. Ce type de clapet anti-retour à ressort est différent des autres clapets à ressort qui tirent complètement le disque pour laisser la canalisation complètement ouverte. La conception employée par les fabricants de clapets à ressort pour fabriquer ce type de clapet augmente son coût par rapport aux autres clapets à ressort. Malgré leur coût, ces clapets ont une durée de vie plus longue, puisqu’ils peuvent être utilisés pendant plus de trois ans sans être remplacés. Les fabricants de clapets anti-retour à ressort conçoivent ces vannes de telle sorte que lorsque la pression en amont commence à diminuer lentement, la vanne commence à se fermer lentement jusqu’à ce qu’elle soit complètement fermée afin de s’assurer qu’aucun fluide ne s’inverse par l’orifice d’entrée.

Figure : Clapet anti-retour silencieux à écoulement axial.

Facteurs à prendre en compte lors de l’achat ou de la sélection d’un clapet anti-retour à ressort

Type de média

Les propriétés du fluide qui doit passer à travers un clapet anti-retour à ressort déterminent le matériau utilisé pour fabriquer ce clapet. Pour les fluides corrosifs et agressifs, le plastique est un très bon matériau car il est très résistant à la corrosion. Lorsque le clapet anti-retour à ressort est destiné à être utilisé à des températures élevées, un clapet anti-retour à ressort à siège métallique est préférable car il résiste à la fois à la haute température et à la haute pression.

Conditions des demandes

Le clapet anti-retour à ressort choisi doit être capable de gérer le débit, la pression et la température du fluide. Si la vanne n’est pas correctement dimensionnée, elle entraînera des problèmes techniques dans le système de tuyauterie ou sur la vanne elle-même. Les fabricants de clapets anti-retour à ressort recommandent à l’acheteur de connaître le débit, la pression et la température auxquels le clapet sera soumis afin de pouvoir choisir facilement le bon clapet.

Exigences de maintenance

La vanne choisie doit être aussi exempte que possible d’entretien fréquent. Une maintenance fréquente finit par être très coûteuse. Il faut donc tenir compte de facteurs tels que le milieu à utiliser et savoir s’il contient des boues susceptibles de bloquer la vanne ou de bloquer le fluide.

Applications du clapet anti-retour à ressort

• Les clapets anti-retour à ressort sont utilisés dans les pompes centrifuges pour empêcher le reflux des fluides et éviter d’endommager la pompe.
• Ils sont utilisés dans l’approvisionnement en eau douce.
• Ils sont utilisés dans les systèmes de raffinage du pétrole et du gaz.
• Les clapets anti-retour à ressort sont utilisés dans les chaudières pour empêcher le reflux de vapeur ou d’eau.
• Ils sont utilisés dans les industries de l’alimentation et des boissons.
• Ils sont utilisés dans les centrales électriques à vapeur.
• Les clapets anti-retour à ressort sont utilisés dans la production de divers produits chimiques.
• Ils sont utilisés pour le transport des eaux usées.

Avantages des clapets anti-retour à ressort

• Les clapets à ressort ont une faible chute de pression.
• Ces vannes peuvent maintenir la pression du fluide requise.
• Les clapets à ressort peuvent être utilisés pendant une longue période sans être remplacés.
• Les clapets anti-retour à ressort sont polyvalents car ils sont utilisés dans différentes applications pour ouvrir et fermer le flux de fluide.
• Ces vannes ont un rendement élevé par rapport à d’autres vannes comme les robinets à soupape.
• Les clapets à ressort sont automatiques.
• Ils sont exempts de toute fuite de fluide.
• Les clapets anti-retour à ressort peuvent être installés en position verticale ou horizontale, selon les besoins.

Inconvénients du clapet anti-retour à ressort

• Les clapets à ressort permettent l’écoulement du fluide dans une seule direction.
• Les clapets anti-retour à ressort ne peuvent pas être inspectés en cours de fonctionnement, à moins que l’écoulement du fluide ne soit arrêté et que le clapet ne soit ouvert pour l’inspection.
• Ces vannes ne conviennent pas lorsque le système présente un débit pulsatoire.

Dépannage d’un clapet anti-retour à ressort

Fuite du clapet anti-retour à ressort externe

• Boulons et écrous ou vis desserrés. Serrez les boulons et les écrous ou les vis au couple recommandé par le fabricant de la soupape de retenue à ressort.
• Joints toriques usés. Remplacez les joints toriques.

Fuite de fluide lorsque la vanne est complètement fermée

• Joints toriques endommagés ou usés. Remplacez les joints toriques.
• Des corps étrangers se sont logés à l’intérieur du clapet anti-retour à ressort. Démontez la vanne en suivant les instructions du fabricant du clapet anti-retour à ressort et retirez tous les corps étrangers. Nettoyez la soupape après avoir retiré les corps étrangers.

Le clapet anti-retour à ressort ne fonctionne pas

• La soupape de retenue à ressort a été installée dans le mauvais sens. Modifiez l’installation de la soupape et suivez les instructions du fabricant de la soupape de retenue à ressort lors de l’installation.
• Le tuyau qui alimente la vanne est bloqué. Inspectez la vanne pour vérifier qu’elle n’est pas bloquée et retirez le matériau qui la bloque.
• La pression en amont est très faible. Augmentez la pression amont.

Résumé

Un clapet anti-retour à ressort est un type de clapet anti-retour destiné à empêcher le fluide d’inverser le sens de l’écoulement. Les clapets à ressort sont des vannes automatiques qui permettent au fluide de s’écouler dans une seule direction. Chaque fois que le fluide tente d’inverser le sens d’écoulement, le clapet à ressort ferme l’orifice d’entrée. Les clapets à ressort utilisent un ressort pour soutenir le disque de la vanne afin de fermer ou d’ouvrir l’écoulement du fluide. Les fabricants de clapets à ressort conçoivent ces vannes pour qu’elles fonctionnent sur le principe de la différence de pression. Lorsque la pression amont est supérieure à la pression aval, le fluide force le disque à s’ouvrir. La vanne commence à se fermer dès que la pression amont commence à diminuer. Les clapets anti-retour à ressort sont des vannes simples qui ont été utilisées pour résoudre des problèmes potentiels dans différentes industries. En empêchant le reflux du fluide, ces clapets permettent d’éviter la contamination du fluide et l’endommagement des équipements de tuyauterie tels que les pompes. Il existe différents types de clapets anti-retour à ressort, notamment les clapets anti-retour en ligne à ressort, les clapets anti-retour en Y à ressort, les clapets anti-retour à bille, les clapets anti-retour à ressort de levage, les clapets anti-retour à ressort sans clapet et les clapets anti-retour silencieux à écoulement axial. Les applications des clapets anti-retour à ressort incluent les raffineries de pétrole et de gaz, l’approvisionnement en eau douce, l’alimentation et les boissons, les produits chimiques et les centrales électriques à vapeur, entre autres. Les avantages de l’utilisation des clapets à ressort sont les suivants : faible chute de pression, haute efficacité, capacité à maintenir la pression, absence de fuite de fluide, durabilité, polyvalence, automatisation et possibilité d’installation verticale ou horizontale.