Clapet d’arrêt

Qu’est-ce qu’un clapet anti-retour ?

Les vannes d’arrêt et de contrôle sont des vannes utilisées soit comme vannes d’arrêt, soit comme vannes de contrôle. Ce type de vanne est fabriqué de la même manière qu’un clapet anti-retour normal, mais il est doté d’un mécanisme de contrôle tel qu’un volant, un levier ou un actionneur. Ce mécanisme de contrôle permet de fermer la vanne quel que soit le niveau de pression du fluide. Les clapets anti-retour d’arrêt sont conçus comme des robinets à soupape avec une longue tige. La tête de la tige flotte sur le disque de la vanne. Le disque est utilisé pour ouvrir et fermer la vanne afin de permettre et de bloquer l’écoulement du fluide respectivement. Le disque n’est pas fixé à la tige et agit comme un clapet anti-retour à levée où il se déplace librement de haut en bas pour ouvrir et fermer la vanne. Lorsque le fluide tente de s’inverser, le disque se comporte comme un piston et se ferme rapidement pour empêcher le retour du fluide. Si nécessaire, la tige est abaissée manuellement à l’aide du volant ou de l’actionneur pour arrêter la vanne et ainsi stopper l’écoulement du fluide. Un clapet anti-retour d’arrêt est donc un type de vanne qui est utilisé pour ouvrir et fermer le flux de fluide et qui est également utilisé comme clapet anti-retour pour empêcher automatiquement le flux de fluide inverse. L’inversion du sens de l’écoulement du fluide peut causer des dommages importants aux équipements de tuyauterie tels que les pompes ou les chaudières, ainsi qu’une contamination qui pourrait entraîner des pertes supplémentaires.

Figure : Clapet d’arrêt.

Composants d’un clapet anti-retour

Corps de la valve

Il s’agit du composant d’un clapet anti-retour qui est utilisé pour abriter les pièces internes de la vanne. Les fabricants de clapets anti-retour produisent le corps du clapet en utilisant des matériaux métalliques solides pour aider le clapet à résister à la haute pression, à la haute température et aux dommages causés par la chute d’objets. Parmi les matériaux qui peuvent être utilisés pour fabriquer le corps de la vanne figurent l’acier au carbone, l’acier inoxydable, la fonte ductile et la fonte, entre autres. Le corps de la vanne contient les orifices qui relient le clapet anti-retour à la canalisation contenant le fluide.

Chapeau de soupape

Il s’agit de la partie supérieure du clapet anti-retour qui est placée au-dessus du corps de la vanne. Le chapeau est utilisé pour protéger l’étanchéité de la tige ainsi que d’autres parties internes de la vanne. Les fabricants de clapets anti-retour relient le chapeau et le corps à l’aide de raccords tels que des boulons et des écrous afin de garantir une étanchéité parfaite sans fuite de fluide.

Actionneur/roue manuelle

Il s’agit du composant d’un clapet anti-retour qui est utilisé pour lever et abaisser la tige afin d’ouvrir ou de fermer la vanne. Certains clapets anti-retour utilisent un actionneur ou un volant à main. L’actionneur ou le volant est relié au disque de la vanne par la tige de la vanne.

Tige

C’est le composant d’un clapet anti retour qui relie l’actionneur ou le volant au disque du robinet. La tige sert à transmettre le couple du mécanisme de commande au disque afin que ce dernier puisse ouvrir ou fermer le flux de fluide. Les fabricants de clapets anti-retour conçoivent la tige avec des filets afin qu’elle puisse tourner tout en se déplaçant linéairement vers le bas pour bloquer l’écoulement du fluide, quel que soit le niveau de pression.

Disque

Le disque est un composant qui sert à ouvrir ou à fermer le flux de fluide. Les fabricants de clapets anti-retour conçoivent le disque de manière à ce qu’il puisse s’ouvrir et se fermer lorsqu’il y a une différence de pression ou lorsque le fluide tente de refluer. Le disque peut également se fermer indépendamment du niveau de pression en faisant tourner le volant pour déplacer la tige vers le bas jusqu’à ce que le flux soit complètement fermé.

Siège de soupape

Il s’agit du composant d’un clapet anti-retour qui est utilisé pour assurer l’étanchéité entre le disque et le corps du clapet.

Emballage

La garniture d’un clapet anti-retour est un matériau fixé entre le chapeau et la tige pour empêcher toute fuite de fluide.

Figure : Composants d’un clapet anti-retour.

Comment fonctionne un clapet anti-retour ?

Comme mentionné précédemment, un clapet anti-retour fonctionne comme une vanne d’arrêt et aussi comme un clapet de retenue. Lorsqu’il est utilisé comme clapet anti-retour, il fonctionne sur le principe de la différence de pression. Dans ce cas, la vanne s’ouvre lorsque la pression d’aspiration est supérieure à la pression de sortie. Le fluide entrant doit avoir une énergie de haute pression pour forcer le disque de la vanne à se déplacer vers le haut, permettant ainsi le passage du fluide. En tant que clapet anti-retour, cette vanne permet uniquement au fluide de s’écouler vers l’avant mais ferme également la vanne chaque fois que le fluide tente d’inverser le sens de l’écoulement. Le fluide tente de s’écouler vers l’arrière lorsque la pression d’aspiration est inférieure à la pression de sortie ou lorsque la pompe est arrêtée. Lorsque le clapet anti-retour est utilisé comme vanne d’arrêt, il ferme l’écoulement du fluide lorsque le volant est tourné dans le sens horaire. Cette rotation fait tourner la tige dans le même sens en la déplaçant linéairement vers le bas. Ce mouvement vers le bas de la tige force le disque à s’appuyer sur le siège de la vanne et contribue ainsi à fermer tout écoulement de fluide vers l’avant ou vers l’arrière.

Figure : Fonctionnement d’un clapet anti-retour (complètement ouvert (côté gauche) et complètement fermé (côté gauche)).

Types de clapets anti-retour

Clapet anti-retour en Z

Il s’agit d’un clapet anti-retour qui a une forme en z à l’intérieur du boîtier de la vanne. C’est le type le plus courant de clapet anti-retour. Le clapet anti-retour en forme de Z est de conception simple et donc le plus préféré. La cloison en forme de Z dans ce type de vanne comporte le composant siège. Ce type de clapet anti-retour a un arrangement de siège horizontal où le disque repose. En raison de cette conception, la tige et le disque se déplacent perpendiculairement à l’axe du tuyau, ce qui entraîne une chute de pression élevée. La tige de la vanne se déplace de haut en bas à travers le chapeau de la vanne. Le chapeau est relié au corps à l’aide de boulons et d’écrous. Les fabricants de clapets anti-retour d’arrêt conçoivent cette vanne de manière à obtenir une vanne de forme symétrique qui facilite l’installation, la réparation et l’entretien.

Figure : Clapet anti-retour en forme de Z.

Clapet anti-retour en Y

Il s’agit d’un clapet anti-retour dans lequel la tige et le siège sont reliés selon un angle d’environ 45^o degrés, comme illustré ci-dessous. Ce type de clapet anti-retour est une alternative appropriée au type en Z car il présente une faible perte de pression. Cette vanne peut être facilement ouverte pour inspection sans avoir à la déconnecter de la canalisation.

Figure : Clapet anti-retour en Y.

Clapet d’arrêt à angle droit

Cette vanne est une modification de la vanne d’arrêt en forme de z. Les fabricants de clapets anti-retour conçoivent cette vanne de manière à ce que les extrémités de la vanne soient orientées selon un angle de 90^o degrés, comme illustré ci-dessous. Selon ce clapet anti-retour, l’écoulement du fluide a lieu à un angle de 90^o degrés. Les clapets anti-retour à angle ont l’avantage de pouvoir être utilisés comme joint de tuyau pour économiser sur le coude du tuyau.

Figure : Clapet anti-retour à configuration angulaire.

Clapet anti-retour à extrémité bridée

Il s’agit d’un clapet anti-retour qui possède des brides. Les fabricants de clapets anti-retour conçoivent les brides avec des trous qui servent à loger les boulons utilisés pour connecter le clapet à la canalisation. Le tuyau est également doté d’extrémités à bride pour faciliter l’alignement et l’accouplement des deux éléments, à savoir le clapet anti-retour et le tuyau. Entre les deux extrémités à bride se trouve un joint placé pour aider à améliorer l’étanchéité. Ces clapets sont utilisés dans des applications à haute pression, car le couple de chaque boulon contribue à assurer un joint très étanche sans fuite de fluide. Cependant, ces vannes ont tendance à être plus lourdes que les vannes filetées en raison des boulons, des écrous et des extrémités à bride utilisés. Ces vannes sont faciles à ouvrir pour le nettoyage, la réparation et l’entretien.

Figure : Clapet anti-retour à extrémité bridée.

Clapet anti-retour à extrémité filetée

Il s’agit d’un clapet anti-retour qui est relié à la canalisation à l’aide de vis. Les orifices du clapet anti-retour sont filetés, tout comme la conduite. Si le fabricant du clapet anti-retour produit le clapet avec des filetages femelles, le tuyau doit avoir des filetages mâles. Les clapets anti-retour à extrémité filetée sont faciles à installer. Ces vannes peuvent également être utilisées dans des applications à haute pression. Les clapets anti-retour à extrémité filetée sont plus légers que les clapets à extrémité bridée.

Figure : Clapet anti-retour à extrémité filetée.

Applications du clapet anti-retour

• Les clapets anti-retour sont utilisés dans la production d’aliments et de boissons.
• Ces vannes sont utilisées dans les applications pharmaceutiques.
• Ils sont utilisés dans le traitement chimique.
• Les clapets anti-retour sont utilisés dans les industries du pétrole, de l’huile et du raffinage du gaz.
• Les clapets anti-retour sont utilisés dans les applications minières.
• Ils sont utilisés dans les stations d’épuration des eaux usées.
• Ces valves sont utilisées dans l’approvisionnement en eau douce.
• Ils sont utilisés dans les centrales à vapeur pour contrôler le débit de la vapeur.

Avantages des clapets anti-retour

• Les clapets anti-retour peuvent être utilisés comme vannes d’arrêt.
• Ces vannes fonctionnent automatiquement lorsqu’elles sont utilisées comme clapets anti-retour.
• Les clapets anti-retour sont durables car ils durent longtemps. En outre, ces vannes peuvent être réparées lorsqu’elles tombent en panne, ce qui augmente leur durée de vie.
• Ces vannes sont polyvalentes car elles peuvent être utilisées dans différentes applications industrielles.
• Les clapets anti-retour ne permettent pas l’inversion du flux de fluide.
• Ces valves sont exemptes de fuites de fluide.
• Les clapets anti-retour peuvent être utilisés dans des applications à haute pression et à haute température.
• Ces valves sont faciles à installer et à réparer.
• Ces vannes ont une bonne capacité de fermeture.

Inconvénients des clapets anti-retour

• Les clapets anti-retour ont une chute de pression élevée.
• Ces vannes permettent l’écoulement du fluide dans une seule direction.
• Ils ne peuvent pas être inspectés pendant leur fonctionnement.

Dépannage d’un clapet anti-retour

Emballage par la fuite

• La garniture de la vanne est desserrée. Serrez l’écrou de la garniture avec le couple recommandé par le fabricant du clapet anti-retour.
• La garniture est défectueuse. Remplacez la garniture.
• Les anneaux de la garniture sont insuffisants. Ajoutez des anneaux de garniture.

Fuite de fluide à travers les surfaces d’étanchéité

• Surfaces d’étanchéité endommagées. Remplacez les surfaces d’étanchéité.
• Saleté sur les surfaces d’étanchéité. Nettoyez la saleté.

Fuite à travers la connexion corps-chapeau

• Boulons et écrous du chapeau desserrés. Serrez les boulons et les écrous au couple recommandé par le fabricant du clapet anti-retour.
• Bague d’étanchéité ou joint endommagé. Remplacez l’anneau métallique ou le joint d’étanchéité si nécessaire.

Le volant ne tourne pas de manière souple.

• La garniture de la vanne est trop serrée. Desserrez légèrement les écrous de la garniture.
• Saleté sur la tige. Nettoyez la saleté.
• Les filets de l’écrou de la tige sont usés. Remplacez l’écrou de la tige.

Le clapet anti-retour n’ouvre pas l’écoulement du fluide

• La pression d’aspiration est inférieure à la pression de sortie. Augmentez la pression d’aspiration afin que le fluide ait suffisamment d’énergie de pression pour ouvrir le disque de la vanne.

Résumé

Un clapet anti-retour est un type de vanne qui est utilisé comme vanne d’arrêt et également comme clapet anti-retour. Cette vanne est similaire à un robinet à soupape. Cette vanne est destinée à empêcher l’inversion du flux de fluide lorsqu’elle est utilisée comme clapet anti-retour. Dans ce cas, la vanne s’ouvre et se ferme en fonction de la différence de pression. Lorsque la pression d’entrée du fluide est élevée, elle force le disque à s’ouvrir et le fluide s’écoule donc à travers la vanne. Lorsque la pression d’aspiration est réduite ou lorsque la pompe s’arrête, le fluide tente d’inverser le sens d’écoulement et le disque de la vanne se ferme donc immédiatement. Pour couper l’écoulement du fluide à travers la vanne indépendamment du niveau de pression, le volant est tourné dans le sens des aiguilles d’une montre. Le disque se déplace alors vers le bas jusqu’à ce qu’il ferme complètement l’écoulement du fluide. L’avantage d’un clapet anti-retour est qu’il fait le travail de deux clapets, à savoir un clapet anti-retour et un clapet d’arrêt. Parmi les différents types de clapets, on trouve le clapet anti-retour en Z, le clapet anti-retour à angle, le clapet anti-retour en Y, le clapet anti-retour à bride et le clapet anti-retour à filetage. Ces vannes sont utilisées dans des applications telles que le pétrole et le gaz, le traitement des eaux usées, les produits chimiques, les produits pharmaceutiques, les aliments et les boissons, et les centrales thermiques à vapeur, entre autres. Les avantages de l’utilisation d’un clapet anti-retour sont, entre autres, l’absence d’inversion du flux de fluide, la durabilité, la polyvalence, l’absence de fuite de fluide, la facilité d’installation et de réparation et la grande résistance. s