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L’histoire de la valve

October 28, 2020

Les vannes sont des dispositifs utilisés pour réguler le débit, la pression et le sens du flux d’un fluide. Le fluide régulé peut être un liquide, un gaz, un mélange gaz-liquide ou une combinaison solide-liquide. Les soupapes sont normalement constituées d’un corps, d’un couvercle, d’un siège de soupape, d’éléments d’ouverture et de fermeture, d’un mécanisme d’entraînement, de joints et de connecteurs. La fonction de commande de la vanne est obtenue au moyen d’un mécanisme d’entraînement ou d’un fluide qui entraîne le mouvement de levage, de glissement, d’oscillation ou de rotation des éléments d’ouverture et de fermeture pour régler la taille de la section de passage. L’utilisation de la vanne est très large, elle est étroitement liée à la vie quotidienne des gens, par exemple, la conduite d’eau du robinet et le PRV utilisé dans le poêle à gaz de pétrole liquéfié sont des vannes. Les soupapes sont également des composants essentiels d’une large gamme de machines mécaniques, telles que les moteurs à combustion interne, les moteurs à vapeur, les compresseurs d’air, les pompes, les systèmes de transmission pneumatique, les machines de transmission hydraulique, les navires et les avions.

Avant l’an 2000 avant J.-C., les Chinois utilisaient des tuyaux en bambou et des vannes en liège sur le système de canalisation d’eau, puis des vannes d’écluse sur les canaux d’irrigation, des clapets anti-retour à plaque sur les soufflets des fonderies, et collectaient la saumure à l’aide de tuyaux en bambou et de clapets anti-retour à plaque dans les mines de sel de puits, et sont apparus en Europe avec l’introduction de la technologie de fusion et des machines hydrauliques. Robinet en plomb et cuivre. La soupape de sécurité du levier a été créée en 1681 pour l’utilisation des chaudières. Les robinets à tournant et les clapets anti-retour étaient encore les principales vannes jusqu’à l’arrivée de la machine à vapeur de Watt au 18e siècle. L’invention d’une machine à vapeur a conduit les vannes à entrer dans l’industrie mécanique. En plus des robinets à boisseau, des soupapes de sécurité et des soupapes de la machine à vapeur de Watt, des vannes à papillon étaient souvent utilisées pour contrôler le débit. L’augmentation du débit et de la pression de la vapeur signifie que l’utilisation d’un robinet d’arrêt pour réguler l’admission et l’échappement de la vapeur de la machine à vapeur ne répond plus aux besoins, de sorte que la vanne apparaît.

À partir de 1840, les vannes d’arrêt à tige filetée et les vannes à clapet à tige filetée trapézoïdale se succèdent, ce qui constitue un progrès important dans la production de vannes. L’introduction de ces deux types de vannes a non seulement permis de répondre aux demandes des différentes industries pour augmenter la pression et la température du point, mais aussi de satisfaire finalement aux exigences du contrôle du débit. Depuis, avec la croissance de l’industrie électrique, de l’industrie pétrolière, de l’industrie chimique et de l’industrie navale, différentes formes de vannes haute et moyenne pression ont rapidement évolué.

Depuis la Seconde Guerre mondiale, les anciennes vannes à clapet et à papillon ont vu de nouvelles applications grâce à la production de matériaux polymères, d’acier inoxydable, de matériaux lubrifiants et de carbure cémenté à base de cobalt. Les robinets à bille et les vannes à membrane ont évolué rapidement. Les robinets à soupape, les robinets-vannes et autres vannes ont amélioré et renforcé leur efficacité. L’industrie de la fabrication de vannes est devenue un domaine de plus en plus important de l’industrie des machines. Les vannes peuvent être divisées en six catégories : vanne utilisée pour la coupure, la régulation, le clapet anti-retour, le robinet d’arrêt, la soupape de sécurité et la fonction de vanne polyvalente.

Le mécanisme d’arrêt est principalement utilisé pour interrompre le flux de fluide, comme un robinet-vanne, un robinet à boisseau, un robinet à bille, une vanne papillon à membrane, une vanne à pincement, etc. La vanne de régulation est principalement utilisée pour régler la pression et la vitesse du fluide, comme la vanne d’étranglement, la soupape de surpression et la vanne à bille flottante, etc. Le clapet anti-retour est utilisé pour empêcher l’inversion du flux de fluide ; la vanne de dérivation est utilisée dans la vanne. Passage d’un fluide ou isolation d’un fluide biphasique, y compris une vanne à tiroir, une vanne à passages multiples, une vanne de vidange et une vanne de purge d’air ; la soupape de sécurité est utilisée principalement pour la protection de la sécurité afin d’éviter que le four, la cuve sous pression ou la conduite ne soit brisée par une surpression ; la soupape est une vanne à plusieurs caractéristiques, comme une vanne d’arrêt, qui peuvent toutes deux servir de soupape de surpression.

Les vannes de pipeline industrielles peuvent être classées en une vanne à vide, une vanne à basse pression, une vanne à moyenne pression, une vanne à haute pression et une vanne à ultra-haute pression en fonction de la pression nominale, et la vanne peut être à nouveau divisée en une vanne à température standard, une vanne à température moyenne, une vanne à haute température et une vanne à basse température à température de fonctionnement, et la vanne peut également être classée par type selon la façon dont elle est actionnée. Les vannes peuvent être nommées individuellement ou en combinaison selon différentes méthodes de classification et peuvent également être nommées en fonction des propriétés structurelles ou des utilisations particulières des composants d’ouverture et de fermeture.

Les exigences du processus de la vanne sont la pression de travail, la température de travail et l’étalonnage. Les vannes nominales et les diamètres nominaux sont largement utilisés comme spécifications standard pour les vannes séparées utilisées dans les pipelines industriels. La pression nominale correspond à la pression moyenne de fonctionnement de la vanne de substance à la température spécifiée. Le diamètre nominal correspond au diamètre intérieur nominal de l’extrémité de raccordement du corps de la vanne et du tuyau.

Les vannes ont des exigences différentes selon leur forme et leur utilisation, notamment en ce qui concerne l’étanchéité, la résistance, le contrôle, la circulation, l’ouverture et la fermeture. Dans la configuration et la sélection des vannes, outre les paramètres et propriétés spécifiques, il convient de prêter attention à l’efficacité du fluide, y compris l’état de phase du fluide (gaz, liquide ou particules solides), la corrosion, l’inflammabilité, la viscosité, la toxicité, l’explosivité et la radioactivité.

L’efficacité de l’étanchéité et les performances élevées sont les caractéristiques les plus fondamentales et les plus critiques de toutes les vannes. La vanne est scellée en deux parties : le joint interne et le joint externe. Le joint interne est le joint entre la vanne et le siège de la vanne ; le joint externe est le joint entre la tige de la vanne et le chapeau, le corps de la vanne et le raccord de tuyau. Les vannes doivent non seulement avoir une bonne capacité d’étanchéité, mais elles doivent aussi assurer une protection.

Si la fuite du joint n’est pas réussie et que la résistance n’est pas suffisante, les composants seront détruits, ce qui entraînera des dommages économiques plus ou moins importants, tels que le transport de matières dangereuses, de produits inflammables et explosifs ou de fluides lourds corrosifs, et peut également provoquer de graves incidents de sécurité. Afin de garantir l’étanchéité et la résistance de la vanne, outre la nature appropriée de la structure et la cohérence de l’opération, le matériau doit être soigneusement choisi conformément aux exigences applicables.

En général, les soupapes pour fluides non corrosifs à basse pression sont en fonte ou en cuivre moulé ; les soupapes à haute et moyenne pression sont en acier moulé ou en acier forgé ; les soupapes à haute température ou à haute pression sont en acier allié ; les soupapes pour fluides corrosifs sont en acier inoxydable, en alliages de plastique à résistant à la corrosion (tels que les alliages de cuivre-nickel-molybdène, les alliages de plomb et les alliages de titane, etc.

) ou sont en fonte. En général, les vannes basse pression sont souvent en laiton ou en cuivre, les vannes haute et moyenne pression sont le plus souvent en acier inoxydable, et les vannes haute et moyenne pression ou les vannes haute température aux spécifications plus élevées utilisent du carbure cémenté à base de cobalt. Les produits polymères ont été largement utilisés dans les tuyaux. Par exemple, le siège des vannes à bille est en grande partie composé de plastique polytétrafluoréthylène et la bague d’étanchéité des vannes papillon et la membrane des vannes à membrane sont faites de différents matériaux en caoutchouc. Ces matériaux ont des propriétés de liaison plus importantes que les métaux dans la gamme de température qui peut être utilisée.

Avec les progrès des industries nucléaires, pétrochimiques, électroniques et aérospatiales modernes, ainsi que les progrès du contrôle automatisé des processus et du transport de fluides sur de longues distances, le développement de vannes cryogéniques, de vannes à vide, de vannes nucléaires et d’autres vannes de contrôle modernes a été encouragé. L’utilisation de systèmes de commande de vannes pour le contrôle à distance et le contrôle de programmes est accrue.

À l’avenir, la production de vannes permettra d’élargir les spécifications des produits, d’introduire des vannes à économie d’énergie, à économie de main-d’œuvre et d’autocontrôle, de moderniser les systèmes, de mettre en œuvre de nouvelles technologies et méthodes, d’augmenter la durée de vie des vannes et d’introduire des séries spéciales de vannes, telles que l’oxygène liquide, les vannes cryogéniques, les vannes à vide, les vannes nucléaires, les soupapes de sécurité, les régulateurs de vannes, les pièges et les dispositifs d’actionnement de vannes pour l’hydrogène liquide et le gaz naturel liquéfié.

 

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