Robinet à soupape à trois voies

Qu’est-ce qu’un robinet à soupape à trois voies ?

Un robinet à soupape à trois voies est une configuration spéciale d’un robinet à soupape à double siège. Ce type de vanne a deux types de base, c’est-à-dire qu’un type de vanne à soupape à trois voies est utilisé pour mélanger deux flux de fluide qui s’écoulent vers un port de sortie commun. L’autre type est utilisé pour une application de déviation en prenant un flux commun et en le divisant en deux ports de sortie. Un exemple représentatif d’une application de mélange est la combinaison de deux liquides différents pour créer un produit de sortie spécifique. D’autre part, un robinet à soupape à trois voies de déviation peut être utilisé pour faire passer un flux de fluide d’un récipient à un autre. La vanne de dérivation est également utilisée pour le contrôle de la température dans un échangeur de chaleur. Lors du contrôle de la température, la vanne à trois voies dirige une partie du flux de fluide vers l’échangeur et le reste du flux de fluide contourne l’échangeur. La division respective du fluide fournit l’équilibre thermique nécessaire pour contrôler la température. Dans une vanne à soupape à trois voies, les forces qui agissent sur le double siège ne s’équilibrent pas comme dans le cas de la vanne à double siège à deux voies. Cela s’explique par le fait que le robinet à soupape à trois voies présente des niveaux de pression différents dans chaque canal d’écoulement. De plus, le robinet à soupape à trois voies a une force dynamique différente qui agit sur chaque tête de clapet. Par conséquent, un robinet à soupape à trois voies ne doit pas être utilisé en cas de forte chute de pression.

Figure : Robinet à soupape à trois voies.

Composants d’un robinet à soupape à trois voies

Actionneur

L’actionneur est la source d’énergie qui permet de fermer ou d’ouvrir la vanne. Plusieurs types d’actionneurs peuvent être utilisés dans un robinet à soupape à trois voies, à savoir les actionneurs manuels, pneumatiques, hydrauliques et électriques.

Bonnet

Le chapeau est le composant d’un robinet à soupape à trois voies qui relie le corps du robinet afin d’assurer une fermeture étanche sans fuite. Le chapeau utilisé dans un robinet à soupape à trois voies peut être boulonné (avec des boulons et des écrous) ou vissé (avec des vis). Chacun de ces deux types de chapeau a ses avantages, par exemple le chapeau vissé offre un joint étanche à la pression. Le chapeau boulonné est le meilleur pour les robinets à soupape à trois voies qui fonctionnent à très haute pression.

Garniture de presse-étoupe

La garniture de robinet à soupape à trois voies est un joint utilisé pour améliorer l’étanchéité entre le chapeau et la tige de soupape. Elle est utilisée pour empêcher les fluides de s’échapper du presse-étoupe et des tiges. Elle est dotée de suiveurs de presse-étoupe qui sont serrés pour garantir l’absence de fuites. La garniture du robinet à soupape à trois voies peut être composée de différents matériaux tels que des élastomères, du PTFE, des matériaux fibreux, etc. La garniture du robinet à soupape à trois voies doit être fabriquée de manière à réduire le risque d’endommagement de la tige et donc de fuite de fluide.

Anneau de siège

Il s’agit du composant d’un robinet à soupape à trois voies qui assure l’étanchéité de l’espace entre la tige, le clapet et le chapeau. La bague de siège est vissée ou serrée dans la vanne. Le siège/bague de siège constitue une surface d’obturation remplaçable et stable.

Tige

La tige relie l’actionneur au disque pour aider à transmettre la force permettant de contrôler le débit via la vanne. La tige d’un robinet à soupape à trois voies est utilisée pour positionner correctement le disque et fournir le mouvement nécessaire au clapet pour fermer ou ouvrir la vanne. La tige est l’un des principaux composants d’un robinet à soupape à trois voies, car elle relie les composants internes de la vanne et l’actionneur. Pour éviter toute fuite de fluide, la tige du robinet est entourée d’une garniture. La garniture autour de la tige doit être remplacée selon les recommandations du fabricant du robinet à soupape à trois voies. La tige est fabriquée dans des matériaux solides comme l’acier pour l’aider à résister aux pressions élevées et aux contraintes dans la vanne pendant le fonctionnement.

Bouchon

Le clapet est un autre composant très important d’un robinet à soupape à trois voies. Il est également connu sous le nom de disque. Le clapet repose sur le siège lorsque la vanne est fermée, bloquant ainsi l’écoulement du fluide. Lorsque le clapet se trouve au-dessus du siège de la vanne, il permet l’écoulement du fluide.

 Corps de la valve

Le corps de vanne d’un robinet à soupape à trois voies est le composant qui maintient tous les autres composants ensemble. Le corps de vanne abrite tous les composants internes de la vanne pour permettre le contrôle du fluide. Le corps de vanne comporte les trois orifices requis dans une vanne à siège trois voies.

Figure : Composants d’un robinet à soupape à trois voies.

Principe de fonctionnement d’un robinet à soupape à trois voies

Le fonctionnement d’un robinet à soupape à trois voies dépend principalement de l’utilisation de ce robinet. Ces vannes sont principalement utilisées pour mélanger ou détourner le flux de fluide. Le principe de fonctionnement d’un robinet à soupape à trois voies dépend donc de son utilisation, comme indiqué ci-dessous.

Robinet à soupape à trois voies utilisé pour les applications de mélange

Lorsqu’un robinet à soupape à trois voies est utilisé pour une application de mélange, le fluide provenant des orifices d’entrée A et B est mélangé dans le corps du robinet. Après avoir été mélangé, le fluide est transmis par l’orifice de sortie AB. Le mélange des deux fluides à des pressions et des températures différentes permet d’améliorer les propriétés requises et de les envoyer vers une utilisation indentée.

Figure : Fonctionnement d’un robinet à soupape à trois voies pour une application de mélange.

Robinet à soupape à trois voies utilisé pour dévier le débit

Un robinet à soupape à trois voies utilisé pour dévier le débit a AB comme orifice d’entrée et A et B comme orifices de sortie. Lorsque la tige et le clapet sont à 100% vers le haut, l’orifice A est bloqué. Le fluide peut alors s’écouler de AB vers B uniquement. Lorsque la broche et le bouchon sont à 100% vers le bas, l’écoulement du fluide via B est bloqué. Ainsi, l’écoulement se fait uniquement de AB vers A.

Figure : Fonctionnement d’un robinet à soupape à trois voies utilisé pour une application de déviation.

Les robinets à soupape à trois voies peuvent également être utilisés comme vannes de dérivation dans les applications de vannes de boucle primaire et secondaire.

Types de robinets à soupape à trois voies

Il existe deux types de robinets à soupape à trois voies en fonction de l’application, à savoir les robinets à soupape à trois voies de dérivation et de mélange.

Robinets à soupape à trois voies de dérivation

Il s’agit de robinets à soupape à trois voies utilisés pour dévier le flux de fluide. Ces vannes ont deux orifices de sortie et un orifice d’entrée. Le mouvement de la tige de la vanne déplace deux clapets. En fonction de la géométrie des clapets et du siège, le flux de fluide entrant est distribué dans deux lignes de sortie. Ces vannes ont une tige commune qui est utilisée pour actionner deux clapets pour deux sorties. Les robinets à soupape à trois voies de dérivation sont utilisés dans plusieurs applications telles que les grandes unités de traitement de l’air pour le refroidissement ou le chauffage. Ces vannes sont également utilisées dans un système hydronique à débit variable. Les robinets à soupape à trois voies de dérivation doivent être montés avec la tige verticale au-dessus du corps du robinet afin d’améliorer sa durée de vie. Les fabricants de robinets à soupape à trois voies fabriquent ces robinets en utilisant des matériaux solides dans les différents composants du robinet, tels que le corps, la tige et les clapets. Ces matériaux solides sont destinés à aider la vanne à surmonter la pression élevée émanant de la pression élevée du fluide. Ces matériaux solides sont notamment l’acier inoxydable et le laiton. Ces matériaux sont également utilisés pour protéger la vanne des milieux corrosifs et abrasifs qui peuvent facilement l’endommager.

Robinets à soupape de mélange à trois voies

Un robinet à soupape à trois voies de mélange est une vanne utilisée pour les applications de mélange. Cette vanne est utilisée lorsque l’on souhaite mélanger deux fluides de pression et de température différentes ou d’autres caractéristiques, mais que l’on obtient un fluide ayant les mêmes propriétés à la sortie de la vanne. Ces vannes peuvent fonctionner avec plusieurs actionneurs tels que des actionneurs pneumatiques, électriques, manuels ou hydrauliques. Ces vannes sont à accouplement direct et ont un chapeau universel. Ces vannes sont fabriquées dans des matériaux solides tels que l’acier inoxydable. Le matériau résistant aide à surmonter la pression et la température du flux de fluide. Une combinaison de pression et de température élevées peut facilement affaiblir la vanne. C’est pourquoi les fabricants de robinets à soupape à trois voies utilisent toujours des matériaux solides.

Caractéristiques d’un robinet à soupape à trois voies

• Les robinets à soupape à trois voies utilisent une conception à entrée par le haut qui facilite l’inspection et la maintenance.
• Les robinets à soupape à trois voies peuvent fonctionner sur différents types d’actionneurs, selon les préférences des clients.
• Ils sont dotés d’une garniture équilibrée qui permet des débits de fluide élevés tout en réduisant la taille de l’actionneur.
• Les robinets à soupape à trois voies ont une excellente capacité de contrôle du débit des fluides.
• Ces vannes peuvent mélanger différents fluides en un seul composant fluide.
• Ces vannes peuvent détourner le flux d’une direction à une autre.
• Ces valves peuvent restreindre le débit du fluide.

Que devez-vous prendre en compte lors de la sélection/l’achat d’un robinet à soupape à trois voies ?

Pression nominale

Les différents robinets à soupape à trois voies sont conçus pour résister à différents niveaux de pression. Comprendre la pression de travail requise dans le pipeline aidera à déterminer la vanne qui peut résister à de telles pressions. Une vanne fonctionnant à une pression supérieure à sa résistance peut provoquer des fuites et être endommagée.

Température de fonctionnement

Les fabricants de robinets à soupape à trois voies fabriquent les robinets en fonction de différents niveaux de température de fonctionnement. Certains matériaux, comme le PTFE, peuvent supporter des températures basses, tandis que des matériaux comme l’acier inoxydable peuvent supporter des températures élevées, comme 400^o C. Ainsi, le fait de connaître la température de fonctionnement du fluide aidera à sélectionner la bonne vanne pour la bonne tâche. L’utilisation d’une vanne pour une température inadaptée peut facilement endommager la vanne, même au cours du premier jour d’utilisation.

Matériaux utilisés pour la fabrication de la valve

Les robinets à soupape à trois voies fonctionnent avec différents fluides et matériaux qui ont des propriétés différentes. La nature du matériau utilisé pour fabriquer les composants internes de la vanne déterminera les fluides sur lesquels la vanne peut être utilisée. Il faut donc connaître la nature du fluide à traiter pour vous aider à sélectionner le robinet à soupape à trois voies le mieux adapté à cette tâche. Certains fluides sont corrosifs et nécessitent donc des matériaux résistants à la corrosion comme le PTFE.

Coefficient de débit

Il est important de connaître le coefficient de débit du fluide car cela permet de déterminer le robinet à soupape à trois voies idéal qui peut optimiser le processus de débit.

Type d’actionneur

L’actionneur est le composant qui fournit l’énergie nécessaire au fonctionnement de la vanne. Les actionneurs disponibles qui peuvent être utilisés sur un robinet à soupape à trois voies sont l’actionneur manuel (il est actionné à la main à l’aide d’un volant), l’actionneur pneumatique (il est alimenté par de l’air comprimé pour aider à entraîner le mécanisme de fermeture et d’ouverture du robinet), l’actionneur électrique (il utilise l’électricité pour contrôler le robinet) et l’actionneur hydraulique (il utilise un fluide hydraulique tel que l’huile ou l’eau pour fermer ou ouvrir le robinet). Certains actionneurs sont moins chers et plus pratiques à utiliser que d’autres. Le type d’actionneur dépend de la préférence du client en matière de facilité et de rapidité d’utilisation.

Applications du robinet à soupape à trois voies

• Les robinets à soupape à trois voies sont utilisés dans la séparation de l’air.
• Ils sont utilisés dans le traitement du gaz naturel.
• Ils sont utilisés pour la liquéfaction du gaz naturel liquéfié.
• Les robinets à soupape à trois voies sont utilisés dans le traitement du bois.
• Ils sont utilisés dans le traitement de l’eau.
• Ils sont utilisés dans la transformation et la production de produits alimentaires.
• Les robinets à soupape à trois voies sont utilisés pour améliorer le débit constant dans les échangeurs de chaleur.
• Ils sont utilisés pour améliorer l’alimentation en eau et la température constante dans une unité de réfrigération-condensation d’un échangeur de chaleur.

 Avantages d’un robinet à soupape à trois voies

• Les robinets à soupape à trois voies sont faciles à inspecter et à entretenir.
• Différents actionneurs peuvent être utilisés sur les robinets à soupape à trois voies.
• Ces vannes ont une bonne capacité de contrôle du débit.
• Ces vannes ont une excellente capacité de pression.
• Ces vannes peuvent fonctionner dans une large gamme de températures.
• Ces vannes sont résistantes à la corrosion.

Inconvénients d’un robinet à soupape à trois voies

• Les robinets à soupape à trois voies sont chers par rapport aux autres robinets.
• Les robinets à soupape à trois voies ont un poids élevé.
• Ils ont une chute de pression élevée.

Dépannage des robinets à soupape à trois voies

Fuite de la garniture de la tige

• La bride de garniture est desserrée. Fixez la bride de garniture.
• La tige est endommagée. Démontez le robinet à soupape à trois voies et inspectez-le visuellement. Vérifiez si les pièces du clapet sont endommagées et remplacez-les si nécessaire.
• La tige n’est pas endommagée. Remplacez les joints toriques et les bagues d’étanchéité de la bride du presse-étoupe en respectant toutes les procédures de sécurité recommandées par le fabricant.

Fuite interne excessive lorsque le robinet à soupape à trois voies est fermé.

• Vérifiez que la pression d’air dans la vanne est conforme aux recommandations du fabricant de la vanne à trois voies.
• Lorsque la vanne est en position fermée. Vérifiez si l’échelle de pression de sortie du positionneur est identique à la pression recommandée.
• Ajustez la course de la valve pour qu’elle ferme bien et remontez le collier.

Fuite du capot

• Le capot n’est pas correctement serré. Serrez le capot.
• Démontez le robinet à soupape à trois voies et vérifiez le joint sur le chapeau.

L’actionneur du volant ne peut pas tourner de manière flexible ou le disque ne peut pas se fermer ou s’ouvrir.

• La garniture est trop serrée. Desserrez les écrous de la garniture.
• Glande tordue. Rectifier la glande.
• Écrou de tige endommagé ou présence de saleté. Vérifiez le filetage de l’écrou de la tige. Nettoyez la saleté.
• La tige est pliée. Remplacez ou rectifiez la tige.
• Filets de vis usés sur l’écrou de la tige. Remplacez l’écrou de la tige.

Résumé

Les robinets à soupape à trois voies sont des robinets à soupape qui ont trois orifices. Ces vannes sont utilisées pour dériver ou mélanger des fluides. Lorsqu’elle est utilisée pour mélanger des fluides, la vanne utilise deux entrées et un orifice de sortie. Lorsqu’elle est utilisée pour dévier un fluide, la vanne utilise une entrée et deux sorties. Les robinets à soupape à trois voies sont des robinets à soupape dont le siège se trouve au bas du corps du robinet. Le troisième orifice de ces vannes est situé perpendiculairement aux deux autres ouvertures. Les robinets à soupape à trois voies sont de deux types, à savoir la version de déviation et la version de mélange.

Les robinets à soupape à trois voies sont utilisés dans différentes applications telles que le contrôle du traitement de l’eau, du pétrole et du gaz, dans les applications de refroidissement et de chauffage telles que les échangeurs de chaleur, la séparation de l’air et la transformation des aliments, entre autres. Les robinets à soupape à trois voies ont des caractéristiques communes telles que la conception à entrée par le haut, la compatibilité avec différents actionneurs, une large gamme de contrôle et la capacité de dévier et de mélanger les fluides. Avant d’acheter/sélectionner un robinet à soupape à trois voies, vous devez prendre en compte certains facteurs tels que la pression nominale, la température de fonctionnement, le coefficient de débit, le type d’actionneur, la compatibilité des médias et les matériaux du robinet. Les avantages des robinets à soupape à trois voies incluent la facilité d’inspection et de maintenance, une bonne capacité de pression, la résistance à la corrosion et une large gamme de niveaux de température.