Tout sur la conception des vannes d'arrêt, les types, les différences et comment choisir la bonne

Vanne de régulation.

Cette vanne est similaire à un réducteur de pression. La vanne de régulation a un actionneur spécial, généralement pneumatique ou électrique, connecté à un régulateur automatique. L'unité de contrôle est un appareil qui mesure le débit, la température ou la pression du fluide et les compare au niveau requis. L'unité de commande émet une commande par laquelle la position souhaitée du corps de travail est établie. Le mouvement du corps de travail dans les vannes de commande peut être en translation ou en rotation; structurellement, ils sont le plus souvent de type valve ou papillon. Les vannes de contrôle sont largement utilisées pour réguler la pression ou le débit de fluide. Une telle vanne est rarement complètement fermée ou ouverte. Dans la vanne de régulation, un étranglement du débit se produit, qui s'accompagne d'une chute de pression. A cet égard, une telle valve doit présenter une résistance élevée aux effets érosifs de l'écoulement de fluide. Une chute de pression peut entraîner une cavitation dans le liquide et un bruit dans les flux de gaz ou de vapeur (cm.

CAVITATION). Des conceptions spéciales de vannes de régulation avec une résistance accrue à la cavitation et un faible bruit ont été développées. Les vannes de régulation fonctionnent dans des conditions plus défavorables que la plupart des autres types de vannes.

Vannes de régulation: relever les défis les plus difficiles

La régulation des paramètres du débit du fluide de travail est nécessaire pour le contrôle efficace des processus technologiques et l'interconnexion de leurs phases individuelles. Sans cela, il est impossible d'assurer la stabilité dans les modes nominaux et le cours normal des modes transitoires.

Le contrôle des paramètres du débit du fluide de travail en modifiant son débit, en fournissant un ensemble d'exigences pour le type de caractéristiques de contrôle, la fiabilité et la précision de la régulation, est l'une des tâches les plus importantes des vannes de canalisation. Et surtout ─ les vannes de régulation, qui occupent une place extrêmement importante dans la nomenclature générale des vannes de canalisation.

Les vannes de régulation, à la fois dans leur forme "classique" et en combinaison avec des vannes d'arrêt (selon "GOST 24856-2014. Vannes de canalisation. Termes et définitions") fournissent des conditions pour le fonctionnement normal des équipements dans diverses installations, y compris complexes et responsables comme les centrales thermiques, les centrales nucléaires, les systèmes de transport par pipeline. Un exemple de la symbiose de divers types de raccords de canalisation est une vanne d'arrêt et de commande (vanne d'arrêt et de régulation) qui combinent les fonctions de vannes d'arrêt et de régulation. Comme vous le savez, les vannes d'arrêt sont conçues pour arrêter le débit du fluide de travail avec une certaine étanchéité.

Parfois, les vannes de régulation des conduites sont classées comme indépendantes du point de friction de la classification établie dans la documentation réglementaire et technique (c'était le cas dans "GOST R 52720-2007. Les raccords de tuyauterie. Les termes et définitions" ne mentionnent pas les réducteurs de pression) des soupapes de réduction (d'étranglement) conçues pour réduire (réduire) la pression de service dans le système en augmentant la résistance hydraulique dans le trajet d'écoulement. Autrement dit, une vanne de régulation de pression. La pertinence des vannes de régulation ne fait qu'augmenter à mesure que les conditions de fonctionnement dans l'industrie électrique deviennent plus complexes.Leur manifestation frappante est une augmentation des paramètres initiaux des liquides de refroidissement dans les centrales thermiques et une augmentation de la capacité unitaire des centrales à turbine dans l'industrie de l'énergie nucléaire.

Sans l'utilisation de vannes de régulation, il est impossible de répondre aux exigences croissantes pour assurer le fonctionnement fiable et en même temps le plus économique de divers systèmes dans l'industrie de la chaleur et de l'électricité, le transport par pipeline et d'autres domaines des technologies modernes.

Vidange et soupapes de sécurité.

Dispositifs de vannes de sécurité et de vidange pour réduire automatiquement la pression dans les récipients fermés lorsqu'elle atteint une limite dangereuse. Ces vannes sont utilisées dans une grande variété d'appareils techniques, des cafetières, des pots sous pression et des systèmes de chauffage de chaudières aux centrales électriques, où les pressions atteignent 30 MPa, et les systèmes hydrauliques, où les pressions peuvent atteindre 70 MPa. Il existe une certaine différence entre les vannes de sécurité et de vidange. La soupape de sécurité est un type spécial de soupape de vidange à ressort qui est conçue pour s'ouvrir momentanément afin de libérer une grande quantité de vapeur ou de gaz à la fois, puis se refermer brusquement. Les vannes de vidange sont utilisées pour communiquer avec l'atmosphère dans les systèmes liquides, et les soupapes de décharge dans les systèmes à gaz et vapeur haute pression.

Le robinet de vidange s'ouvre légèrement lorsque la pression dans le réservoir atteint une valeur de consigne (basse) et augmente lentement la libération de fluide à mesure que la pression augmente. La vanne de vidange est généralement utilisée lorsqu'il n'est pas souhaitable ou nécessaire de libérer de grands volumes de fluide de travail.

Vanne à guillotine.

Les vannes à guillotine (vannes) sont couramment utilisées dans les systèmes de tuyauterie industriels où la vanne doit être soit complètement fermée, soit complètement ouverte. Une telle vanne est appelée vanne d'arrêt. Lorsque la vanne est ouverte, le débit passe avec peu ou pas de résistance. Dans les amortisseurs, l'amortisseur est abaissé dans les guides. Dans les vannes à double siège à coin, les disques sont plaqués contre les sièges en raison de leur coincement lors du déplacement de la tige. Dans les vannes avec rotation de tige, l'extrémité inférieure de la tige est vissée dans la vanne; la rotation de la tige fait monter et descendre la valve. Dans les soupapes à tige de levage qui prennent plus de place en position ouverte, le haut de la tige est fileté et le volant est un écrou avec des rondelles de butée. L'écrou déplace la tige lorsque le volant tourne.

Recommandations de sélection de vanne

En raison du fait que les vannes à brides sont répandues, leur sélection doit être abordée avec un soin et un scrupule extrêmes. Si le périphérique est mal choisi, il est possible qu'il échoue bientôt. Il y a plusieurs paramètres clés à prendre en compte lors de l'achat d'un outil:

• le matériau à partir duquel le corps est fabriqué;
• type de coquille;
• une sorte de mécanisme d'entraînement.

Les vannes, dont le corps est en acier, sont durables et durables, mais il est recommandé de les installer sur des pipelines à travers lesquels de la vapeur, du gaz, des produits pétroliers ou de l'eau sont transportés. L'avantage de l'acier allié est qu'il est capable de résister à de basses températures ambiantes, atteignant 60 degrés en dessous de zéro.

Les vannes en acier inoxydable ont une résistance élevée à la corrosion, ainsi qu'une résistance aux éléments chimiques agressifs. Les vannes à brides en acier inoxydable sont largement utilisées dans l'industrie alimentaire, car il est nécessaire de maintenir une pureté élevée du fluide transporté dans le pipeline. Les pièces en fonte ont une faible résistance aux facteurs environnementaux, sont également fragiles et ont une masse volumique solide. Il est recommandé d'installer uniquement de tels mécanismes sur les systèmes d'alimentation en eau.

Lors de l'achat d'une vanne d'arrêt, vous devez prendre en compte la conception de son corps, qui peut être entièrement soudé ou pliable.La taille de la pièce et la capacité à effectuer l'un ou l'autre type de travaux de réparation dépendront de la conception. Les pièces entièrement soudées ont un corps monobloc, ce qui ne permet pas d'effectuer des mesures de révision.Par conséquent, une telle vanne doit être installée dans les zones où la régulation du débit du fluide est extrêmement rare.

Cette précaution est nécessaire pour prolonger la durée de vie de l'appareil.

La conception des vannes à joint se compose de pièces de rechange individuelles, qui peuvent être remplacées si nécessaire si l'une d'entre elles devient inutilisable. C'est du fait que la vanne est démontée qu'elle peut être utilisée pour effectuer tout type de travaux de réparation, mais un tel outil se distingue par son coût élevé.

En fonction des particularités du procédé, une vanne à brides avec un mécanisme de commande approprié peut être sélectionnée. Le mécanisme d'entraînement le plus simple pour les vannes à brides est une poignée, avec laquelle la vanne est déplacée en mode ouvert ou fermé. Lors du choix d'une vanne pour réguler le flux de substances épaisses, il convient de garder à l'esprit que la poignée doit être solide et fabriquée dans des matériaux durables.

Un autre type courant de mécanisme d'entraînement est une boîte de vitesses, qui doit être installée sur des tuyaux si leur section transversale est supérieure à 300 mm. La potence est entraînée par un volant, qui commence à tourner lorsque l'interrupteur à bascule est commuté. Les dispositifs automatiques sont représentés par des systèmes de contrôle pneumatiques et électriques, avec lesquels vous pouvez contrôler la vanne même à distance. De tels dispositifs contribuent à la régulation la plus efficace de tous les processus techniques.

Classification des vannes

Le clapet anti-retour de type à obturation est souvent appelé «anti-inondation» en raison de sa fonction principale d'empêcher le fluide de s'échapper. Sur le marché des vannes de type à obturation, les vannes de différentes conceptions se distinguent, en fonction du lieu de leur installation, ainsi que des fonctions exercées.

Les vannes d'arrêt sont classées par caractéristiques de conception en:

• coin;
• point de contrôle;
• avec un siège pour le dispositif d'arrêt;
• deux places.

Par la méthode de fermeture, les dispositifs d'arrêt jetables sont classés en fonction de la méthode de coupure du flux du contenu du pipeline dans:

• dispositifs dans lesquels le chevauchement est effectué au moyen d'un effet de charge;
• vannes fermées par un mécanisme à ressort;
• unités à entraînement pneumatique;
• appareils avec une vanne électromagnétique installée.

Chaque type de vannes d'arrêt est sélectionné et installé uniquement avec l'aide de spécialistes qualifiés qui connaissent bien la configuration et le but de l'un ou l'autre élément des systèmes de canalisations. Les vannes automatiques ou mécaniques peuvent avoir des objectifs différents, ce qui détermine directement le domaine d'utilisation de cette vanne.

Dispositifs de protection pour entraînements pneumatiques

Les variateurs de freinage multi-circuits se caractérisent par l'autonomie de chaque circuit, qui se manifeste par la préservation de leur fonctionnement en cas de dépressurisation ou de panne d'un ou plusieurs circuits inclus dans le variateur. Dans les variateurs pneumatiques multi-circuits, l'autonomie des circuits est assurée au moyen de soupapes de sécurité - triples, doubles et simples.

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Double soupape de sécurité

La double soupape de sécurité (Fig. 1, a) sert à répartir l'air comprimé provenant du compresseur sur deux circuits et à maintenir la pression dans un circuit si l'autre est endommagé. L'air comprimé du compresseur, passant par le régulateur de pression et le dispositif de sécurité antigel, pénètre dans la cavité centrale et, en appuyant sur deux soupapes plates, passe par la sortie vers le circuit du système de freinage auxiliaire, et en même temps,à travers une autre prise - au circuit des systèmes de stationnement et de rechange du tracteur et de la remorque.

Si une fuite d'air se produit dans l'un des circuits, par exemple, connecté à la sortie droite, le piston central ainsi que la vanne à plaque droite se déplaceront vers la droite sous l'influence de la pression d'air dans la sortie gauche et appuieront contre la poussée. piston (la vanne reste fermée). Dès que la pression dans la cavité centrale est supérieure à la force du ressort du premier piston têtu, la soupape à plaque droite s'éloigne du piston central et l'excès d'air s'échappe dans le circuit qui fuit. Il en sera de même en cas d'augmentation du débit d'air dans l'un des circuits. Si l'un des circuits est endommagé, la double soupape de sécurité maintient une pression de 0,52 ... 0,54 MPa dans l'autre circuit.

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Soupape de sécurité triple

La triple soupape de sécurité (Fig. 1, c) répartit l'air provenant du compresseur sur trois circuits autonomes et, si l'un d'entre eux est endommagé, maintient la pression dans les circuits en service.

L'air comprimé du compresseur pénètre dans les cavités gauche et droite et, lorsque la pression monte à 0,52 MPa, il ouvre les vannes gauche et droite, surmontant la résistance de ses ressorts. En pliant les diaphragmes gauche et droit, l'air comprimé entre par les sorties dans les circuits des mécanismes de freinage de travail des roues de l'essieu avant et de la remorque, ainsi que des roues du bogie arrière et de la remorque. Dans le même temps, l'air comprimé ouvre les vannes de dérivation gauche et droite, pénètre dans la cavité centrale et à une pression de 0,51 MPa, ouvrant la vanne centrale, passe par la sortie dans le circuit du système de libération.

Lorsque l'un des circuits est dépressurisé, la pression dans la cavité associée de la soupape de sécurité diminuera et, sous l'action du ressort, la soupape du circuit endommagé se fermera.

Si la ligne d'alimentation provenant du compresseur est dépressurisée, toutes les vannes se fermeront sous l'action de leurs ressorts et la pression dans les circuits restera.

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Soupape de sécurité simple

Une seule soupape de sécurité (fig. 2) est utilisée pour relier les deux circuits du système de freinage et assurer leur fonctionnement indépendant. Ses fonctions comprennent le maintien de la pression dans le récepteur du tracteur en cas de chute de pression d'urgence dans la conduite de la remorque et la protection de la remorque contre le freinage spontané en cas de chute brutale de la pression dans le récepteur du tracteur.

À une pression de 0,55 MPa, l'air comprimé entrant par le canal d'entrée, surmontant la résistance du ressort de rappel du piston, soulève la membrane et passe dans le canal de sortie, puis entre dans la conduite d'alimentation de la remorque par le clapet anti-retour.

Lorsque la pression dans le canal d'entrée descend en dessous de 0,545 MPa, le ressort de rappel du piston remet la membrane à sa place. Le clapet anti-retour empêche l'air comprimé de la conduite d'alimentation d'entrer dans le canal de sortie sous la membrane.

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Disciplines académiques

• Graphiques d'ingénierie
• MDK.01.01. "Appareil de voiture"
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Olympiades et tests

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Matériaux.

Les vannes sont fabriquées à partir d'une variété de matériaux: fonte grise ou fonte ductile, bronze, acier au carbone ou acier inoxydable et alliages à base de nickel tels que Monel et Inconel.Ces matériaux varient en termes de coût, de plage de températures de fonctionnement et de résistance à la corrosion et sont classés par ordre croissant de coût. La fonte grise convient à la plupart des applications non critiques, en particulier dans la plomberie. Le bronze a une résistance élevée à la corrosion et est utilisé pour les environnements corrosifs. L'acier au carbone est durable et peut être utilisé à des pressions élevées. L'acier au chrome-molybdène se caractérise par sa résistance à la chaleur et est utilisé à des températures élevées (environ 600 ° C), par exemple dans les installations de chauffage. L'acier inoxydable et les alliages de nickel ont une résistance à la corrosion plus élevée que le bronze et une résistance à la chaleur élevée. CORROSION DES MÉTAUX; PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES MÉTAUX.

Les vannes faites de ces matériaux sont utilisées à des pressions de moins de 0,5 MPa (systèmes d'alimentation en eau urbains) à 70 MPa (entraînements hydrauliques). La température de fonctionnement peut varier de 255 ° C (hydrogène liquide) à 800 ° C (turbines à gaz). Les matériaux bon marché tels que la fonte grise sont parfois recouverts d'époxy pour la protection contre la corrosion.

Les composants internes de la vanne peuvent être fabriqués à partir des mêmes matériaux que le corps, mais des plastiques, du caoutchouc et des revêtements de renforcement sont également utilisés. Le coton, le téflon, le caoutchouc ou le graphite sont généralement utilisés comme matériaux d'étanchéité pour sceller le siège, la tige et le bouchon, en fonction du fluide et de la température. Les matériaux d'étanchéité doivent fournir une bonne étanchéité et en même temps un faible frottement pour assurer le libre mouvement de la tige.

Caractéristiques

Les principales caractéristiques techniques des vannes de régulation nécessaires pour les sélectionner et les connecter au système de tuyauterie sont:

• Diamètre d'alésage nominal;
• Type de verrouillage;
• Type de fixation sur la canalisation: à brides ou filetées. Les appareils de soudage sont moins courants;
• La gamme de changement de l'état de l'environnement de travail. Température et pression maximales et minimales auxquelles la vanne de régulation reste opérationnelle;
• Corps de vanne et surfaces d'étanchéité;
• Type de contrôle: manuel, pneumatique, hydraulique et ainsi de suite.

L'installation de vannes de régulation est effectuée principalement sur des systèmes qui nécessitent une distribution précise du débit du fluide de travail, le plus souvent il s'agit de systèmes de chauffage. En outre, les vannes de régulation sont largement utilisées dans l'industrie, lors du transport de fluides de travail liquides et gazeux.

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DISQUES

Les vannes ont généralement l'un ou l'autre actionneur. L'actionneur le plus simple est un volant de vanne linéaire ou un bras oscillant. Des dispositifs spéciaux tels qu'un train d'engrenages peuvent être utilisés pour faire tourner le volant. Des entraînements hydrauliques ou pneumatiques sont souvent utilisés. Ces actionneurs peuvent générer des forces importantes nécessaires pour déplacer les tiges de vanne dans des endroits à haute pression ou éloignés, ou pour faire fonctionner plusieurs vannes à partir d'une seule console. Les actionneurs de soupapes à membrane à ressort utilisent généralement de l'air comprimé. L'air comprimé déplace le diaphragme avec la tige dans un sens et le ressort dans le sens opposé. Les moteurs électriques sont également souvent utilisés comme entraînements. voir également

SERVO; CONTRÔLE ET RÉGULATION AUTOMATIQUES.

Podlesny N.I., Rubanov V.G. Éléments du système de contrôle et de surveillance automatique. Kiev

, 1982
Les vannes sont des raccords de tuyauterie avec une vanne sous la forme d'un disque plat ou conique, qui se déplace en va-et-vient le long de l'axe central de la surface d'étanchéité du siège de corps.Les vannes comprennent également des raccords (vannes rotatives), dans lesquels un obturateur en forme de disque se déplace en arc. L'arc décrit par le centre de la vanne est tangent à l'axe du siège, le centre de l'arc est à l'extérieur de l'alésage du siège, et l'axe de rotation de la vanne est perpendiculaire à l'axe du flux de fluide.

Modèles de vannes à brides populaires

Il existe aujourd'hui plusieurs types de vannes d'arrêt. Tout dépend de la méthode utilisée pour chevaucher l'environnement de travail. La liste des modèles populaires comprend les mécanismes suivants:

1. visser;
2. portail;
3. Balle;
4. Liège.

Sur les pièces vissées, la vanne mobile est fixée avec un raccord vissé. Il doit être pressé contre le siège, qui est situé dans le maître-cylindre de la soupape. La garniture de presse-étoupe est représentée par une rondelle d'étanchéité, qui assure l'étanchéité du dispositif.

Les inconvénients spécifiques du mécanisme incluent le fait qu'il ne laisse passer l'eau que dans une seule direction et que ses tubes en caoutchouc ou en paronite s'usent périodiquement et doivent être remplacés. Si du sable ou du tartre pénètre dans le cylindre, les joints peuvent être complètement ou partiellement détruits.

Les vannes d'arrêt sont de conception très similaire à une vanne d'arrêt, car leur tige filetée facilite le dégonflage de la valve conique entre les deux miroirs. Au lieu de garniture de presse-étoupe, vous pouvez installer des joints en caoutchouc ou en pâte polymère, dont la durée de vie diffère sur une longue période.

Pour la fabrication de raccords à bride à bille, du laiton ou de l'acier inoxydable est utilisé, et la conception est une bille avec des trous traversants. La rotation de la poignée assure la rotation de la bille dans le cylindre de soupape, et sa fixation est réalisée à l'aide d'une paire de sièges annulaires en Téflon ou en fluoroplastique. Il est recommandé d'utiliser le même matériau pour l'étanchéité.

Les vannes à boisseau à brides sont fermées par un bouchon conique muni d'un trou traversant. Les problèmes typiques avec de tels dispositifs incluent le fait que l'emballage doit être changé périodiquement.

Nouvelles modifications de la vanne d'arrêt

Des dispositifs et des technologies éprouvés sont utilisés sur le marché des vannes depuis de nombreuses années, et de nouveaux éléments apparaissent assez rarement. Cependant, des vannes d'arrêt plus récentes et plus sophistiquées sont déjà sur le marché et sont très demandées. Quelle est l'innovation et la différence de conception entre les anciens et les nouveaux modèles de vannes? Essayons de comprendre plus loin.

Les nouveaux appareils apparus sur le marché présentent l'ensemble des avantages suivants par rapport aux modèles classiques de vannes d'arrêt utilisés depuis longtemps:

• les vannes de type ancien ne sont pas toujours capables de supporter les charges élevées créées par les écoulements de boue et les liquides contenant diverses impuretés. Les vannes d'un nouveau type passent facilement et retiennent l'eau contaminée, sans créer de problèmes dans le fonctionnement du système;
• L'étanchéité des dernières vannes d'arrêt a été grandement améliorée par l'installation de matériaux supplémentaires. En conséquence, l'étanchéité du système est plusieurs fois supérieure à celles fournies par les vannes d'anciennes modifications;
• la limite de vitesse en cas de situation d'urgence a été augmentée à plusieurs reprises dans les nouveaux modèles de vannes - le temps de réponse en cas de panne et de panne du système est de 10 s maximum;
• contrairement aux anciennes vannes des vannes d'arrêt, les nouveaux mécanismes d'arrêt sont capables de couper l'écoulement du liquide dans la canalisation dans deux directions à la fois;
• En plus des pièces principales, les dernières modifications de la valve incluent également un joint à ressort en silicone et une rondelle de réglage unique.

La conception innovante de systèmes de vannes d'arrêt pratiques, durables et fiables est très populaire et est activement utilisée dans les systèmes de filtration modernes. En outre, ces vannes sont devenues indispensables dans les installations industrielles - dans le secteur alimentaire, des pâtes et papiers, de l'énergie.