Les vannes d'arrêt sont des dispositifs qui divisent une canalisation en sections distinctes et régulent la pression à l'intérieur de chacune d'elles. Elles régulent le débit et assurent une certaine étanchéité. Très répandues, elles représentent jusqu'à 80 % de toutes les vannes de canalisation. Parmi les vannes d'arrêt, on trouve : les robinets d'arrêt, les vannes à guillotine, les vannes papillon et les robinets à vanne.
Cet équipement est conçu pour interrompre ou rétablir complètement le flux de différents liquides dans une canalisation, selon les exigences du procédé. Il comprend notamment des vannes d'arrêt, des vannes à guillotine, des vannes papillon et des prises. Les vannes d'arrêt et de régulation, quant à elles, servent de régulateurs de débit et assurent l'étanchéité de la canalisation.
Les vannes d'arrêt de tous types sont destinées à être utilisées dans les environnements suivants :
- liquide et gaz-liquide ;
- eau;
- vaporeux.
La plupart de ces équipements sont conçus pour fonctionner uniquement dans deux positions : « ouvert » ou « fermé » et, le plus souvent, ne sont pas utilisés dans des positions intermédiaires.
Selon sa finalité, le renforcement se divise en plusieurs types :
- vanne d'arrêt – pour bloquer le flux du fluide transporté, la principale condition étant l'étanchéité ;
- régulation – établir un débit spécifique du fluide de travail en modifiant la section transversale nominale de la canalisation, généralement contrôlée par une source d'énergie indépendante ;
- distribution – division du flux dans les directions requises, ainsi que pour le mélange de différents flux ;
- sécurité - pour éviter de dépasser les paramètres admissibles des pipelines et des réservoirs en évacuant les produits pompés jusqu'à ce que le débit soit arrêté ;
- Séparation de phases – utilisée pour séparer le produit en différentes fractions et états, notamment les séparateurs d'huile, les pièges à condensats et à humidité.
L'utilisation de vannes d'arrêt dans les réseaux d'égouts est liée à la nécessité de fermer des sections individuelles pour effectuer des réparations.
- Pour les canalisations principales
- Vannes d'arrêt d'eau pour les réseaux de distribution
- Objectif fonctionnel des dispositifs
- Sur les avantages et les inconvénients des différentes classifications d'appareils
- Examinons les types et les classifications.
- Méthodes technologiques et de production
- Documentation technique
Pour les canalisations principales
Pour être efficace, le pompage de produits nécessite de longues distances à haute pression et à grande vitesse. Par conséquent, le choix des canalisations et des vannes d'arrêt (vannes à guillotine, clapets anti-retour et vannes papillon) est soumis à des exigences particulières.
Le choix du système de pompage se fait en fonction des normes techniques, de la pression de conception, de la viscosité du fluide et des variations de température interne et externe. Le degré d'automatisation du pompage est également important.
Dans les réseaux de distribution d'eau potable, le liquide pompé contient toujours une certaine quantité de substances agressives. C'est pourquoi on utilise des matériaux chimiquement résistants pour les vannes. La fonte, employée pour la fabrication de tous types de vannes d'arrêt de canalisation, possède parfaitement ces propriétés.
Ils sont utilisés dans les canalisations haute et basse pression et pour le pompage de divers fluides. Ce matériau est également le plus prisé pour la fabrication des raccords de canalisations pétrolières.
Des vannes d'arrêt d'un diamètre de 8 à 2000 millimètres sont utilisées sur les canalisations principales.
Les vannes sont commandées manuellement à l'aide de volants d'inertie et, dans les endroits difficiles d'accès, à l'aide d'un entraînement électrique à distance.
La plupart des vannes à guillotine en fonte sont conçues avec des mécanismes à brides et peuvent être produites selon différents modèles :
- Vannes à guillotine – à tige mobile ou fixe ;
Le corps de la vanne est en fonte.Ce dispositif comprend une vanne à guillotine plate dont l'ouverture correspond au diamètre de la tuyauterie. Deux types d'actionneurs sont utilisés pour la commande : manuels pour les unités situées dans des endroits accessibles et télécommandés pour celles installées dans des espaces confinés.
L'actionneur manuel se compose d'une poignée, d'un système de vis sans fin et d'une tige fixée au registre. Lorsque la poignée est tournée, le système de vis sans fin convertit le mouvement de rotation en mouvement linéaire qui, via la tige, déplace le registre dans la direction souhaitée. Lorsque l'ouverture du registre est alignée avec celle du tuyau, le fluide s'écoule à nouveau.
- Les vannes à coin sont un type de vanne d'arrêt très efficace pour les canalisations. La forme de l'élément d'arrêt assure une étanchéité maximale entre la vanne et son siège, améliorant ainsi la qualité de l'arrêt.
Le soulèvement de la vanne entraîne le déplacement du coin par rapport à son siège, alignant son alésage avec celui de la partie fixe et permettant ainsi le passage du fluide de travail. La rotation peut être effectuée manuellement ou à distance.
- Parallèle.
Ces dispositifs sont conçus pour fonctionner à des pressions de 2 à 200
atmosphère.
Le fluide de travail et les éléments d'obturation du dispositif, sous forme de deux plaques, sont situés dans la chambre. Les plaques d'obturation sont fixées à la tige de l'actionneur. Lorsque cette tige tourne, elles s'ouvrent, laissant passer l'eau ou la vapeur dans la canalisation.
Toutes les vannes présentées possèdent un certain nombre de paramètres communs, notamment :
- Le raccordement à la canalisation du produit s'effectue au moyen de brides, de raccords ou par soudage.
- Les vannes à guillotine ne servent pas à réguler la pression dans la canalisation, mais seulement à la fermer ou à l'ouvrir dans des positions extrêmes.
- Les corps des vannes à guillotine sont fabriqués en fonte, plus rarement en acier.
- Tous ces types de raccords utilisent des dispositifs d'étanchéité en caoutchouc, paronite, carton, etc.
- Selon la disponibilité de l'appareil, on utilise une transmission manuelle sous forme de volant d'inertie ou une télécommande utilisant un entraînement électrique.
Les vannes d'arrêt à brides pour canalisations sont utilisées non seulement dans les réseaux d'adduction d'eau, mais aussi lors du pompage de produits pétroliers ou d'autres liquides.
Dans les réseaux de distribution, on utilise fréquemment des vannes et des robinets à raccords rapides sur les conduites d'eau de diamètre inférieur ou égal à DN100. Plus compacts, ces dispositifs sont plus faciles à installer. Le raccordement s'effectue par vissage sur le filetage de l'élément correspondant.
L'étanchéité de ce type de joint est assurée par divers produits d'étanchéité : fibres de lin, ruban FUM (matériau d'étanchéité fluoroplastique), cordons d'étanchéité et mastic silicone spécial. Ce type de raccordement est moins fiable qu'un raccordement à brides, mais les fuites sont plus rapides et plus faciles à réparer.
Les raccords d'arrêt pour canalisations sont utilisés dans les réseaux de distribution internes de taille inférieure à DN 50 à une pression de canalisation de 0,6 atmosphères.
Vannes d'arrêt d'eau pour les réseaux de distribution
Ces produits, de types et d'usages variés, sont conçus pour acheminer l'eau du réservoir jusqu'au point de consommation. Leur fonction principale est de couper ou d'ouvrir le flux d'eau dans la canalisation, ainsi que de réguler la pression dans le réseau. En d'autres termes, chacun de ces mécanismes, qu'il s'agisse d'un robinet ou d'une vanne, permet de couper ou de rétablir l'arrivée d'eau.
La conception d'une vanne d'arrêt est relativement simple. Elle repose sur un tube en fonte ou en laiton. Une vanne y est insérée, permettant de fermer partiellement ou totalement le tube, ce qui modifie la pression dans la canalisation ou interrompt le flux. Le mécanisme est actionné par un levier de forme quelconque.
Objectif fonctionnel des dispositifs
Les raccords du système d'alimentation en eau sont installés non seulement dans chaque maison, mais aussi dans chaque appartement. Ils régulent la pression dans le système d'alimentation en eau de la maison et distribuent l'eau dans tout l'appartement, conformément aux plans.
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Ces dispositifs sont installés dans les bâtiments industriels et les espaces où l'eau est utilisée dans le processus de production, ainsi qu'à des fins sanitaires. À cet effet, on utilise des canalisations fabriquées dans des matériaux spéciaux, différents de celles utilisées dans la construction résidentielle.
Les vannes d'arrêt des systèmes d'approvisionnement en eau sont conçues fonctionnellement pour retenir le liquide dans la canalisation et, si nécessaire, l'acheminer vers sa destination en quantité requise.
Les matériaux utilisés pour fabriquer les mécanismes de verrouillage peuvent être diverses substances, mais le plus souvent ce sont :
- Fonte de diverses modifications.
- Laiton.
- L'acier inoxydable, qui peut laisser passer en toute sécurité des liquides chimiquement actifs, lesquels sont souvent acheminés par canalisations.
Sur les avantages et les inconvénients des différentes classifications d'appareils
Grâce à leurs hautes performances et à leur esthétique, les vannes en laiton et en acier inoxydable sont actuellement les plus prisées. Ces vannes peuvent avoir une durée de vie allant jusqu'à quinze ans dans un système d'adduction d'eau.
Malgré cela, la recherche sur l'amélioration de la durabilité des raccords de plomberie grâce à de nouveaux matériaux se poursuit. Ces recherches ont permis de développer des raccords à base de polymères qui peuvent être utilisés indéfiniment, à condition de ne pas être soumis à des contraintes mécaniques importantes.
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Pour les tuyaux d'eau en plastique, on utilise des raccords fabriqués dans un matériau similaire.Dans le cas contraire, l'usure sera irrégulière à l'interface entre les différents matériaux. La durée de vie globale du système est déterminée par le matériau qui s'use le plus rapidement.
L'un des avantages des tuyaux d'eau en plastique est l'absence de raccords filetés. Les composants sont assemblés par soudure ou par collage. Ces raccords sont extrêmement solides et ne peuvent être rompus que par la force brute.
Les tuyaux en polyéthylène de 820 à 1020 mm de diamètre sont principalement utilisés pour les réseaux d'adduction d'eau. Ils sont associés à des raccords en plastique pour les systèmes de distribution d'eau. Ces tuyaux résistent aisément aux pressions généralement rencontrées dans les réseaux d'eau, qui ne dépassent le plus souvent pas 20 atmosphères.
Les tuyaux métalliques sont raccordés à l'aide des mêmes raccords. Cependant, les raccords filetés étant moins fiables, il est nécessaire d'utiliser des produits d'étanchéité et des joints.
Examinons les types et les classifications.
Il existe de nombreux modèles de vannes et de robinets pour les systèmes d'alimentation en eau. Les plus courants sont :
- Grues avec boîte d'essieu.
Le flux d'eau dans le tuyau est bloqué par le serrage de la tige, ce qui actionne un joint en caoutchouc qui s'emboîte sur le siège et assure l'étanchéité du passage. Le point faible de ce système est le joint, qui doit être remplacé régulièrement. Il est donc indispensable d'avoir un joint de rechange chez soi pour ce type de robinets. Le corps de ces robinets est en laiton, ou plus rarement en fonte.
- Robinets et vannes avec inserts en céramique
Ce type de vannes d'arrêt d'alimentation en eau est déjà devenu courant en raison de la grande fiabilité du dispositif de dérivation.
L'eau est libérée du tuyau en tournant la poignée d'environ 180 degrés. Ce mouvement aligne les ouvertures des deux plaques en céramique, ouvrant ainsi le passage à l'eau provenant du tuyau. Grâce à la grande résistance de surface des plaques, l'usure est très lente, et l'utilisation d'un joint en caoutchouc de support dans la partie inférieure (fixe) du corps de la vanne assure une compensation de l'usure et une étanchéité parfaite. Le corps de la vanne (et la vanne elle-même) sont en laiton.
- Vannes à bille.
L'élément d'obturation de ces dispositifs est une bille en laiton de haute qualité. Polie à la pâte diamantée, elle est ensuite nickelée ou chromée. Le diamètre de l'orifice de la bille correspond à celui du passage. La rotation de la poignée entraîne une rotation de la bille de 90 degrés, fermant ou ouvrant ainsi l'orifice. Des joints toriques en téflon résistant à l'usure assurent l'étanchéité. Ce dispositif n'est pas conçu pour la régulation de débit.
Outre les types de vannes d'arrêt énumérés ci-dessus, il en existe beaucoup d'autres :
- soupapes permettant de libérer les poches d'air dans le système de chauffage ;
- soupapes de décharge de pression d'urgence installées sur les navires ;
- vannes de régulation de la pression dans le système d'alimentation en eau interne.
Les vannes à bille sont utilisées pour fermer la canalisation en cas d'urgence.
Méthodes technologiques et de production
La production de raccords de canalisation est un processus technologique complexe qui comprend une série d'étapes séquentielles garantissant la production de produits fiables et commercialisables.
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La technologie de production des vannes d'arrêt pour pipelines comprend les étapes suivantes :
- Commercialisation sur le marché des produits pertinents dans le but de déterminer la gamme de produits efficace (vendable).
- Travaux de conception et d'étude pour créer des modèles et des types de produits performants en termes de qualité et de coûts de fabrication.
- Développement de la technologie de production, détermination de la composition optimale des équipements.
- Développement de méthodes pour un contrôle qualité non destructif efficace des produits.
- Développer une publicité efficace pour vos produits.
- Logistique et distribution des produits.
La technologie de production des vannes d'arrêt pour pipelines peut être représentée comme suit :
- Achat des matières premières pour la production. Contrôle qualité à réception des matières premières et des composants.
- Production d'ébauches pour la fabrication de raccords par moulage à partir de fonte, de laiton et d'autres matériaux appropriés.
- Traitement thermique des ébauches moulées pour leur conférer les propriétés mécaniques requises.
- Usinage mécanique des surfaces de travail pour obtenir la planéité et l'état de surface requis. Tournage des raccords filetés.
- Application d'un revêtement protecteur par galvanoplastie. Le nickelage est couramment utilisé.
- Assemblage de raccords de plomberie utilisant des pièces de notre propre production et des composants achetés dans le cadre de partenariats.
- Contrôle qualité final des produits finis et transfert vers l'entrepôt de stockage. Il convient de noter que des contrôles qualité intermédiaires sont effectués après chaque étape de fabrication des vannes. Par exemple, après la coulée et la galvanisation, un contrôle par ultrasons est obligatoire pour détecter les porosités et autres imperfections.
- Ventes de produits finis.
Les entreprises souhaitant vendre leurs produits à l'étranger doivent les faire certifier conformes à la norme ISO 9001. Il est important de noter que cette norme réglemente non seulement le produit final, mais aussi l'ensemble du processus de production, en commençant par la gestion documentaire.
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Documentation technique
Les exigences générales relatives à la production de vannes d'arrêt pour pipelines et oléoducs sont régies par la norme GOST R 53673-2009. Les règles de fonctionnement et les caractéristiques d'installation sont couvertes par un certain nombre de SNiP (Codes et réglementations du bâtiment) concernant les exigences pertinentes.
