Les clapets anti-retour sont peut-être les clapets les plus mal compris de l’histoire. Si vous mentionnez les clapets anti-retour à la plupart du personnel de l'usine, la réaction typique est "ils ne fonctionnent pas". En fait, il est probable que ce personnel ait retiré des composants internes ou remis à neuf le système pour éviter d'utiliser des clapets anti-retour. En d’autres termes, ces vannes pourraient être les vannes les moins populaires actuellement utilisées.

Cet article explorera les connaissances de base des clapets anti-retour, comment ils fonctionnent, de quels types ils sont, comment les sélectionner et les installer, comment résoudre leurs problèmes et pourquoi ce ne sont pas toujours des problèmes.

En termes simples, les clapets anti-retour permettent un écoulement unidirectionnel et empêchent automatiquement le reflux (retour) lorsque le fluide dans la canalisation est inversé. Elles font partie des rares vannes automatiques qui ne nécessitent pas d'ouverture et de fermeture auxiliaires. Bien que certaines vannes puissent être équipées de contrepoids externes et de dispositifs d'amortissement dans des circonstances particulières, la plupart des vannes ne disposent pas de commande d'ouverture/fermeture ni d'assistance externe provenant d'autres vannes. Contrairement aux autres vannes, les vannes peuvent continuer à fonctionner même si les installations de l'usine perdent de l'air, de l'électricité ou de la pression hydraulique, ou si des humains peuvent actionner manuellement les vannes.

Comme les autres types de clapets, les clapets anti-retour sont disponibles en différentes tailles, matériaux et raccords d'extrémité. Les tailles de pipeline varient de 1/8 de pouce ou moins à 50 pouces ou plus. Ils sont fabriqués en bronze, en fonte, en plastique, en acier au carbone, en diverses qualités d'acier inoxydable et en alliages, tels que l'Hastelloy, l'alliage chrome-nickel-fer, l'alliage Monel et le titane. Les connexions d'extrémité comprennent les connexions filetées, le soudage par emboîtement, le soudage bout à bout, les connexions à bride, les connexions à rainure, les connexions à pince et les connexions enfichables.

Les clapets anti-retour sont visibles partout, y compris à la maison. Si vous avez une pompe à eaux usées au sous-sol, il peut y avoir un clapet anti-retour sur la canalisation de refoulement de la pompe. On les trouve dans des industries extérieures à la maison, telles que le dessalement, l’eau et les déchets, les produits chimiques, l’alimentation et les boissons, la géothermie, les mines, le pétrole et le gaz, l’électricité, les pâtes et papiers, le raffinage, etc.

Clapet anti-retour mal compris

Comme les autres vannes, les clapets anti-retour sont utilisés pour divers fluides : liquide, air, autres gaz, vapeur, condensats et, dans certains cas, ils peuvent également être utilisés pour des liquides contenant des particules ou des boues. Les applications incluent les tuyaux de refoulement des pompes et des compresseurs, les pipelines collecteurs, les disjoncteurs à vide, les tuyaux de surpression non standard, les canalisations de vapeur, les canalisations de condensat, les pompes d'alimentation en produits chimiques, les tours de refroidissement, les supports de chargement, les canalisations de soufflage d'azote, les chaudières, les systèmes CVC, les services publics, les systèmes de pression. pompes, pompes de puisard, stations de rinçage et canalisations d'injection.

Comment ils fonctionnent

Les clapets anti-retour sont sensibles au débit et dépendent de la pression et du débit du pipeline pour s'ouvrir et se fermer. Le disque interne de la vanne permet au fluide de s'écouler vers l'avant, ouvrant ainsi la vanne. À mesure que le débit vers l'avant diminue ou s'inverse, le disque de la vanne commence à fermer la vanne, selon la conception. La fonction ou le but d’un clapet anti-retour est d’empêcher le reflux. La structure est généralement simple, avec seulement quelques composants tels que le corps de vanne, le siège de vanne, le disque de vanne et le couvercle de vanne. Selon la conception, il peut y avoir d'autres éléments tels qu'une tige de valve, un axe de charnière, un bras de disque, un ressort, une bille de valve, un élastomère et un roulement.

L'étanchéité interne du disque et du siège du clapet anti-retour dépend de la pression « inverse » du pipeline, plutôt que de la force mécanique utilisée pour ouvrir/fermer la vanne de régulation. Par conséquent, le taux de fuite admissible du siège du clapet anti-retour est supérieur à celui de la vanne de commande d'ouverture/fermeture. Le MSS SP-61 « Steel Valve Pressure Test » publié par la Manufacturers Standardization Association est l'une des normes utilisées par les fabricants pour effectuer des tests de fermeture de siège et de coque sur les clapets anti-retour (ainsi que sur d'autres vannes). Les facteurs qui affectent les fuites du siège du clapet anti-retour comprennent la pression inverse, le fluide et le matériau du siège (tel que le métal ou l'élastomère). Les surfaces de siège en métal et en PTFE permettent généralement certaines fuites, tandis que les élastomères tels que Buna-N et Viton peuvent assurer une fermeture étanche aux bulles (zéro fuite).

Par conséquent, l’utilisation d’élastomères doit être envisagée pour les fluides air/gaz et les joints basse pression. Lors de l'utilisation d'élastomères pour de telles vannes, les considérations importantes sont la température de fonctionnement et la compatibilité entre l'élastomère et le fluide.

Quel est le clapet anti-retour idéal ?

Quel que soit le type ou le type de vanne, la durée de fonctionnement sans défaut la plus longue proviendra de la vanne adaptée à l'application, pas nécessairement de la même taille que la canalisation. Dans une situation idéale, lorsque le disque de vanne coule ou est complètement fermé, le disque de vanne reste stable en position ouverte par rapport au bloc d'arrêt interne. Lorsque ces conditions sont remplies, le disque de la vanne ne vibre pas, empêchant ainsi une défaillance prématurée de la vanne. Malheureusement, la plupart des clapets anti-retour sont sélectionnés de la même manière que les vannes de régulation tout ou rien, en fonction de la taille du pipeline et des exigences relatives au Cv maximum disponible. Cela ne tient pas compte du fait que contrairement aux vannes de régulation tout ou rien à entraînement (manuel, pneumatique, hydraulique ou électronique), seules les conditions de débit déterminent les performances internes des vannes unidirectionnelles.

Les clapets anti-retour sont sensibles au débit interne, contrairement aux vannes de régulation tout ou rien. S'il n'y a pas suffisamment de débit et de pression pour ouvrir complètement le clapet anti-retour, le noyau de la valve vibrera à l'intérieur de la valve. Cela entraînera une usure prématurée, des pannes potentielles et des chutes de pression plus élevées que les valeurs calculées.

Chaque fois qu’un composant métallique frotte contre un autre composant métallique, une usure se produit. Cela conduira à la défaillance finale du composant lui-même. Les défaillances de composants peuvent empêcher la vanne de remplir sa fonction, et pour les vannes unidirectionnelles, il s'agit d'empêcher le reflux. Dans des cas extrêmes, un dysfonctionnement peut provoquer une fuite de composants dans le pipeline, provoquant un dysfonctionnement ou un dysfonctionnement d'autres vannes ou équipements du pipeline.

Habituellement, la chute de pression est calculée sur la base de l'ouverture à 100 % du clapet anti-retour et de la vanne de régulation marche/arrêt. Cependant, si le débit n'est pas suffisant pour obtenir une ouverture complète et que le clapet anti-retour n'est que partiellement ouvert, la chute de pression sera supérieure à la valeur calculée. En effet, lorsque la vanne unidirectionnelle est partiellement ouverte, le Cv effectif de la vanne est inférieur à la valeur maximale. Dans ce cas, un Cv nominal élevé est en réalité nocif pour le clapet anti-retour (contrairement aux vannes de régulation tout ou rien). Cela peut faire vibrer le disque de la vanne, conduisant finalement à une panne. Certaines autres vannes ne sont pas comme ça. Par exemple, lorsque le robinet-vanne est complètement ouvert, le coin se détache du canal d'écoulement. Par conséquent, que le débit soit faible, moyen ou élevé, le débit traversant la vanne n'affectera pas les performances de la cale.

Il existe différents types de clapets anti-retour disponibles. Vous trouverez ci-dessous quelques types plus populaires. Tous ces éléments peuvent être utilisés pour les supports de nettoyage. Comme d’autres types de vannes, des clapets anti-retour spéciaux peuvent également être utilisés pour des applications spéciales. Même si aucune vanne ne convient à toutes les applications, chaque vanne présente ses avantages.

Clapet anti-retour à battant

Un clapet anti-retour à battant est une conception simple qui utilise un disque de valve relié à un bras articulé en haut de la valve (situé à la position 12 heures). Le contre-courant et la gravité aident à fermer la vanne. Les clapets anti-retour à battant peuvent être utilisés pour la plupart des fluides et ont généralement de bons débits. Ils ne peuvent être installés que dans des positions de flux horizontal. En effet, ils ne peuvent pas fonctionner correctement en position d'écoulement vertical. Dans les applications à faible contre-pression, ils ne peuvent pas non plus bien sceller. La gamme de tailles de ces clapets anti-retour va de ½ pouces et moins à 50 pouces et plus, ils peuvent être utilisés pour les connexions d'extrémité filetées, soudées par emboîtement, à bride ou soudées bout à bout. Les clapets anti-retour à battant sont généralement faciles à inspecter et à entretenir. Dans la plupart des cas, les vannes du pipeline peuvent être utilisées pour la maintenance. En raison de la conception du clapet anti-retour à battant, il ne s'agit pas d'un clapet à fermeture rapide en raison de la distance parcourue entre l'ouverture complète et la fermeture. Cela signifie qu’ils sont très sensibles aux problèmes de coups de bélier. La plupart des clapets anti-retour à battant sont conformes aux dimensions face à face ANSI B16.10, permettant le nettoyage des canalisations. Il existe une variante du clapet anti-retour à battant appelée clapet anti-retour à disque incliné. Cependant, cette version ne permet pas le nettoyage des pipelines.

Inspection de la soupape à piston/à clapet

Les pistons ou les clapets anti-retour à levage sont disponibles dans des conceptions de corps droites, inclinées (en forme de Y) ou traditionnelles (en forme de T à 90 degrés). Tous les types de clapets anti-retour sont considérés comme des clapets anti-retour silencieux pour éviter les coups de bélier et les reflux. Ceci est obtenu grâce à l'utilisation d'un disque de vanne assisté par ressort, qui maintient la cohérence avec le débit d'eau à course courte, permettant ainsi une fermeture rapide de la vanne. Lorsque la vitesse d'avancement commence à ralentir, le dispositif d'assistance à ressort commence à fermer le disque de soupape. Lorsque la vitesse d'avancement atteint zéro, le disque de la vanne se ferme hermétiquement contre le siège de la vanne avant que le reflux ne se produise, empêchant ainsi les fluctuations de pression dans la canalisation et empêchant ainsi les coups de bélier. La plupart des modèles peuvent être installés dans n'importe quelle position si des ressorts appropriés sont installés, y compris un écoulement vers le bas. La taille des clapets anti-retour à piston/à clapet varie de 1/4 de pouce à 24 pouces ou plus. La conception du corps de vanne sélectionnée déterminera la chute de pression ; La conception en ligne offrira des performances de trafic optimales. Le clapet anti-retour à piston/à clapet comporte plusieurs connexions d'extrémité différentes, notamment filetées, à brides, soudables, etc. Il existe des raccords d'extrémité spéciaux, mais vous devez consulter le fabricant du clapet anti-retour. Certains clapets anti-retour peuvent être inspectés et réparés en ligne. Idéalement, ce type de clapet anti-retour ne devrait être utilisé que pour des produits de nettoyage sans particules.

Passer du temps à contacter les fabricants pour vous aider à faire votre choix peut vous aider à trouver le produit le plus adapté. Cela est particulièrement vrai si un type de clapet anti-retour que vous installez actuellement présente des problèmes.

Clapet anti-retour à bride

Le clapet anti-retour de type bride à bride est un clapet anti-retour de type plaquette très compact utilisé dans les canalisations à bride. Ils sont généralement intégrés, avec des tailles allant de ½ pouces à 20 pouces. Ce style est également considéré comme une inspection silencieuse qui aide à prévenir les coups de bélier. Par conséquent, ils auront un ressort interne pour aider à fermer la valve. Le clapet anti-retour à bride et sa conception compacte lui permettent d'être ajouté aux systèmes existants avec un minimum de modifications requises sur le pipeline.

Clapet anti-retour à guidage central

Un clapet anti-retour à guidage central est un autre type de clapet anti-retour silencieux. Ils sont également conçus pour empêcher les coups de bélier et les refoulements. Ce type est similaire à une vanne à piston/champignon. Ses spécifications appartiennent également aux MSS SP125 et 126. Ils sont disponibles sous forme de bride, avec des tailles allant de 2 à 24 pouces et parfois plus. De même, ce type convient le mieux aux supports de nettoyage sans particules.

Clapet anti-retour à bille

Un clapet anti-retour sphérique utilise une sphère à l'intérieur du corps du robinet pour contrôler le mouvement du débit. Ce type est également considéré comme un clapet anti-retour silencieux. La bille de la vanne peut tourner librement, obtenant ainsi une usure et un essuyage uniformes entre la bille de la vanne et le siège de la vanne.

Cette fonction rend le clapet anti-retour sphérique adapté aux fluides visqueux. La taille des clapets anti-retour sphériques est généralement inférieure ou égale à 2 pouces. Certains modèles incluent un ressort pour faciliter la fermeture et pour une installation à 90 degrés sur une ligne verticale. Selon la conception du corps du robinet, la chute de pression des clapets anti-retour sphériques peut être supérieure à celle des autres types de clapets anti-retour. Les clapets anti-retour sphériques peuvent être utilisés pour diverses connexions d'extrémité, y compris le soudage fileté et à emboîtement. Certaines conceptions de corps de vanne permettent une maintenance/inspection en ligne.

choix

De nombreux facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'un clapet anti-retour incluent la compatibilité des matériaux avec le fluide, la pression nominale de la vanne (ANSI), la taille de la canalisation, les données d'application (débit, conditions de conception/de fonctionnement), l'installation (débit horizontal, ascendant ou descendant), les connexions d'extrémité. , la taille de la coque (en particulier lors du remplacement de vannes existantes pour éviter les modifications du pipeline), les exigences en matière de fuite et les exigences particulières telles que le nettoyage à l'oxygène, la NACE, le marquage CE, etc.

Il existe de nombreux modèles de clapets anti-retour, parmi lesquels le plus ancien et le plus courant est le clapet anti-retour à battant.

Résoudre les problèmes

Lors du remplacement du clapet anti-retour, il peut être utile de poser les questions simples suivantes :

Pourquoi dois-je remplacer cette valve ?

Quel est le problème?

Parfois, nous sommes trop occupés ou concentrés sur autre chose et nous oublions les raisons qui peuvent aider à résoudre le problème.

Les problèmes courants liés aux clapets anti-retour comprennent le bruit (coup de bélier), les vibrations/broutages, le reflux, le blocage, les fuites, les pièces internes manquantes, l'usure ou les dommages des composants. Cependant, il convient de mentionner que la véritable cause est généralement la taille, le ressort et/ou le style incorrect de l'application du clapet anti-retour. Dans ce cas, le problème réside dans l’application et non dans le clapet anti-retour.

Les deux problèmes les plus courants avec les clapets anti-retour sont une taille incorrecte ou une installation incorrecte. Il existe deux formes de dimensions incorrectes. Si le Cv de la vanne est trop petit pour l'application, vous constaterez une chute de pression très importante, ce qui peut provoquer une usure prématurée de la vanne en raison de la vitesse élevée impliquée. Un scénario plus courant est que si le Cv de la vanne est trop grand pour l'application, il n'y aura pas suffisamment de chute de pression sur le clapet anti-retour pour l'ouvrir complètement. Tout clapet anti-retour qui n'est pas complètement ouvert est susceptible de subir des vibrations, entraînant une défaillance prématurée du clapet. Une installation incorrecte inclut un nombre insuffisant de tuyaux droits en amont du clapet anti-retour. Idéalement, le diamètre du tuyau droit en amont du clapet anti-retour devrait être au moins 10 fois supérieur. Ceci permet d'assurer un bon flux laminaire à travers le clapet anti-retour. Des distances plus courtes peuvent provoquer des turbulences d'écoulement et une rotation, entraînant une usure prématurée de tout type de clapet anti-retour.

D’autres problèmes liés aux clapets anti-retour incluent le refoulement et les coups de bélier. Dans les deux cas, il faut fermer rapidement la vanne. Le contre-courant peut être coûteux, en particulier lorsqu'il se produit pendant le refoulement de la pompe et que la pompe tourne à l'envers. Le coût de réparation ou de remplacement de la pompe, combiné aux temps d'arrêt de l'usine, dépasse de loin le coût d'installation préalable du clapet anti-retour approprié. En cas de coup de bélier, vous avez besoin d'un clapet anti-retour à fermeture rapide pour éviter les coups de bélier et les ondes de choc lorsque le disque de la vanne heurte le siège de la vanne, ce qui peut provoquer du bruit, des vibrations et des coups de bélier, entraînant une rupture de la canalisation et des dommages à l'équipement et aux supports de la canalisation.

Si des composants internes sont manquants ou excessivement usés, deux facteurs peuvent survenir. Premièrement, si le clapet anti-retour sélectionné n'a pas suffisamment de débit pour l'arrêter, un clapet avec un Cv inférieur est nécessaire pour éviter les vibrations des composants internes. Deuxièmement, si le clapet anti-retour est utilisé pour la décharge de compresseurs d'air ou de gaz alternatifs, une vanne ou un tampon spécialisé avec une conception d'amortissement est nécessaire pour gérer la circulation à haute fréquence. Lorsqu'il y a du tartre ou de la saleté entre le disque de la vanne et le trou du corps de la vanne, cela peut provoquer un blocage. Des dommages au siège ou au disque de la vanne, ou à des substances solides dans la canalisation, peuvent entraîner des fuites. Nous avons besoin d’un élastomère pour assurer zéro fuite.

installer

Lors de l'installation d'un clapet anti-retour, pointez la flèche d'écoulement vers le sens d'écoulement pour permettre au clapet de remplir sa fonction prévue. Vous pouvez trouver des flèches de flux sur le texte principal ou les étiquettes. Assurez-vous que le type de vanne fonctionne en position d'installation. Par exemple, tous les clapets anti-retour ne peuvent pas s'écouler vers le bas dans les canalisations verticales, et les clapets anti-retour traditionnels ou à piston en T à 90 degrés ne peuvent pas fonctionner dans les canalisations verticales sans que des ressorts repoussent le disque du clapet dans le chemin d'écoulement. Lorsque la vanne est complètement ouverte, certains disques de vanne des clapets anti-retour s'étendent dans la canalisation. Cela peut affecter les performances d'une autre vanne directement boulonnée au clapet anti-retour. Comme mentionné précédemment, si possible, installez le clapet anti-retour à un emplacement au moins 10 fois supérieur au diamètre du tuyau en aval de tout raccord de tuyauterie ou autre composant du système de tuyauterie susceptible de provoquer des turbulences. Attention, j'ai dit "si possible". Après tout, combien de clapets anti-retour avez-vous vu boulonnés à l’orifice de refoulement de la pompe ? Beaucoup! Le guide d'utilisation des vannes MSS SP-92 publié par la Manufacturers Standardization Association est une excellente source de référence pour l'installation de clapets anti-retour et d'autres types de vannes.

Quelles sont les similitudes entre un clapet anti-retour et une porte ?

Enfin, j'aime comparer les clapets anti-retour aux portes, que cette porte mène au bureau ou à la maison. Habituellement, vous ouvrez la porte du bureau en début de journée et la fermez à la fin, comme c'est le cas lorsque la pompe est allumée et éteinte. Cependant, que se passerait-il si quelqu’un se tenait devant votre porte et faisait constamment des allers-retours en vélo ? Dans la plupart des cas, les axes de charnière échoueront car ils constituent des maillons faibles dans le fonctionnement de la porte.

Les clapets anti-retour sont également confrontés à des situations similaires. Les broches, tiges, ressorts ou autres composants en circulation continue peuvent mal fonctionner. C'est pourquoi il est important de choisir le clapet anti-retour adapté à son application spécifique. La taille du pipeline ne correspond pas nécessairement à la taille du clapet anti-retour. Les clapets anti-retour à Cv élevé dans les applications à faible débit sont voués à l'échec dès le début. Il ne s'agit pas d'un défaut du clapet anti-retour, mais d'un défaut dû à une mauvaise sélection d'application. Le clapet anti-retour sélectionné fonctionne bien dans des conditions de débit appropriées. Malheureusement, on pense que le clapet anti-retour installé est à l'origine du dysfonctionnement, alors qu'en réalité, la cause du dysfonctionnement est l'état d'application. Avant d'acheter un clapet anti-retour, il est préférable de revoir les conditions d'application et d'utilisation avec le fabricant pour s'assurer que le type et l'option corrects sont sélectionnés.