Clapet anti-retour - Check valve
Un clapet anti-retour , clapet anti-retour , vanne reflux , soupape de retenue , le clapet de pied , ou vanne à une voie est une soupape qui permet normalement de fluide ( liquide ou gaz ) à circuler à travers lui dans une seule direction.
Les clapets anti-retour sont des vannes à deux voies, ce qui signifie qu'ils ont deux ouvertures dans le corps, une pour l'entrée du fluide et l'autre pour la sortie du fluide . Il existe différents types de clapets anti-retour utilisés dans une grande variété d'applications. Les clapets anti-retour font souvent partie des articles ménagers courants. Bien qu'ils soient disponibles dans une large gamme de tailles et de coûts, les clapets anti-retour sont généralement très petits, simples et peu coûteux. Les clapets anti-retour fonctionnent automatiquement et la plupart ne sont pas contrôlés par une personne ou un contrôle externe ; par conséquent, la plupart n'ont pas de poignée ou de tige de valve. Les corps (coques externes) de la plupart des clapets anti-retour sont en plastique ou en métal.
Un concept important dans les clapets anti-retour est la pression d' ouverture qui est la pression différentielle minimale en amont entre l'entrée et la sortie à laquelle la vanne fonctionnera. Généralement, le clapet anti-retour est conçu pour et peut donc être spécifié pour une pression d'ouverture spécifique.
Terminologie technique
Pression d'ouverture – Fait référence à la différence de pression minimale nécessaire entre l'entrée et la sortie de la vanne à laquelle se produit la première indication de débit (flux constant de bulles). La pression de fissuration est également connue sous le nom de tête de délogement (pression) ou pression d'ouverture.
Pression de refermeture – Fait référence à la différence de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne pendant le processus de fermeture du clapet anti-retour, à laquelle il n'y a pas de taux de fuite visible. La pression de refermeture est également connue sous le nom de pression d'étanchéité, de tête d'assise (pression) ou de pression de fermeture.
Contre-pression - une pression plus élevée à la sortie d'un raccord que celle à l'entrée ou un point en amont
Types de clapets anti-retour
Un clapet anti-retour à bille est un clapet anti-retour dans lequel l'élément de fermeture, la partie mobile pour bloquer l'écoulement, est une bille. Dans certains clapets anti-retour à bille, la bille est à ressort pour aider à la maintenir fermée. Pour les conceptions sans ressort, un flux inversé est nécessaire pour déplacer la bille vers le siège et créer un joint. La surface intérieure des sièges principaux des clapets anti-retour à bille est plus ou moins conique pour guider la bille dans le siège et former une étanchéité positive lors de l'arrêt du flux inverse.
Les clapets anti-retour à bille sont souvent très petits, simples et bon marché. Ils sont couramment utilisés dans les robinets de distribution de minipompes de liquide ou de gel, les dispositifs de pulvérisation, certaines ampoules en caoutchouc pour pomper l'air, etc., les pompes à air manuelles et certaines autres pompes , et les seringues de distribution rechargeables. Bien que les boules soient le plus souvent en métal, elles peuvent être en d'autres matériaux ; dans certains cas spécialisés en matériaux très durables ou inertes, tels que le saphir . Les pompes HPLC haute pression et les applications similaires utilisent généralement de petits clapets anti-retour à bille d'entrée et de sortie avec des billes de rubis (artificiel) et des sièges en saphir ou à la fois une bille et un siège de rubis, pour la dureté et la résistance chimique. Après une utilisation prolongée, ces clapets anti-retour peuvent éventuellement s'user ou le siège peut développer une fissure, nécessitant un remplacement. Par conséquent, de telles vannes sont conçues pour être remplaçables, parfois placées dans un petit corps en plastique serré à l'intérieur d'un raccord métallique qui peut résister à une pression élevée et qui est vissé dans la tête de pompe.
Il existe des clapets anti-retour similaires où le disque n'est pas une boule, mais une autre forme, comme un champignon alimenté par un ressort. Les clapets anti-retour à bille ne doivent pas être confondus avec les clapets à bille , qui sont un type de vanne différent dans lequel une bille agit comme un rotor contrôlable pour arrêter ou diriger le flux.
Un clapet anti-retour à membrane utilise une membrane en caoutchouc flexible positionnée pour créer une vanne normalement fermée. La pression du côté amont doit être supérieure à la pression du côté aval d'une certaine quantité, connue sous le nom de différence de pression, pour que le clapet anti-retour s'ouvre et permet l'écoulement. Une fois que la pression positive s'arrête, la membrane revient automatiquement à sa position fermée d'origine.
Un clapet anti-retour à battant ou un clapet anti-retour à disque inclinable est un clapet anti-retour dans lequel le disque, la partie mobile pour bloquer l'écoulement, pivote sur une charnière ou un tourillon , soit sur le siège pour bloquer l'écoulement inverse, soit hors du siège pour permettre l'écoulement vers l'avant. La section transversale de l'ouverture du siège peut être perpendiculaire à la ligne médiane entre les deux orifices ou à un angle. Bien que les clapets anti-retour à battant puissent être de différentes tailles, les grands clapets anti-retour sont souvent des clapets anti-retour à battant. Un problème courant causé par les clapets anti-retour à battant est connu sous le nom de coup de bélier. Cela peut se produire lorsque le clapet anti-retour se ferme et que le débit s'arrête brusquement, provoquant une poussée de pression entraînant des ondes de choc à grande vitesse qui agissent contre la tuyauterie et les vannes, exerçant une forte contrainte sur les métaux et les vibrations du système. Sans être détectés, les coups de bélier peuvent rompre les pompes, les vannes et les tuyaux du système.
La vanne à clapet dans un mécanisme de chasse d'eau est un exemple de ce type de vanne. La pression du réservoir qui le maintient fermé est surmontée par le soulèvement manuel du clapet. Il reste alors ouvert jusqu'à ce que le réservoir se vide et que le clapet tombe par gravité. Une autre variante de ce mécanisme est la vanne à clapet , utilisée dans des applications telles que les systèmes de lutte contre l' incendie et de sécurité incendie. Une porte battante ne reste ouverte que dans le sens de l'afflux. La vanne à clapet a souvent aussi un ressort qui maintient la vanne fermée lorsqu'il n'y a pas de pression vers l'avant. Un autre exemple est le clapet anti-retour (pour système de drainage sanitaire) qui protège contre les inondations causées par le retour des eaux usées. Un tel risque survient le plus souvent dans les réseaux d'assainissement sanitaire raccordés aux réseaux d'assainissement unitaires et dans les réseaux d'évacuation des eaux pluviales. Elle peut être causée par des précipitations intenses, le dégel ou une inondation.
Un clapet anti-retour est un clapet anti-retour avec commande prioritaire pour arrêter le débit quelle que soit la direction ou la pression du débit. En plus de se fermer en réponse à un refoulement ou à une pression vers l'avant insuffisante (comportement normal du clapet anti-retour), il peut également être délibérément fermé par un mécanisme externe, empêchant ainsi tout écoulement quelle que soit la pression vers l'avant.
Un clapet anti-retour est un clapet anti-retour dans lequel le disque, parfois appelé ascenseur , peut être soulevé de son siège par une pression plus élevée du fluide d'entrée ou en amont pour permettre l'écoulement vers la sortie ou le côté aval. Un guide maintient le mouvement du disque sur une ligne verticale, de sorte que la valve puisse plus tard se réinstaller correctement. Lorsque la pression n'est plus plus élevée, la gravité ou une pression en aval plus élevée entraînera l'abaissement du disque sur son siège, fermant la vanne pour arrêter l'écoulement inverse.
Un clapet anti-retour en ligne est un clapet anti-retour similaire au clapet anti-retour de levage. Cependant, cette vanne a généralement un ressort qui "se soulève" lorsqu'il y a une pression du côté amont de la vanne. La pression nécessaire sur le côté amont de la vanne pour surmonter la tension du ressort est appelée la « pression d'ouverture ». Lorsque la pression traversant la vanne descend en dessous de la pression de craquage, le ressort ferme la vanne pour empêcher le reflux dans le processus.
Une vanne à bec de canard est un clapet anti-retour dans lequel l'écoulement passe à travers un tube souple qui fait saillie dans le côté aval. La contre-pression effondre ce tube, coupant le débit.
Un clapet anti-retour pneumatique .
Un clapet à clapet est un clapet anti-retour formé d'une feuille plate flexible qui scelle une plaque à orifice. La pression de fissuration est très faible, la partie mobile a une faible masse permettant un fonctionnement rapide, la résistance à l'écoulement est modérée et l'étanchéité s'améliore avec la contre-pression. On les trouve couramment dans les moteurs à combustion interne à deux temps en tant que soupape d'admission d'air pour le volume du carter et dans les compresseurs d'air en tant que soupapes d'admission et d'échappement pour le(s) cylindre(s). Bien que les vannes à lames soient généralement utilisées pour les gaz plutôt que pour les liquides, la marque Autotrol de vannes de régulation de traitement de l'eau est conçue comme un ensemble de vannes à lames tirant parti de la caractéristique d'étanchéité, forçant sélectivement l'ouverture de certaines des lames pour établir un chemin d'écoulement.
Un clapet anti-retour est un clapet anti-retour utilisé dans les systèmes de chauffage et de refroidissement hydroniques pour empêcher un écoulement par gravité passif indésirable. Un contrôle de débit est un simple bouchon en métal lourd fermé par gravité, conçu pour une faible résistance à l'écoulement, plusieurs décennies de service continu et pour auto-nettoyer les particules fines couramment trouvées dans les systèmes hydroniques des surfaces d'étanchéité. Pour accomplir l'autonettoyage, le bouchon n'est généralement pas conique. Un évidement circulaire dans un poids qui s'adapte sur une crête étroite correspondante au bord d'un orifice est une conception courante. L'application tolère intrinsèquement un taux de fuite inverse modeste, une étanchéité parfaite n'est pas requise. Un contrôle de débit a une vis de fonctionnement pour permettre à la vanne d'être maintenue ouverte, à l'opposé de la commande sur un clapet anti-retour d'arrêt, comme une aide pour remplir le système et pour purger l'air du système.
Plusieurs clapets anti-retour peuvent être connectés en série. Par exemple, un double clapet anti-retour est souvent utilisé comme dispositif anti - refoulement pour empêcher l'eau potentiellement contaminée de siphonner dans les conduites d' approvisionnement en eau municipales . Il existe également des clapets anti-retour à double bille dans lesquels il y a deux combinaisons bille/siège séquentiellement dans le même corps pour assurer une fermeture étanche positive lors du blocage du flux inversé ; et des clapets anti-retour à piston, des clapets anti-retour à plaquettes et des clapets anti-retour à bille et à cône.
Applications
Pompes
Les clapets anti-retour sont souvent utilisés avec certains types de pompes. Les pompes à piston et à membrane telles que les pompes doseuses et les pompes pour la chromatographie utilisent couramment des clapets anti-retour à bille d'entrée et de sortie. Ces vannes ressemblent souvent à de petits cylindres fixés à la tête de pompe sur les conduites d'admission et de sortie. De nombreux mécanismes similaires de type pompe pour déplacer des volumes de fluides utilisent des clapets anti-retour tels que des clapets anti-retour à bille. Les pompes d'alimentation ou les injecteurs qui alimentent en eau les chaudières à vapeur sont équipés de clapets anti-retour pour éviter les refoulements.
Les clapets anti-retour sont également utilisés dans les pompes qui alimentent les toboggans en eau . L'eau du toboggan s'écoule à travers un tuyau qui sert également de tour tenant les marches du toboggan. Lorsque l'installation avec le toboggan ferme pour la nuit, le clapet anti-retour arrête l'écoulement de l'eau à travers le tuyau; à la réouverture de l'installation pour le lendemain, la vanne s'ouvre et le débit redémarre, rendant le toboggan prêt à l'emploi à nouveau.
Processus industriels
Les clapets anti-retour sont utilisés dans de nombreux systèmes de fluides tels que ceux des usines chimiques et électriques , et dans de nombreux autres processus industriels.
Les applications typiques dans l'industrie nucléaire sont les systèmes de contrôle de l'eau d'alimentation, les lignes de décharge, l'eau d'appoint, divers systèmes de traitement, les systèmes N2 et les systèmes de surveillance et d'échantillonnage. Dans les avions et l'aérospatiale, les clapets anti-retour sont utilisés là où des vibrations élevées, des températures extrêmes élevées et des fluides corrosifs sont présents. Par exemple, le contrôle du propulseur de propulsion des engins spatiaux et des lanceurs pour les systèmes de contrôle de réaction (RCS) et les systèmes de contrôle d'attitude (ACS) et les systèmes hydrauliques des aéronefs.
Les clapets anti-retour sont également souvent utilisés lorsque plusieurs gaz sont mélangés dans un seul flux de gaz. Un clapet anti-retour est installé sur chacun des flux de gaz individuels pour empêcher le mélange des gaz dans la source d'origine. Par exemple, si un carburant et un comburant doivent être mélangés, des clapets anti-retour seront normalement utilisés sur les sources de carburant et de comburant pour garantir que les bouteilles de gaz d'origine restent pures et donc ininflammables.
En 2010, le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a légèrement modifié une conception de clapet anti-retour simple dans le but de stocker des échantillons liquides indicatifs de la vie sur Mars dans des réservoirs séparés de l'appareil sans crainte de contamination croisée.
Usage domestique
Lorsqu'une alimentation en eau potable sanitaire est raccordée à un système insalubre, par exemple des arroseurs de pelouse, un lave-vaisselle ou une machine à laver , un clapet anti-retour appelé dispositif anti - refoulement est utilisé pour empêcher l'eau contaminée de réintégrer l'alimentation en eau domestique.
Certains types d' arroseurs d'irrigation et d' émetteurs d' irrigation goutte à goutte ont de petits clapets anti-retour intégrés pour empêcher les conduites de se vider lorsque le système est arrêté.
Les clapets anti-retour utilisés dans les systèmes de chauffage domestique pour empêcher la convection verticale, en particulier en combinaison avec les installations solaires thermiques , sont également appelés freins à gravité.
Les systèmes de collecte d'eau de pluie qui sont raccordés à l'approvisionnement en eau principal d'un fournisseur de services publics peuvent être tenus d'avoir un ou plusieurs clapets anti-retour pour empêcher la contamination de l'approvisionnement principal par l'eau de pluie.
Les vérins hydrauliques utilisent des clapets anti-retour à bille pour augmenter la pression du côté de levage du vérin.
Les clapets anti-retour sont couramment utilisés dans les structures gonflables , telles que les jouets, les matelas et les bateaux. Cela permet à l'objet d'être gonflé sans pression d'air continue ou ininterrompue.
Histoire
Frank P. Cotter a développé un "clapet anti-retour à fermeture automatique simple, adapté pour être connecté dans les raccords de tuyauterie sans nécessiter de raccords spéciaux et qui peut être facilement ouvert pour inspection ou réparation" 1907 ( brevet américain 865 631 ).
Nikola Tesla a inventé une vanne unidirectionnelle trompeusement simple pour les fluides en 1916, appelée vanne Tesla . Il a été breveté en 1920 ( brevet américain 1,329,559 ).
Images
Clapets anti-retour Hastelloy
Clapet anti-retour en acier inoxydable
Clapet anti-retour en Inconel
Vue intérieure d'un clapet anti-retour à disque basculant en inconel
Clapet anti-retour en inconel à buse à bride ou clapet anti-retour axial
Cette entrée à clapet siamois permet une ou deux entrées dans un canon déluge .
Clapet anti-retour intérieur hastelloy, configuration wafer
Grand clapet anti-retour à battant en acier au carbone
Disque pour clapet anti-retour en alliage également appelé clapet anti-retour axial
Clapet anti-retour
Clapet anti-retour en plastique
Valve de décharge d'hélium intégrée utilisée par la montre de plongée Rolex Sea-Dweller
Voir également
Les références
- ^ Christophe., Dickenson, T. (1999). Manuel sur les vannes, la tuyauterie et les pipelines (3e éd.). Oxford, Royaume-Uni : Elsevier Advanced Technology. ISBN 9781856172523. OCLC 41137607 .
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Liens externes
- Principe de fonctionnement des clapets anti-retour à ressort
- Tutoriel sur les clapets anti-retour Le fonctionnement, les avantages, les applications et la sélection de différentes conceptions, y compris les clapets anti-retour à levage, à disque, à battant et à plaquette sont expliqués dans ce tutoriel
- Une image d'un clapet anti - retour microscopique , une version réduite de la diode fluidique originale de Tesla.
- Brevet américain 1,329,559 , la diode fluidique originale de Tesla ( un test d'une conception montrant de très mauvaises performances - nb le protocole de test ne correspondait pas aux conditions décrites dans le brevet)
- Installation et avantages du clapet anti-retour