Clapet anti-retour haute pression

Un clapet anti-retour haute pression est un type de clapet conçu pour résister à une pression élevée supérieure à 500 PSI et qui empêche l'écoulement inverse du fluide. L'écoulement inverse du fluide se produit lorsque la pompe est arrêtée, ce qui réduit l'énergie de la pression avant et peut inciter le fluide à changer le sens de l'écoulement de l'avant vers l'arrière. Cette inversion de flux peut entraîner des dommages tels que la contamination du fluide en amont ou perturber le fonctionnement de la chaudière et de la pompe. Les clapets anti-retour haute pression sont très résistants pour supporter des niveaux de pression élevés. Cette résistance élevée garantit que le clapet ne peut pas s'effondrer ou subir des fuites de fluide à travers les éléments connectés. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression utilisent des matériaux solides pour fabriquer les clapets, tels que l'acier inoxydable, la fonte ductile, l'acier au carbone et la fonte, entre autres. D'autres matériaux peuvent également être utilisés pour fabriquer les pièces internes telles que les sièges et les bagues, comme le plastique et le caoutchouc. L'utilisation de ces matériaux souples (plastique et caoutchouc) permet au clapet anti-retour haute pression d'être utilisé à basse température et à haute pression. En effet, les matériaux souples ont une faible résistance aux températures élevées. Il est recommandé d'utiliser le clapet de retenue haute pression dans des applications à haute température si les composants internes sont constitués de métaux qui peuvent résister à des températures élevées sans provoquer de réaction chimique. 

Figure : Clapet anti-retour haute pression.

 

Composants d'un clapet anti-retour haute pression 

Corps 

Le corps est la partie principale d'un clapet de non-retour à haute pression et il est utilisé pour contenir les composants intérieurs. Le corps est très solide car il est fabriqué à partir de métaux résistants tels que l'acier inoxydable et l'acier au carbone. La haute résistance du métal rend le corps du clapet solide et résistant aux dommages causés par les chocs, qui peuvent être dus à la chute d'objets ou à la chute du clapet anti-retour à haute pression. Le corps contient les orifices d'entrée et de sortie du clapet. 

Bonnet 

Il s'agit d'une autre partie du corps qui est placée sur le dessus de la soupape. Les fabricants de clapets anti-retour à haute pression conçoivent le chapeau et le corps dans le même matériau. Cela permet d'améliorer la compatibilité des deux éléments lorsqu'ils sont connectés et garantit une résistance égale et un joint étanche contre toute fuite. Le corps et le chapeau des clapets anti-retour à haute pression sont assemblés par différentes méthodes : boulonnage, joint sous pression et soudage. Ce sont les méthodes que les fabricants de clapets anti-retour haute pression recommandent pour les vannes utilisées pour transmettre des fluides à très haute pression. 

Disque 

Il s'agit du composant d'un clapet anti-retour à haute pression qui est responsable de l'ouverture du flux de fluide vers l'avant et de la fermeture de tout fluide tentant d'inverser le sens. Le disque est composé de différents matériaux résistants en fonction du domaine d'application. 

Siège 

Il s'agit d'une pièce interne d'un clapet anti-retour à haute pression qui sert de surface d'appui au disque lorsque le clapet est fermé. Le siège empêche également toute fuite de fluide entre le corps et le disque de la soupape. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression utilisent différents matériaux pour fabriquer le siège. Le matériau du siège détermine l'endroit où le clapet est le mieux adapté à l'utilisation. 

Joint d'étanchéité 

Cette pièce est placée entre les faces d'accouplement du corps et du tuyau et du corps et du capot. Elle permet d'éviter toute fuite de fluide en garantissant l'étanchéité. 

Figure : Composants d'un clapet anti-retour à haute pression.

 

Comment fonctionne un clapet anti-retour haute pression ? 

Un clapet anti-retour haute pression est conçu pour fonctionner selon le principe de la différence de pression. Selon ce principe, le disque du clapet permet au fluide de s'écouler à travers le clapet lorsque la pression en amont est supérieure à la pression en aval. Ainsi, l'énergie de la pression fournit l'énergie mécanique utilisée pour forcer le disque vers le haut, laissant un chemin libre où le fluide s'écoule. Une fois que le disque ouvre le passage et que la pression d'aspiration reste élevée, le fluide continue de s'écouler à travers le clapet anti-retour haute pression. Lorsque la pompe est arrêtée ou que la pression du fluide diminue, le flux du fluide tente de s'inverser et le disque du clapet revient à sa position d'assise où il empêche le reflux. 

Figure : Fonctionnement d'un clapet anti-retour à haute pression.

 

Types de clapets anti-retour à haute pression 

Clapet anti-retour à battant haute pression 

Il s'agit d'un clapet anti-retour à haute pression qui offre une faible résistance à l'écoulement des fluides lorsqu'il est complètement ouvert. Comme son nom l'indique, le disque du clapet pivote pour ouvrir et fermer le clapet, à la manière d'une trappe. Le disque pivote autour d'une charnière montée à l'extérieur du siège de la soupape. Les fabricants de clapets anti-retour à haute pression utilisent une rondelle de composition sur le disque du clapet pour absorber la majeure partie de l'usure. La charnière de l'axe est desserrée pour aider le disque à se fermer lorsque le débit du fluide est réduit à zéro. Les clapets à battant haute pression sont montés dans le sens horizontal, mais ils peuvent également être montés dans le sens vertical, à condition que le disque ne se bloque pas lors de la fermeture du clapet. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression recommandent d'utiliser ces clapets lorsque l'inversion du flux de fluide n'est pas fréquente, afin d'éviter le broutage du clapet. La conception de ce clapet haute pression empêche les fluides visqueux et la saleté d'interférer avec la rotation du disque autour de la charnière.

Figure : Clapet anti-retour à battant haute pression.

Clapet anti-retour haute pression 

Il s'agit d'un clapet anti-retour à haute pression dans lequel le fluide ouvre le disque du clapet par le bas. Le principe de fonctionnement est tel qu'une pression d'entrée plus élevée que la pression de sortie fournit la force qui soulève le disque contre la gravité ou le ressort de la soupape et permet l'écoulement du fluide. Lorsque la pression du fluide diminue, le disque de la soupape est forcé de revenir en position de fermeture par le ressort de la soupape, le reflux ou la gravité. Les fabricants de clapets anti-retour à haute pression conçoivent ces clapets avec l'avantage qu'ils ont besoin d'une courte levée pour obtenir une ouverture complète du clapet. En outre, les fabricants de clapets anti-retour à haute pression conçoivent ces clapets avec un guide qui aide le disque à se déplacer vers le bas avec précision jusqu'à la position d'assise. Le problème de ce guide est qu'il a tendance à retenir les impuretés, ce qui peut faire que le clapet reste ouvert lorsque la pression du fluide diminue. Les fluides très visqueux peuvent également retenir le disque sur le piège et gêner la fermeture de la soupape. Les clapets anti-retour à levage haute pression présentent l'avantage de ne pas être sujets aux claquements comme les clapets anti-retour à battant et conviennent aux applications où les inversions de fluides sont fréquentes ou irrégulières. 

Figure : Clapet anti-retour de levage à haute pression.

Clapet anti-retour haute pression 

Il s'agit d'un type particulier de clapet anti-retour à haute pression. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression produisent ce clapet avec un mécanisme de commande qui est un volant ou un actionneur. Ce clapet est destiné à empêcher l'inversion du flux de fluide, tout comme les autres clapets anti-retour à haute pression. Le mécanisme de commande permet de fermer le passage du fluide malgré le niveau de pression. Les clapets d'arrêt haute pression sont une légère modification des robinets à soupape courants, conçus avec une tige fixée sur le disque. Cependant, lorsqu'il s'agit de clapets anti-retour à haute pression, les fabricants conçoivent la tête de la tige comme flottant sur le disque, c'est-à-dire qu'elle n'est pas fixée. Comme le disque n'est pas fixé à la tige du robinet, il fonctionne par soulèvement, ce qui lui permet de se déplacer librement vers le haut et vers le bas lorsque la tige est réglée pour ouvrir ou fermer le passage du fluide. Cela permet de contrôler le débit du fluide, mais si le fluide tente de s'écouler dans le sens inverse, le disque réagit rapidement pour bloquer le fluide. Le mécanisme de commande permet également de faire tourner la tige vers le bas pour forcer le disque à se fermer et empêcher ainsi l'écoulement du fluide vers l'avant ou vers l'arrière, selon les besoins. 

Figure : Clapet anti-retour haute pression.

Clapet anti-retour haute pression à ressort 

Il s'agit d'un clapet anti-retour à haute pression qui se ferme à l'aide d'un ressort. Le ressort et le disque fonctionnent ensemble : le ressort est comprimé par la pression du fluide aspiré, ce qui permet au disque de se déplacer vers l'avant. Cela crée un espace libre pour que le fluide puisse s'écouler à travers la soupape. Lorsque la pression d'aspiration du fluide diminue, le ressort est déchargé de la compression, ce qui le fait revenir en arrière et le disque se déplace vers sa position de fermeture, où il empêche l'écoulement inverse du fluide. Les fabricants de clapets haute pression à ressort peuvent utiliser le ressort pour concevoir un clapet en forme de Y, chargé en ligne ou chargé verticalement. L'un des avantages des clapets haute pression à ressort est qu'ils peuvent être installés en position verticale ou horizontale puisqu'ils ne dépendent pas de la gravité pour se fermer. 

Figure : Clapet anti-retour haute pression à ressort.

 

Applications du clapet anti-retour haute pression 

• Les clapets anti-retour à haute pression sont utilisés dans les applications minières. 
• Ils sont utilisés dans les applications de traitement de l'eau douce et des eaux usées. 
• Ils sont utilisés dans les applications alimentaires et les boissons. 
• Ils sont utilisés dans les applications de lutte contre l'incendie.
• Les clapets anti-retour à haute pression sont utilisés dans les centrales électriques à vapeur. 
• Ils sont utilisés dans les usines de traitement chimique. 
• Les clapets anti-retour haute pression sont utilisés dans les raffineries de pétrole et de gaz. 
• Ils sont utilisés pour le transport du gaz naturel liquéfié et du pétrole brut. 

 

Avantages des clapets anti-retour à haute pression 

• Ils peuvent supporter des pressions et des températures élevées. 
• Ils sont exempts d'inversion de la circulation des fluides. 
• Ils ne présentent pas de fuites grâce aux joints étanches et aux matériaux très résistants utilisés. 
• Ils fonctionnent automatiquement. 
• Les clapets anti-retour à haute pression ont une efficacité élevée en raison de la faible perte de pression. 
• Ces vannes maintiennent la pression de service. 
• Les clapets de retenue haute pression sont polyvalents car ils peuvent être utilisés dans différentes applications. 
• Ils sont faciles à installer et à réparer. 
• Ils sont durables car ils peuvent être réparés en cas de panne. 
• Les clapets de retenue à haute pression s'ouvrent ou se ferment très rapidement. 

 

Inconvénients des clapets anti-retour à haute pression 

• Les clapets anti-retour haute pression sont lourds par rapport aux autres clapets anti-retour. 
• Ces vannes ont tendance à subir des coups de bélier. 
• Ils ne fonctionnent pas bien en cas de flux de fluide pulsé. 
• Ils sont plus chers que les autres clapets de non-retour. 

 

Dépannage des clapets anti-retour à haute pression 

Le clapet vibre/choque

• Vitesse élevée du fluide. Vérifier que le niveau de vitesse du fluide est conforme aux instructions du fabricant du clapet de retenue haute pression. 

Fuite de liquide interne 

• Présence de corps étrangers dans la valve. Ouvrez la vanne et retirez les éventuels corps étrangers. 
• Joints toriques usés. Remplacer les joints toriques. 
• Siège endommagé. Remplacer le siège.

Fuite de liquide externe 

• Boulons et écrous desserrés. Serrez les boulons et les écrous au couple recommandé par le fabricant du clapet de retenue haute pression. 
• Joint usé. Remplacer le joint. 

Le fluide ne passe pas par le clapet anti-retour haute pression 

• Mauvaise installation. Installer le clapet de manière à ce que le sens d'écoulement du fluide soit identique à la flèche d'écoulement indiquée sur le clapet. Suivre toute autre instruction d'installation indiquée par le fabricant du clapet anti-retour haute pression dans le manuel d'utilisation.
• Blocage de la tuyauterie. Vérifier que la conduite qui amène le fluide à la vanne n'est pas obstruée et retirer tout ce qui bloque la circulation du fluide. 
• Vanne aval fermée. Ouvrir la vanne en aval pour créer une différence de pression. 
• Faible débit d'aspiration. Augmenter la pression d'aspiration jusqu'à la valeur recommandée par le fabricant du clapet anti-retour haute pression. 

 

Résumé 

Le clapet anti-retour haute pression est une vanne robuste destinée à empêcher l'inversion du flux de fluide et conçue pour fonctionner dans des applications haute pression supérieures à 500 PSI. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression conçoivent ce type de clapet pour qu'il fonctionne selon le principe de la différence de pression, selon lequel le disque du clapet s'ouvre lorsque la pression d'aspiration est supérieure à la pression de sortie.

Ce principe de fonctionnement permet à la soupape de fonctionner automatiquement sans actionneur ni volant, à l'exception d'un clapet de retenue à haute pression. Le clapet d'arrêt est doté d'un volant qui sert à arrêter l'écoulement du fluide quel que soit le niveau de pression. Les fabricants de clapets anti-retour haute pression produisent ces clapets en utilisant des matériaux métalliques résistants et les clapets sont dotés de brides pour le raccordement à la tuyauterie. La vanne peut également être raccordée à la tuyauterie par soudage.

Les différents types de clapets de retenue à haute pression sont, entre autres, le clapet à battant à haute pression, le clapet d'arrêt à haute pression, le clapet de levage à haute pression et le clapet de retenue à haute pression à ressort. Les applications des clapets de retenue haute pression sont notamment le pétrole et le gaz, le traitement des eaux usées, les produits chimiques, les aliments et les boissons, la lutte contre les incendies, l'exploitation minière et les applications de production d'énergie à partir de la vapeur. Les avantages de l'achat d'un clapet anti-retour haute pression sont sa grande résistance, son fonctionnement automatique, sa grande efficacité, l'absence de fuite, sa capacité à maintenir la pression, l'absence d'inversion de flux et sa rapidité de fonctionnement. Toutefois, ces clapets sont plus lourds que les autres clapets de non-retour et ils ne permettent l'écoulement des fluides que dans un seul sens.