Vannes et actionneurs thermoplastiques : tout ce que vous devez savoir

L'industrie de la pompe a un nombre varié d'opérations qui nécessitent le contrôle du débit de divers fluides dans différents processus.

Depuis plus de 50 ans, les vannes thermoplastiques sont de plus en plus acceptées comme un choix efficace par rapport aux vannes métalliques dans de nombreuses applications. Les avantages des vannes thermoplastiques incluent :

Les vannes en thermoplastique ont l'avantage d'être légères, résistantes à la corrosion, aux produits chimiques et non toxiques. Ils ne s'écaillent pas, ne rouillent pas et ont une faible conductivité thermique. Couramment utilisé dans les systèmes d'alimentation en produits chimiques municipaux et industriels, le matériau thermoplastique est robuste et éprouvé pour les applications industrielles lorsqu'il est utilisé dans la plage des spécifications du matériau. Les vannes thermoplastiques équipées d'actionneurs électriques ou pneumatiques permettent également un contrôle automatisé et un accès à distance par les opérateurs.

Matériaux des vannes thermoplastiques Les matériaux les plus couramment utilisés dans la fabrication de vannes thermoplastiques sont le PVC, le CPVC, le GFPP et le PVDF. Les deux matériaux fonctionnent intrinsèquement différemment à la même température de fonctionnement, pression, impact et exposition aux UV.

Le corps de valve thermoplastique est moulé avec précision à partir du matériau de base. Les ensembles de vannes thermoplastiques ont en outre des composants plus petits faits de matériaux différents qui interagissent également avec le processus liquide. Tous ces matériaux nécessitent une attention particulière lors de la sélection des vannes en raison de leur compatibilité chimique potentielle. Une sélection incorrecte des matériaux, en particulier des joints toriques et des chemises, peut entraîner une défaillance prématurée de la vanne.

Les robinets à tournant sphérique utilisent des joints toriques en élastomère en EPDM ou FMP. Ceux-ci sont situés dans les connexions d'extrémité et la tige pour créer une surface d'étanchéité entre les composants en plastique. Les sièges en PTFE de chaque côté de la boule offrent une surface de déplacement et d'étanchéité lisse pour que la boule puisse rouler et s'asseoir contre. Les vannes papillon thermoplastiques ont un revêtement en élastomère dans lequel le disque se scelle et des joints toriques en EPDM, Viton ou Nitrile. Une vanne papillon thermoplastique a également un arbre en acier inoxydable ou en titane qui maintient l'ensemble chemise et disque en place dans le corps de la vanne.

Lors de la spécification d'une vanne pour une application potentiellement corrosive, la consultation d'un tableau de résistance chimique pour la compatibilité chimique des matériaux thermoplastiques et élastomères garantira une sélection correcte des matériaux. Le caoutchouc EPDM est un élastomère recommandé pour l'eau, la vapeur, les acides dilués, les alcalis dilués et les alcools.

La pression de fonctionnement de tous les matériaux thermoplastiques diminue à mesure que la température augmente. La pression de fonctionnement maximale d'un robinet à tournant sphérique de 2 pouces peut être de 250 psi à 70 °F, sans choc. Les courbes de pression et de température sont différentes pour le PVC et le CPVC. Le même robinet à tournant sphérique en PVC Schedule 80 aura une pression maximale de 130 psi à 145 °F.

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Un actionneur de vanne est le dispositif qui "actionne" ou déplace une vanne ouverte ou fermée. Il se fixe et fonctionne en conjonction avec deux parties : le corps de vanne et le pilote de vanne.

Types d'actionneurs

Lorsque l'on envisage d'actionner une vanne thermoplastique, les points suivants doivent être identifiés :

Électrique ou pneumatique Les actionneurs pneumatiques nécessitent de l'air fourni par l'usine et sont à double effet ou à ressort de rappel. Les options comprennent un solénoïde (CA ou CC), un filtre à air/régulateur, un positionneur (4-20 mA), des interrupteurs de fin de course auxiliaires, un indicateur visuel et une commande manuelle débrayable.

Le temps de cycle de l'actionneur est le temps qu'il faut à un actionneur pour passer de l'ouverture à la fermeture et est important pour éviter les coups de bélier résultant d'une vanne qui s'ouvre ou se ferme trop rapidement. Le temps de cycle de l'actionneur électrique HRSN2 de Hayward pour un robinet à tournant sphérique de 4 pouces est d'environ 9 à 13 secondes. Le temps de cycle pour une vanne papillon de 12 pouces est d'environ 39 secondes. Pour les actionneurs électriques, cette vitesse est fixe.

La vitesse d'un actionneur pneumatique est régie par un ensemble solénoïde qui s'ouvre ou se ferme sur commande et régule le débit d'air entrant et sortant du cylindre du piston de l'actionneur. Les actionneurs à double effet sont alimentés en air aux vérins d'ouverture et de fermeture. En cas de perte d'air d'alimentation, une vanne à double effet restera dans la dernière position. Les actionneurs à ressort de rappel à sécurité intégrée sont utilisés dans les applications qui nécessitent qu'une vanne se déplace vers une position complètement ouverte ou complètement fermée en cas de perte d'alimentation en air. La position de sécurité est sélectionnée lors de la spécification de l'actionneur mais peut être modifiée sur le terrain, si nécessaire.

Actionneurs électriques –Ces types de vannes sont parmi les plus courants et les plus fiables. Ils sont capables de faire fonctionner rapidement certaines des plus grandes vannes et sont alimentés par un moteur électrique monophasé ou triphasé qui entraîne une combinaison d'engrenages de niveau et d'éperons. Par la suite, ces engrenages et ergots entraînent un écrou de tige, qui engage la tige de la vanne pour l'ouvrir ou la fermer. Ils comprennent souvent un mécanisme de débrayage et un volant qui permet un fonctionnement manuel en cas de panne de courant.

Actionneurs manuels – Les actionneurs manuels utilisent des leviers, des roues et/ou des engrenages pour faciliter le mouvement. Les actionneurs manuels diffèrent des actionneurs automatiques, car les actionneurs automatiques ont une source d'alimentation externe fournissant la force et le mouvement nécessaires pour faire fonctionner une vanne automatiquement ou à distance. Pour de nombreuses vannes, le fonctionnement manuel n'est pas une option, soit parce que l'application comprend des vannes dans des pipelines distants, soit en raison de la force nécessaire au fonctionnement. De plus, les actionneurs manuels ne sont pas une solution pratique pour les vannes situées dans des environnements toxiques ou hostiles, et ils ne sont pas aussi utiles dans les applications nécessitant la précaution de sécurité consistant à permettre un arrêt immédiat.

Conclusion Lors du choix des actionneurs de vanne, les facteurs d'utilisation sont une considération importante. Par exemple, les actionneurs électriques, par nature, nécessitent de l'électricité pour fonctionner. Les actionneurs pneumatiques peuvent fonctionner à des températures allant de -4 à 150 °F (-20 à 70 °C), ou dans certains cas dans la plage de -40 à 250 °F (-40 à 121 °C), à condition que les bons joints, graisse et roulements soient en place. Les actionneurs électriques peuvent fonctionner à des températures allant de -40 à 150 °F (-40 à 65 °C).

Les actionneurs pneumatiques sont souvent préférés dans les environnements dangereux ou toxiques en raison de leur nature antidéflagrante, mais s'il y a un manque d'air comprimé ou si un actionneur pneumatique n'est pas en mesure de répondre à d'autres spécifications de fonctionnement, des actionneurs électriques peuvent être utilisés.