Robinet à soupape droits - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Robinet à soupape droits

1. Introduction

Le robinet à soupape droit tire son nom de la forme globulaire de sa carcasse. Contrairement au siège perpendiculaire du robinet à vanne, le siège du robinet à soupape droit est parallèle au courant

Ainsi, dès que le contact entre le siège et le disque cesse, l'écoulement débute. Ce sont là des avantages très efficaces pour régler le débit avec un minimum de laminage et d'érosion.

La figure suivante expose les principales parties du robinet à soupape droit.

Robinet à soupape droit :

La grandeur de l'ouverture du siège est en relation directe avec le nombre de tours du volant ; caractéristique distinctive des robinets à disque type conique, lesquels permettent un réglage de débit très précis.

Un opérateur peut donc évaluer le débit du liquide par le nombre de tours du volant. Si le volume du liquide qui s'écoule du robinet à soupape droit est proportionnel au nombre de tours de volant et qu'il faut 4 tours pour l'ouvrir complètement, alors un tour l'ouvrira d'environ 25 %, deux tours, 50 %, etc. Dans ce cas, le débit est régi par une fonction linéaire. 

La figure suivante montre l'évolution du débit exprimée en pourcentage par rapport à la course aussi exprimée en pourcentage. Le disque est appelé à faire qu'un court trajet.

Évolution linéaire du débit d'un robinet à soupape :

Ce court trajet du disque exige moins de tours de volant pour le fonctionnement des robinets à soupape droits, ce qui épargne un temps précieux et réduit l'usure des pièces. La figure suivante présente un robinet à soupape droit ouvert à 50 %.

Robinet à soupape droit ouvert à 50 % :

Même si des opérations dures et répétées entraînent de l'usure, le problème de l'entretien est beaucoup moins sérieux que pour les robinets à vanne. Le siège et le disque de la plupart des robinets à soupape droits peuvent être réparés sans que l'on ait à les enlever de la canalisation.

La figure suivante montre un robinet à soupape droit démonté en vue d'une inspection ou d'une réparation.

Robinet à soupape droit démonté :

Sachez en outre que le siège du robinet à soupape droit est parallèle au courant et que dès que le disque laisse le siège, le robinet est ouvert.

La figure suivante présente un robinet à soupape droit complètement ouvert.

Robinet à soupape droit complètement ouvert :

2. Robinet à soupape d'équerre

Le robinet à soupape d'équerre fonctionne suivant le même principe, en ce qui a trait au siège, que le robinet à soupape droit mais l'orifice de sortie forme un angle droit (90 degrés) avec l'orifice d'entrée.

La figure suivante montre un type de robinet à soupape d'équerre.

Robinet à soupape d'équerre :

La résistance au fluide est moindre que dans le robinet à soupape droit, dont il tient la place. Enfin, ce type de robinet élimine les joints et son montage est ainsi plus rapide.

3. Différents modèles de disques sur robinets à soupape droits et d'équerre

En fonction du mode d'obturation du robinet à soupape, on peut avoir un disque conique, un disque chanfreiné,un disque en plastique ou un disque conventionnel.

Disque conique :

Dans le cas du disque conique, on a la portée de l'obturation du robinet à soupape et de la vanne qui s'effectue sur le siège de l'appareil suivant une surface conique. La grande surface de contact entre le disque conique et son siège offre une plus forte résistance aux effets de laminage entraînés par les dépôts et autre corps étrangers.

Cette particularité du disque conique en fait le meilleur choix pour les réglages de débit les plus difficiles, tels conduites de purge et de drainage, purgeurs de suie et alimentation de chaudière.

La figure suivante présente des disques coniques dont la forme du cône est différente pour le robinet à soupape.

Disques coniques :

Les robinets à disque conique existent dans une grande variété de métaux, et ce dans les modèles droits et d'équerre.

Disque chanfreiné :

C'est une soupape à fond plat et à portée d'étanchéité taillée en biseau, de manière à autoriser un contact étanche avec la surface conique du siège du robinet à soupape. La figure suivante montre un disque chanfreiné.

Disque chanfreiné :

Soupape avec disque en plastique :

La soupape avec disque en plastique est une soupape de non retour à battant et à levée verticale qui repose sur le siège comme une capsule. La soupape complète est constituée : 

    - d'un porte-disque,

    - d'un disque d'étanchéité en plastique

    - d'un écrou de disque pour le blocage.

La figure suivante montre un robinet à soupape avec disque en plastique.

Robinet à soupape avec disque en plastique :

Les disques sont offerts en différents matériaux, soit pour l'air, la vapeur, l'eau chaude ou froide, l'huile, le gaz et l'essence. Si on change le disque, le robinet peut être employé pour un autre service. En cas de fuite, le disque est facilement et rapidement remplacé. Les disques en plastique sont appropriés pour tous les services de pression moyenne, sauf pour le réglage du débit et aux températures indiquées. Très souvent, l'étanchéité est conservée même si de la saleté s'est logée dans le disque. Ces disques sont livrés avec les robinets en bronze et en fonte seulement.

Disque conventionnel :

Complètement à l'opposé du disque type conique, le disque conventionnel offre une mince ligne de contact entre le disque et le siège conique conventionnel. Un robinet à soupape avec disque conventionnel est exposé à la figure suivante.

Robinet à soupape avec disque conventionnel :

Comme cette mince ligne portante a pour mission de briser les dépôts durs qui se forment sur les sièges des soupapes, dans certains services, une étanchéité parfaite est assurée, et ce sous pression.

Les robinets à disque conventionnel sont grandement utilisés, sur de nombreux services chauds et froids. Ils sont disponibles en bronze, en fonte, en acier et en divers alliages.

4. Différents types de chapeaux pour robinets à vanne et à soupape droits et d'équerre

Pour ces types de robinets, il importe de connaître les différents types de chapeaux ainsi que les caractéristiques du joint du chapeau. Les deux, chapeau et joint, doivent créer un raccord étanche. Ils sont de plusieurs types, mais les plus répandus sont le chapeau vissé, le chapeau-union et le chapeau boulonné.

Le rôle principal du chapeau est de fermer, de façon étanche, le dessus du robinet tout en laissant passer la tige de manœuvre du disque. Enfin, comme le chapeau est sous pression lorsque le robinet est en service, un joint étanche entre le chapeau et le corps est nécessaire.

Chapeau vissé :

Le chapeau vissé est la conception la plus simple et la moins dispendieuse. La figure 3.14 présente le chapeau vissé.

Le chapeau vissé :

On l'utilise sur les robinets à vanne et sur les robinets à soupape droits et d'équerre, de petites dimensions, qui n'ont pas à être démontés souvent. On retrouve un filet robuste et bien vissé qui rend le joint étanche et approprié à une grande quantité de services.

Chapeau-union vissé :

Le chapeau-union vissé est facile à démonter et à monter, sans risques d'endommager les surfaces portantes. L'écrou-union ajoute de la force et de la rigidité au corps du robinet, qui peut ainsi résister à toute pression et distorsion internes. La figure suivante montre un chapeau-union vissé.

Le chapeau-union vissé :

Il s'agit d'un joint idéal pour les services qui nécessitent de fréquents examens, un nettoyage des pièces internes ou encore des changements rapides du disque en plastique.

Cette union applique une force directement sur le chapeau et forme un joint étanche avec le corps. Pour serrer l'union, le mouvement tournant se fait sur l'épaulement du chapeau. Ainsi, ce joint étanche entre le chapeau et le corps est moins sujet à l'usure si on l'ouvre et le ferme fréquemment. Enfin, son usage est restreint aux robinets de petites dimensions.

Chapeau boulonné :

Le chapeau boulonné est pratique et couramment utilisé, tant sur les petits que sur les grands robinets de toute pression et température. Il s'adapte bien à tous les types de joints à rondelle partielle ou entière. Les boulons, qui se scellent aisément avec une clé ordinaire, répartissent la pression uniformément sur la rondelle et conservent le joint étanche.

La figure suivante expose un joint de chapeau boulonné.

Joint de chapeau boulonné :

5. Différents types de tiges sur les robinets à vanne et à soupape droits et d'équerre

Chaque tige a ses particularités propres ; vous verrez donc les différentes fonctions de la tige suivant les besoins du service.

Tige montante à arcade et filets extérieurs :

Ici, la tige à vis reste à l'extérieur du corps du robinet, qu'il soit ouvert ou fermé. Les filets de la tige ne sont donc pas exposés aux effets des fluides dans la conduite qui entraînent de la corrosion, de l'érosion, un dépôt de sédiments, etc. Comme les filets sont à l'extérieur, la lubrification en est facilitée.

La tige montante indique, à l'œil, la position de l'obturateur. Une hauteur libre suffisante doit être prévue pour la tige lorsque le robinet est complètement ouvert. La tige doit en outre être protégée contre tout dommage lorsqu'elle est levée.

La figure suivante présente les deux types de tiges montantes à arcade et filets extérieurs.

Tiges montantes à arcade et filets extérieurs :

Tige montante à filets intérieurs :

C'est la tige la plus simple et la plus utilisée sur les robinets à vanne et les robinets à soupape droits et d'équerre de petits diamètres. La position de la tige indique la position de l'obturateur. Enfin, la tige doit être protégée contre tout bris lorsque le robinet est ouvert.

Tige fixe à filets intérieurs :

La tige ne monte pas lorsque l'obturateur est soulevé ; elle ne fait que tourner avec le volant. Ce modèle est idéal lorsque la hauteur libre est limitée. D'autre part, comme la tige ne fait que tourner au cours de la manœuvre, l'usure de la garniture est réduite au minimum.

La figure suivante présente les tiges montante et fixe à filets intérieurs.

Tiges montante et fixe à filets intérieurs :

En résumé sur les robinets à soupape droits et d'équerre :

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

- Les robinets à soupape droits permettent un réglage de débit très précis.

Le siège et le disque peuvent être réparés sans qu'on ait à enlever le robinet de la canalisation.

Le siège à soupape d'équerre diffère du robinet à soupape droit par son détour de 90 degrés dans la conduite.

Les trois modèles de disque sont le type bouchon, le disque de plastique et le disque conventionnel.

Le robinet à disque conventionnel est employé sur de nombreux services chauds et froids.

Les robinets à disque conventionnel sont disponibles en bronze, en fonte, en acier et en divers alliages.

Cette étude vous a présenté les robinets à soupape droits et d'équerre couramment utilisés dans les circuits de tuyauterie.

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