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FONDAMENTAUX DE LA ROBINETTERIE INDUSTRIELLE

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TECHNIQUES FONDAMENTALES

Les appareils de robinetterie sont variés et chacun d’entre eux remplit une fonction spécifique dans un pro-cédé. Parmi ces fonctions, nous distinguerons deux fonctions principales, à savoir le Sectionnement et la Régulation. Les fonctions annexes telles que la vidange et le soutirage, la prise d’échantillon, l’injection, le rinçage, sont des applications du sectionnement ou de la régulation.

LE SECTIONNEMENT

LA RÉGULATION

Un robinet de sectionnement a pour fonction d’arrêter ou de permettre l’écoulement d’un fluide dans une conduite. Un robinet de sectionnement fonctionne à la manière d’un interrupteur tout ou rien (ON/OFF).

Une vanne de régulation est un appareil de robinetterie dont les variations de position de l’obturateur entraînent une modification de la section de passage du fluide, permettant donc de modifier la pression ou le débit de ce dernier en sortie. La conception de l’obturateur est différente de celle d’un robinet de sectionnement. Généralement sous forme de clapet, l’obturateur est profilé pour permettre d’établir une loi ou caractéristique entre le débit de sortie et le pourcentage d’ouverture de la vanne.

Il existe plusieurs caractéristiques de régulation, dont deux principales :

n Robinet-vanne de sectionnement n Profil d’un clapet TOR (tout ou rien)

n Profil d’un clapet linéaire

Caractéristique linéaire :

Le débit évolue linéairement en fonction du pourcentage d’ouverture de la vanne. Par exemple, pour obtenir 60% du débit maximal à pleine ouverture, il faudra alors ouvrir la vanne à 60% de sa course totale.

0 20 40 60 80 1000

20

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100Débit en %

Ouverture de la vanne en %

Sens d’écoulement du fluide

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LA VIDANGE ET LE SOUTIRAGE

Les vannes de vidange et de soutirage sont généralement installées en fond de cuve. Pour vidanger ou soutirer un fluide d’un contenant, un appareil de sectionnement ou de régulation peut être utilisé en fonction des besoins du procédé. Pour vidanger une cuve, un robinet de sectionnement est parfaitement adapté. Par contre, pour soutirer un fluide d’un procédé, l’utilisation d’une fonction de régulation peut s’avérer indispensable.

Caractéristiques

• Obturateur arasant ou dépassant à l'intérieur de la cuve en fermeture

• Robinet à soupape ou à piston (voir chapitre « Les technologies »)

• Fonction casse-croûte : obturateur dépassant pour casser les éventuels dépôts situés au point le plus bas de la cuve

• Ouverture à l’intérieur de la cuve ou du corps (robinet à soupape)

• Diminution des zones mortes grâce à un obturateur profilé (robinet à piston) (voir chapitre " Ecoulement optimisé ")

n Profil d’un clapet linéaire

n Vanne de vidange en fond de cuve

n Profil d’un clapet égal pourcentage

Caractéristique égal pourcentage : Ici, la caractéristique est une courbe exponentielle. Par exemple pour 40% du débit maximal à pleine ouverture, il faudra alors ouvrir la vanne à 80% de sa course totale.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

20

40

60

80

100Débit en %

Ouverture de la vanne en %

Cuve

Presse étoupe

Soupape

Sens d’écoulement du fluide vanne ouverte

Corps

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TECHNIQUES FONDAMENTALES

LA PRISE D’ÉCHANTILLON

L’INJECTION

Caractéristiques

• Obturateur arasant ou dépassant• Robinet à piston, à soupape ou à boisseau (voir

chapitre « Les technologies »)• Fonction casse-croûte : obturateur dépassant pour

casser les éventuelles particules solides (applicable aux robinets à piston ou à soupape)

• Possibilité d’un pot de recette pour récupérer l’échantillon

• Généralement poli intégralement pour éviter l’accroche du produit lors de l’écoulement

• Stérilisable pour une application pharmaceutique• Réduction des zones mortes pour éviter la

contamination entre 2 prises d’échantillon• Peut être capacitif (échantillon fixe, par exemple :

150 ml)• Possibilité d’installation d’un robinet d’isolement

de l’échantillon et d’un piquage pour l’ajout d’un robinet de mise à l’atmosphère

Caractéristiques

• Robinet à piston ou à soupape (voir chapitre « Les technologies »)

• Robinets d’injection pouvant être utilisés comme des injecteurs de produit « killer » permettant de stopper une réaction en cours

• Une étude particulière peut être réalisée pour optimiser le mélange des fluides

Tuyauterie

Bride de Presse-étoupe

Tuyauterie

Piston

Fluide principal véhiculé

Lanterne

Fluide à injecter (entrée)

Garnitures d'étanchéité

Raccordementpot de recette

Position casse-croûte

Piston

Un robinet de prise d’échantillon permet de prélever un échantillon de fluide au coeur du procédé. Cette fonction n’est pas assujettie à la régulation, l’objectif est simplement de prélever un échantillon à la demande (fonction de sectionnement ON/OFF).

Un robinet d’injection permet d’injecter de nouveaux composants à un fluide véhiculé dans une tuyauterie ou stocké dans une cuve. L’injection d’un fluide peut se faire par le biais d’un robinet de sectionnement ou par un robinet de régulation si le procédé impose une caractéristique d’injection spécifique.

Sens d’écoulement du fluide

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Injection liquide de rinçage

Injection liquide de rinçage

Cuve

Têtes d’aspiration

Corps

Sièges

L’ASPERSION, LE RINÇAGE ET LE NETTOYAGE

Caractéristiques

• Robinets installés sur une cuve• Nettoyage de la cuve par le biais d’un jet concentré orientable• Lors de l’ouverture, la tête d’aspersion (qui fait office d’obturateur) descend dans la cuve pour permettre

le passage du fluide de rinçage• Injection du liquide de rinçage par le centre de la tête d’aspersion• Les rainures de la tête d’aspersion peuvent être de formes différentes, générant ainsi un jet parfaitement

adapté à la forme et aux dimensions de la cuve à nettoyer• Possibilité de tête rotative

Rainures (sorties du liquide de rinçage

Surface d’étanchéité

Injection liquide de rinçage

Les robinets d’aspersion, de rinçage ou de nettoyage sont généralement équipés d’une tête d’aspersion qui optimise le jet ou la dispersion du fluide à pulvériser pour un rinçage des parois efficace. Ces applications ne nécessitent pas de fonction de régulation et sont donc réalisées pour des vannes TOR (tout ou rien)

n Exemple d’application : Deux robinets en fonction rinçage sur cuve grande dimension

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TECHNIQUES FONDAMENTALES

Caractéristiques

• Clapet anti-retour, à battant ou à bille

• Elément de sécurité fondamental

• Permet d’éviter « les coups de bélier » (surpression brusque)

• Doit être installé là où les ouvertures et fermetures des vannes de l’installation sont fréquentes

• Certains clapets sont équipés d’un ressort de rappel pour être montés dans toutes les positions

Caractéristiques

• Protège les équipements, les instruments et tuyauteries contre les pressions excessives

• Différentes conceptions permettent d’assurer cette fonction : soupape à ressort, soupape pilotée, disque ou tige de rupture… (voir chapitre « Les technologies »)

• Ces appareils ne doivent pas entrer en action en fonctionnement normal du procédé

• Certains accessoires de tuyauterie ne sont utilisables qu’une seule fois (disque ou tige de rupture) et doivent subir des opérations de maintenance si l’appareil de sécurité s’est déclenché.

Sens d’écoulement du fluide possible

Sens d’écoulement

du fluideimpossible

n Exemple de clapet à battant

n Déclenchement d’un appareil de sureté non-réutilisable

LA SÉCURITÉ

L’ANTI-RETOUR

Les clapets anti-retour ont pour fonction de sectionner le fluide si le sens de celui-ci venait à s’inverser. La fonction de régulation n’entre pas en compte dans ce type d’appareil.

Les robinets de sécurité, appelés également soupapes de sûreté, sont installés pour protéger l’installation des surpressions, et ainsi empêcher l’explosion de certains appareils sous pression. Les soupapes de sûreté sont des vannes automatiques conçues pour s’ouvrir et évacuer le fluide automatiquement lorsque la pression atteint un niveau prédéfini.

Interventionde la vanne desécurité

Procédé arrêté pour maintenance de la vanne de sécurité