Un clapet anti-retour et une vanne à boisseau sphérique ne sont pas deux versions d'un même produit. Un clapet anti-retour laisse passer le fluide dans un seul sens et se ferme tout seul lorsque l'écoulement tente de s'inverser ; personne ne le manœuvre. Une vanne à boisseau sphérique est un organe d'arrêt manuel : un quart de tour de la poignée ouvre ou ferme la ligne, et elle reste là où on la laisse. Sur la plupart des lignes de pompe, il faut les deux, l'une derrière l'autre, remplissant deux fonctions différentes. Cet article explique ce que fait chacune, où elle se place, et comment choisir entre les trois types de clapets anti-retour que nous fabriquons.
- Un clapet anti-retour protège automatiquement contre le retour de fluide. Une vanne à boisseau sphérique offre un point d'arrêt volontaire.
- Une vanne à boisseau sphérique ne peut pas remplir le rôle du clapet anti-retour, et un clapet anti-retour ne peut pas remplir celui de la vanne à boisseau sphérique.
- Au refoulement d'une pompe, l'ordre habituel est : pompe, puis clapet anti-retour, puis vanne à boisseau sphérique.
- Les clapets anti-retour à ressort, à battant horizontal et à battant à brides diffèrent surtout par leur mode de fermeture et par leur sens de montage possible.
Ce que fait un clapet anti-retour
Un clapet anti-retour, aussi appelé clapet de non-retour, est une vanne à action automatique qui s'ouvre lorsque le fluide circule dans le sens prévu et se ferme lorsque l'écoulement s'arrête ou tente de s'inverser. Il n'y a ni poignée ni actionneur. L'élément de fermeture, un clapet ou un piston, se déplace sous l'effet du fluide lui-même ; la vanne fonctionne donc que quelqu'un surveille la ligne ou non.
Sa fonction est la protection. Lorsqu'une pompe s'arrête, la colonne de liquide située en aval veut revenir à travers elle et faire tourner la roue à l'envers. Lorsque deux pompes partagent un collecteur, celle qui fonctionne refoule du fluide à contresens à travers sa voisine à l'arrêt, sauf si quelque chose l'en empêche. Lorsqu'une ligne monte à la verticale, tout ce qui se trouve au-dessus veut redescendre. Dans chaque cas, un clapet anti-retour proche de la source se ferme avant que l'écoulement inverse ne s'établisse. Nous avons traité plus en détail le cas du basculement de pompes dans notre article sur les vannes des unités de distribution du liquide de refroidissement, où les pompes redondantes font du clapet anti-retour un équipement standard.
Un piège de vocabulaire mérite d'être levé d'abord. Un clapet anti-retour à bille est un clapet dont l'élément de fermeture est une bille libre qui se plaque contre le sens d'écoulement lorsque celui-ci s'inverse ; malgré son nom, ce n'est pas une vanne à boisseau sphérique et il n'a pas de poignée. Les nôtres utilisent un piston à ressort ou un clapet articulé plutôt qu'une bille.
Les clapets anti-retour diffèrent par la façon dont l'élément de fermeture se déplace. Dans un clapet à battant, un clapet sur charnière s'ouvre sous l'écoulement et retombe par gravité, ce qui explique l'importance de l'orientation : la vanne doit être montée de façon que la gravité l'aide à se fermer. Dans un clapet anti-retour à ressort, un piston est repoussé en position fermée par un ressort ; il se ferme donc à l'instant où l'écoulement s'inverse et ne dépend pas de la gravité. Nous fabriquons les deux, et le choix entre eux est traité plus loin dans cet article.
Ce que fait une vanne à boisseau sphérique
Une vanne à boisseau sphérique est une vanne d'isolement manuelle. Une sphère percée d'un trou est placée entre deux sièges ; un quart de tour de poignée aligne le trou avec la tuyauterie, et en la tournant dans l'autre sens, la partie pleine de la sphère obture l'alésage. Elle est faite pour être entièrement ouverte ou entièrement fermée. Elle ne se ferme pas toute seule, elle est indifférente au sens d'écoulement du fluide, et elle garde sa position jusqu'à ce que quelqu'un la change.
Sa fonction est la commande par une personne : fermer une branche pour la maintenance, isoler une pompe pour pouvoir entretenir un clapet anti-retour ou un filtre, vidanger un point bas, remplir une boucle. Une vanne à boisseau sphérique à passage intégral, où le trou de la sphère correspond à l'alésage de la tuyauterie, ajoute très peu de résistance lorsqu'elle est ouverte, ce qui en fait le choix habituel pour l'isolement sur les lignes où la perte de charge compte. Une vanne à boisseau sphérique n'est pas faite pour l'étranglement. Si la vanne reste partiellement ouverte, le fluide se faufile le long de l'arête de la sphère et use le siège souple, si bien qu'elle finit par ne plus être étanche lorsque vous la fermez.
Nos vannes à boisseau sphérique deux pièces sont moulées en CF8 ou CF8M avec un corps soudé étanche plutôt qu'un assemblage de corps taraudé ou boulonné, en tailles de 1/4″ à 4″, données pour 1000 WOG avec sièges en PTFE et passage intégral. La version V-2B à paroi plus épaisse est donnée de −20°C à 180°C. Pourquoi l'assemblage du corps est soudé plutôt que vissé, et ce que cela supprime, fait l'objet de notre article sur la vanne à boisseau sphérique 1000 WOG à passage intégral pour service sévère ; les détails du produit se trouvent sur la page de la vanne à boisseau sphérique deux pièces.
Clapet anti-retour ou vanne à boisseau sphérique : les différences qui comptent
Le tableau ci-dessous les met côte à côte. En résumé : l'un est une protection automatique, l'autre une commande manuelle, et la question n'est presque jamais de savoir lequel acheter mais où placer chacun.
| Clapet anti-retour | Vanne à boisseau sphérique | |
|---|---|---|
| Fonction | Empêcher le retour du fluide | Ouvrir ou fermer la ligne à la demande |
| Fonctionnement | À action automatique ; le fluide déplace le clapet ou le piston | Poignée manuelle quart de tour, ou actionneur |
| Sens d'écoulement | Un seul sens ; une flèche sur le corps l'indique | Dans les deux sens |
| Orientation de montage | Type à battant : horizontal, ou vertical avec écoulement ascendant. Type à ressort : ne dépend pas de la gravité ; confirmer l'orientation à la commande | Toute orientation |
| Peut-elle rester partiellement ouverte ? | Ce n'est pas un réglage ; il flotte avec l'écoulement | Déconseillé ; l'étranglement en position partiellement ouverte use les sièges |
| Place habituelle sur une ligne de pompe | Immédiatement en aval de la pompe | En aval du clapet anti-retour, et côté aspiration, pour l'isolement |
| Ce qui se passe si l'on utilise le mauvais | Une vanne à boisseau sphérique à sa place n'offre aucune protection contre le retour de fluide lorsque personne n'est là pour la fermer | Un clapet anti-retour à sa place ne peut être ni ouvert ni fermé pour l'entretien |
Quand il faut un clapet anti-retour, une vanne à boisseau sphérique, ou les deux
Il faut un clapet anti-retour partout où l'écoulement ne doit jamais s'inverser, et une vanne à boisseau sphérique partout où une personne devra fermer la ligne. Au refoulement d'une pompe, cela signifie les deux. Le clapet anti-retour se place aussi près que possible de la pompe afin que la colonne de liquide ait la plus courte distance à parcourir avant de rencontrer un clapet fermé. La vanne à boisseau sphérique se place en aval, de sorte que le clapet anti-retour, la pompe et tout filtre puissent être isolés pour l'entretien sans vidanger le système. Une seconde vanne à boisseau sphérique côté aspiration complète l'isolement.
Certains cas penchent d'un côté ou de l'autre :
- Pompes redondantes sur un collecteur commun. Un clapet anti-retour sur chaque refoulement empêche la pompe en marche de court-circuiter l'écoulement à contresens à travers celle à l'arrêt. Les vannes à boisseau sphérique d'isolement permettent de remplacer une pompe pendant que l'autre continue de fonctionner.
- Colonnes montantes verticales et systèmes de pompes de surpression ou de puits. Un clapet anti-retour à ressort, parce que le ressort ferme le piston sans l'aide de la gravité ; confirmez avec nous l'orientation et le sens d'écoulement à la commande.
- Lignes sensibles au coup de bélier. Un clapet anti-retour à ressort, parce que la fermeture rapide par ressort arrête l'écoulement inverse avant que la surpression ne se forme. Un clapet à battant se ferme plus lentement.
- Lignes horizontales où vous préférez ne pas avoir de ressort dans le passage du fluide. Un clapet à battant horizontal, monté avec le chapeau vers le haut afin que le battant retombe seul.
- Lignes à brides plus grosses et adduction d'eau. Un clapet à battant à brides, qui se démonte de la ligne pour l'entretien et dont le chapeau boulonné permet d'inspecter le clapet sans couper la tuyauterie.
- Une vidange, un point de remplissage, une branche vers un manomètre. Une vanne à boisseau sphérique seule. Rien ici ne nécessite une protection automatique contre le retour de fluide ; il faut qu'une personne puisse l'ouvrir et la fermer.
Choisir entre clapet anti-retour à ressort, clapet à battant horizontal et clapet à battant à brides
Nous fabriquons trois clapets anti-retour en inox, et les différences entre eux sont pratiques plutôt que subtiles : comment la vanne se ferme, dans quel sens elle peut être montée, quelle plage de tailles elle couvre, et comment elle se raccorde à la tuyauterie. Le tableau est tiré des trois pages produits ; les liens mènent aux spécifications complètes et aux fiches de dimensions.
| Clapet anti-retour à ressort | Clapet à battant horizontal | Clapet à battant à brides | |
|---|---|---|---|
| Mode de fermeture | Piston à ressort ; se ferme à l'instant où l'écoulement s'inverse | Clapet articulé qui se ferme par gravité et sous l'écoulement inverse | Clapet articulé qui se ferme par gravité et sous l'écoulement inverse |
| Montage | Non limité aux lignes horizontales ; confirmer l'orientation à la commande | Horizontal avec chapeau vers le haut, ou vertical avec écoulement ascendant | Horizontal avec chapeau vers le haut |
| Tailles | 1/2″ à 2″, six tailles | 1/2″ à 3″, huit tailles | 2″, 3″ et 4″ |
| Matériau du corps | CF8 ou CF8M ; ressort en SS304 ou SS316 | CF8M | CF8 ou CF8M |
| Raccordement | Filetages PT, NPT ou PF | Filetages femelles PT ; NPT et autres fabriqués sur commande | À brides, ASME B16.5 Class 150 ou JIS B2220 10K |
| Pression nominale | Voir la page produit | 200 PSI WOG | Selon la classe de bride |
| Essais | Chaque unité testée en étanchéité avant expédition | Chaque unité testée en étanchéité avant expédition ; testé selon l'API 598 | Chaque unité testée en étanchéité avant expédition |
| Où il convient | Espaces restreints en ligne, colonnes montantes, refoulement de pompe et amorçage | Refoulement de pompe horizontal, lignes contenant des chlorures | Refoulement de pompe, eau municipale et traitement, tuyauteries proches de l'eau de mer |
Si le tronçon est horizontal et que vous voulez le mécanisme le plus simple possible, le clapet à battant n'a rien à régler et pas de ressort qui se fatigue. Si le tronçon est vertical, si la place est comptée ou si le coup de bélier est une préoccupation, le clapet anti-retour à ressort répond aux trois à la fois. Le clapet à battant à brides est le choix lorsque la ligne est déjà à brides et que vous voulez démonter la vanne, ou ouvrir le chapeau, plutôt que de couper la tuyauterie. Quel que soit votre choix, suivez la flèche d'écoulement moulée dans le corps ; un clapet anti-retour monté à l'envers est un bouchon.
Erreurs courantes avec les clapets anti-retour et les vannes à boisseau sphérique
Ce sont les erreurs qui arrivent dans les demandes et dans les rapports de défaillance. Aucune n'est exotique.
- Utiliser une vanne à boisseau sphérique là où il faut un clapet anti-retour. Une vanne à boisseau sphérique fermée arrête bien le retour de fluide, mais seulement tant qu'elle est fermée. Dès qu'elle est ouverte pour l'écoulement normal, elle n'offre aucune protection lorsque la pompe disjoncte ou s'arrête brusquement. La protection contre le retour de fluide doit être automatique.
- Utiliser un clapet anti-retour là où il faut une vanne à boisseau sphérique. Un clapet anti-retour ne peut pas être fermé pour isoler un tronçon. Si vous devez intervenir sur la ligne, il vous faut une vanne avec une poignée.
- Monter un clapet à battant sur une ligne verticale à écoulement descendant. La gravité tend alors à maintenir le clapet ouvert au lieu de le fermer, et la vanne ne se positionnera pas de façon fiable sur son siège. Utilisez un clapet anti-retour à ressort, ou montez le clapet à battant de façon que l'écoulement soit ascendant.
- Ignorer la flèche. Tout clapet anti-retour porte une flèche d'écoulement moulée dans le corps. Monté à contresens, le clapet reste fermé.
- Étrangler avec une vanne à boisseau sphérique. Une vanne à boisseau sphérique partiellement ouverte use ses sièges. Si vous devez réguler le débit, c'est une autre vanne qu'il faut ; une vanne à boisseau sphérique sert à ouvrir ou fermer.
- Lire WOG comme une valeur pour la vapeur. WOG est une pression de service à froid pour l'eau, l'huile et le gaz. Cela ne dit rien d'un service à chaud ni de la vapeur.
- Spécifier du CF8 pour un service avec chlorures pour une question de prix. L'économie est faible comparée à un corps piqué. Si le fluide contient des chlorures, spécifiez du CF8M à la fois pour le clapet anti-retour et pour la vanne à boisseau sphérique.
Matériaux et valeurs nominales que vous verrez sur les deux vannes
Les deux mêmes nuances et les mêmes conventions de valeurs nominales apparaissent sur les clapets anti-retour comme sur les vannes à boisseau sphérique ; il vaut donc la peine de les lire une fois. Le CF8 et le CF8M sont des nuances d'inox moulé définies par l'ASTM A351. Le CF8 est la forme moulée du 304 ; le CF8M est la forme moulée du 316, et le M correspond au molybdène qu'il contient. Le molybdène est ce qui améliore la résistance aux piqûres dans les fluides contenant des chlorures, ce qu'explique l'International Molybdenum Association dans sa note sur les aciers inoxydables au molybdène. Le CF8 est le choix standard pour l'eau, l'air et le service général ; le CF8M est celui à spécifier pour les lignes proches de l'eau de mer, la saumure ou les fluides chimiquement agressifs.
Les pressions nominales se présentent sous deux formes. Une valeur WOG, comme les 1000 WOG de nos vannes à boisseau sphérique deux pièces ou les 200 WOG du clapet à battant horizontal, est une pression de service à froid pour l'eau, l'huile et le gaz à température ambiante. Une classe de bride, comme la Class 150, est une classe de pression-température définie dans l'ASME B16.34, les dimensions des brides elles-mêmes étant fixées par l'ASME B16.5 ; notre clapet à battant à brides est percé selon la Class 150 ou selon le gabarit japonais JIS 10K, et la longueur face à face est la même dans les deux cas. Les clapets anti-retour à brides en tant que catégorie sont couverts par l'API 594. Les essais avant expédition suivent l'API 598, la norme d'inspection et d'essai des vannes ; chaque vanne que nous expédions, clapet anti-retour ou vanne à boisseau sphérique, est d'abord testée en étanchéité, le clapet à battant SC est testé selon l'API 598, et un certificat matière (mill test report) pour le matériau du corps est disponible sur demande.
FAQ
Une vanne à boisseau sphérique peut-elle servir de clapet anti-retour ?
Non. Une vanne à boisseau sphérique n'arrête l'écoulement que lorsque quelqu'un l'a fermée. Lorsqu'elle est ouverte en service normal, elle laisse passer l'écoulement dans les deux sens ; elle n'offre donc aucune protection lorsqu'une pompe s'arrête et que la ligne tente de refluer. Un clapet anti-retour se ferme tout seul à l'instant où l'écoulement s'inverse, sans que personne ne soit présent. Si vous avez besoin d'une protection contre le retour de fluide, montez un clapet anti-retour ; si vous devez aussi isoler la ligne, montez une vanne à boisseau sphérique en aval. Les deux ne se substituent pas l'un à l'autre.
Ai-je besoin d'un clapet anti-retour si j'ai déjà une vanne à boisseau sphérique ?
Si la ligne peut refluer lorsque la pompe s'arrête, oui. La vanne à boisseau sphérique permet de fermer la ligne à la main ; elle ne fait rien automatiquement. Au refoulement d'une pompe, l'agencement habituel est le clapet anti-retour d'abord, aussi près que possible de la pompe, puis la vanne à boisseau sphérique pour l'isolement. Sur une simple vidange, un point de remplissage ou une branche de manomètre, où rien ne nécessite de protection automatique, une vanne à boisseau sphérique seule suffit.
Quel clapet anti-retour fonctionne sur une conduite verticale ?
Un clapet anti-retour à ressort ne dépend pas de la gravité pour se fermer ; il n'est donc pas limité aux lignes horizontales ; confirmez l'orientation et le sens d'écoulement à la commande. Un clapet à battant dépend de la gravité pour faire retomber le battant ; il est donc conçu pour les lignes horizontales avec le chapeau vers le haut, ou pour les lignes verticales seulement lorsque l'écoulement est ascendant. Sur une ligne verticale à écoulement descendant, un clapet à battant ne se positionnera pas de façon fiable sur son siège. Dans tous les cas, installez le clapet avec la flèche du corps pointant dans le sens de l'écoulement.
Où placer le clapet anti-retour par rapport à la pompe et à la vanne à boisseau sphérique ?
Immédiatement en aval de la pompe, avant la vanne à boisseau sphérique d'isolement. Placer le clapet anti-retour près de la pompe donne à la colonne de liquide la plus courte distance à parcourir avant de rencontrer un clapet fermé, ce qui limite la rotation inverse de la roue et la surpression qui s'ensuit. La vanne à boisseau sphérique se place après le clapet anti-retour afin que la pompe, le clapet anti-retour et tout filtre puissent être isolés pour l'entretien. Une seconde vanne à boisseau sphérique côté aspiration complète l'ensemble d'isolement.
Dois-je choisir le CF8 ou le CF8M ?
Le CF8 est de l'inox 304 moulé et constitue le choix standard pour l'eau, l'air et le service général. Le CF8M est du 316 moulé ; le molybdène ajouté résiste à la corrosion par piqûres due aux chlorures ; spécifiez-le donc pour les lignes proches de l'eau de mer, la saumure ou les fluides chimiquement agressifs. La même logique s'applique au clapet anti-retour et à la vanne à boisseau sphérique d'une même ligne, choisissez donc une seule nuance pour les deux. Les deux nuances sont définies par l'ASTM A351, et la nuance portée sur le certificat matière doit indiquer CF8 ou CF8M, et non 304 ou 316, lorsque le corps est une pièce moulée.
En bref
Un clapet anti-retour arrête seul l'écoulement inverse ; une vanne à boisseau sphérique ouvre et ferme la ligne lorsqu'une personne le décide. Au refoulement d'une pompe, vous voulez les deux, dans cet ordre. Choisissez un clapet anti-retour à ressort pour les tronçons verticaux, les espaces restreints et les lignes sensibles au coup de bélier, un clapet à battant horizontal pour les tronçons horizontaux où vous préférez ne pas avoir de ressort dans le passage, et un clapet à battant à brides lorsque la ligne est à brides et que vous voulez démonter la vanne pour l'entretien. Choisissez le CF8M plutôt que le CF8 dès que des chlorures sont présents, et choisissez la même nuance pour les deux vannes. Si vous souhaitez les spécifications complètes, les trois clapets anti-retour et la vanne à boisseau sphérique deux pièces figurent sur la page produits ; envoyez une référence, un plan ou une description de la ligne et nous vous établirons un devis.