étanchéïté des vannes à boisseaux – Épisode 1
étanchéïté des vannes à boisseaux
-1- les presse étoupes
l’étanchéïté au presse-étoupe des vannes à boisseaux est lié à leur historique : Conçues dans les années 1870 (John Chapman) , les vannes à boisseaux avaient pour but d’ouvrir et de fermer un réseau rapidement (fonction de sécurité et de test)
étoupe de chanvre utilisée en garniture
l’étanchéïté au presse-étoupe était réduite alors à une garniture compressée sous forme de tresse (étoupe) autour de la tige. Elle sera remplacée par des empilages de joints.
Après guerre, les fonctions ont évolué :
- Automatisation des vannes avec l’ajout d’actionneur hydrauliques (1940) puis pneumatiques et électrique (vers 1950)
- Fonction de régulation ( brevet 1971 SAUNDERS Herbert Bentley-Leek sur réseau d’eau)
L’actionneur électrique ou pneumatique automatise la manœuvre mais ajoute au passage des contraintes mécaniques :
- Couple plus important sur l’arbre de la vanne
- Fréquence de basculement plus élevée
Avec des corollaires :
- Forces radiales sur la tige ( hors de l’axe)
- Peu ou pas de modération dans le couple à l’ouverture ou fermeture.
Hors les vannes ont été originellement conçues pour être manœuvrées pour quelques centaines d’ouvertures et fermetures manuelles.
Encore aujourd’hui , la plupart des fabricants utilisent le modèle existant de la vanne manuelle et adaptent un actionneur et un kit de montage « ad hoc »
Cela peut suffire dans les cas simples de manœuvres peu fréquentes ou dans environnement peu agressif.
Dans d’autres cas, et ils sont nombreux, l’étanchéïté au presse-étoupe est perdue après quelques cycles.
Citons les conséquences les plus fréquentes d’une mauvaise adaptation vanne-actionneur :
| Symptome | Cause probable* |
| Vanne bloquée | Alignement vanne-actionneur |
| Arbre ou tige cassée | Puissance actionneur |
| Traitement thermique de la tige | |
| Fuite au presse-étoupe | Alignement vanne-actionneur |
| Conception du presse-étoupe | |
| Compensation des jeux | |
| Etat de surface | |
| Vanne ne se fermant pas | Puissance actionneur |
| Fuites au boisseau | Usure prématurée des sièges |
| Conception des sièges | |
| Etat de surface des pièces |
*plusieurs causes peuvent s’accumuler
( les causes liées au fluide véhiculé-corrosion ou rhéologie ne sont pas considérées)
FIGURE 1 / SCHEMA DES EFFORTS SUR UNE TIGE
étanchéïté du presse-étoupe, cas d’une force latérale
La Figure 1 montre un exemple des efforts sur la tige et les conséquences possibles de fuites au presse-étoupe ( bleu foncé -noté P.E)
Le presse-étoupe,ici en forme de chevrons,ne colle plus à l’axe et un chemin de fuites axial se crée le long de la tige créant une perte d’étanchéïté.
Solutions :
La conception classique du presse-étoupe doit être revue pour tenir compte des nouvelles contraintes mécaniques.
Se référer aux autres articles du blog sur les presse-étoupes spécifiques et les normes liées à l’étanchéïté (ISO 15848-1 et autres)