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Simulation d'une vanne papillon

Calcul FE de l'étanchéité et du couple pour une vanne papillon

Branche : Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des structures

InterApp propose des vannes et des accessoires de haute qualité en métal et en plastique. Pour l'optimisation d'une vanne papillon, la société s'est tournée vers le CADFEM pour réaliser des études de paramètres avec un modèle par éléments finis.

Résumé

Tâche

L'objectif du client est de pouvoir calculer l'étanchéité et le couple des vannes papillon en utilisant la simulation par éléments finis et d'identifier les principaux facteurs influençant ces deux variables cibles.

Solution

Pour la validation, le banc d'essai a été simulé avec des tests de fuite et de couple dans ANSYS Workbench afin de pouvoir comparer avec les résultats des mesures.

Avantages clients

Grâce au modèle de simulation, il est possible d'étudier les paramètres pour optimiser la vanne papillon. Le nombre de tests des prototypes en laboratoire ainsi que le temps de développement peuvent ainsi être considérablement réduits à l'avenir.

Détails du projet

Tâche

La société InterApp Technics AG fabrique des vannes papillon pour le contrôle du débit des liquides dans les pipelines. Les vannes à papillon sont essentiellement constituées d'un manchon en élastomère et d'une vanne rotative en métal. Lorsqu'elles sont fermées, les vannes papillon doivent être étanches jusqu'à une pression interne unilatérale spécifiée, d'une part, et d'autre part, elles doivent pouvoir être ouvertes avec le couple le plus faible possible. En raison de la compression entre le métal et l'élastomère, nécessaire à l'étanchéité, des couples d'ouverture élevés sont générés. La vanne papillon est ouverte par un actionneur pneumatique ou électrique, ce qui représente un facteur de coût important dans la conception globale. L'objectif du client est de pouvoir calculer l'étanchéité et le couple des vannes papillon en utilisant la simulation par éléments finis et d'identifier les principaux facteurs influençant ces deux valeurs cibles. Dans ces conditions, les vannes papillon peuvent être optimisées dans les étapes suivantes.


Avantages clients

Le client dispose d'un modèle d'éléments finis validé, qui lui permet de calculer l'étanchéité et le couple nécessaire à l'ouverture. Cela permet de réaliser des études de paramètres pour optimiser la vanne papillon. Le nombre de tests des prototypes en laboratoire ainsi que le temps de développement peuvent ainsi être considérablement réduits à l'avenir.


Solution

Pour la validation, le banc d'essai a été simulé avec des tests de fuite et de couple afin de pouvoir le comparer aux résultats des mesures. La vanne papillon a été modélisée en volume (modèle ¼) et le comportement non linéaire du joint en élastomère EPDM a été modélisé avec un modèle de matériau hyper-élastique. En conséquence, le calcul a fourni la courbe de couple en fonction de l'angle d'ouverture et de la pression de contact restante entre le manchon et la vanne à une pression de 16 bars à l'état fermé.


Directeur technique

Produits du projet