Fonctionnement de base d'une soupape de sécurité à ressort

Soupape fermée
Dans une soupape de sécurité à ressort, la force de fermeture ou force du ressort est appliquée par un ressort hélicoïdal qui est comprimé par une vis de réglage. La force du ressort est transmise au clapet par l'intermédiaire de la tige. Le clapet assure l'étanchéité contre la buse tant que la force du ressort est supérieure à la force créée par la pression à l'entrée de la soupape. L'image montre un agrandissement de la buse et du clapet d'une soupape de sécurité avec les forces agissant sur le clapet.

Ouverture de la soupape
Dans une situation de perturbation, une soupape de sécurité s'ouvre à une pression de début d'ouverture prédéterminée. La force du ressort Fs agit dans le sens de la fermeture et Fp, la force créée par la pression à l'entrée de la soupape de sécurité, agit dans le sens de l'ouverture. A la pression de début d'ouverture, les forces Fs et Fp sont équilibrées. Il n'y a pas de force résultante pour maintenir le clapet sur le siège. La soupape de sécurité commence à s'ouvrir de manière visible ou audible (décharge initiale audible).

La pression sous la soupape doit augmenter au-dessus de la pression de début d'ouverture avant que la soupape de sécurité n'atteigne une levée notable. En raison de la restriction du débit entre le clapet et la bague de réglage, la pression augmente dans la chambre d'accumulation. La pression agit maintenant sur une surface de clapet élargie. Cela augmente la force Fp de sorte que la force supplémentaire nécessaire pour comprimer davantage le ressort est dépassée. La soupape s'ouvre rapidement avec un "pop", dans la plupart des cas jusqu'à sa pleine levée. La surpression est l'augmentation de pression au-dessus de la pression de début d'ouverture nécessaire pour que la soupape de sécurité atteigne sa pleine levée et sa capacité maximale. La surpression est généralement exprimée en pourcentage de la pression de réglage. Les codes et les normes prévoient des limites pour la surpression maximale. Une valeur typique est de 10%, allant de 3% à 21% selon le code et l'application.

Diagramme fonctionnel
Le diagramme suivant montre une courbe fonctionnelle typique d'une soupape de sécurité à ressort.

Fonctionnement d'une soupape de sécurité API série 526 avec bague de réglage et début de décharge audible à la pression de début d'ouverture.

Il est important de comprendre que la pression de service de l'équipement à protéger doit rester inférieure à la pression de fermeture de la soupape. La plupart des fabricants et des codes et normes recommandent une différence de 3 à 5% entre la pression de fermeture et la pression de service pour permettre une fermeture propre de la soupape et obtenir à nouveau une bonne étanchéité du siège.