Les colliers de serrage en PVC sont des raccords essentiels pour les branchements de tuyaux, et leur résistance à la pression a un impact direct sur la sécurité du système. Les statistiques montrent qu'environ 30 % des accidents de fuite de canalisations sont causés par une résistance insuffisante à la pression des raccords. Par conséquent, la recherche des facteurs structurels influençant ces performances revêt une valeur technique significative.
I. Structure de base et principe de fonctionnement
1.1 Composants structurels de base
A Collier de selle en PVCse compose principalement des éléments clés suivants :
Base de selle : La partie en contact avec le tuyau principal, généralement conçue avec une surface incurvée en forme de semi-circulaire ou de selle-pour s'adapter à la surface extérieure du tuyau principal.
Port de succursale: La sortie pour connecter des tuyaux de dérivation, comportant généralement une structure filetée ou à douille.
Mécanisme de serrage : dispositif utilisé pour fixer le collier de serrage au tuyau principal, généralement disponible en deux types : boulon-serré et boulon-coin libre-fixé.
Ensemble d'étanchéité: Généralement composé d'une bague d'étanchéité en caoutchouc EPDM, située au niveau de la zone de contact entre le collier de serrage et le tuyau principal pour garantir les performances d'étanchéité.
Structure de renfort : Certains colliers de serrage à haute-pression sont conçus avec des nervures de renfort ou des structures de renfort métalliques au niveau du port de dérivation pour améliorer la résistance et la durabilité globales.
1.2 Principe de fonctionnement et méthodes de connexion
Le principe de fonctionnement d'un collier de serrage en PVC repose sur une coopération mécanique de serrage et d'étanchéité. Son processus de travail de base est le suivant :
Processus d'installation: Tout d'abord, percez un trou dans le tuyau principal, puis installez la base de selle du collier sur la surface du tuyau et fixez le collier de serrage au tuyau à l'aide du mécanisme de serrage.
Mécanisme d'étanchéité: Sous l'action de la force de serrage, la bague d'étanchéité à l'intérieur du collier de selle est comprimée pour combler l'espace entre le collier de selle et le tuyau principal, formant une barrière d'étanchéité.
Connexion de branche: Le tuyau de dérivation est connecté via le port de dérivation du collier de serrage pour former un système de tuyauterie complet.
Basé sur la méthode de serrage,Colliers de selle en PVCsont principalement divisés en deux types :
Boulon-Type serré: Utilise des boulons et des écrous pour fixer le collier de serrage au tuyau principal, avec une force de serrage ajustée en contrôlant le couple des boulons.
II. Facteurs d’influence structurels clés
2.1 Matériau du corps et épaisseur de paroi
Matériels:
PVC-U (chlorure de polyvinyle non plastifié) : présente une dureté et une rigidité élevées, une forte résistance à la corrosion chimique, mais une ténacité relativement faible (résistance à la compression : 40-55 MPa).
PVC modifié aux chocs : améliore la ténacité et la résistance aux chocs en ajoutant des modificateurs d'impact, adaptés aux environnements à haute-pression.
PVCO (chlorure de polyvinyle à orientation biaxiale) : améliore considérablement la résistance et la ténacité du matériau grâce à une technologie de traitement spéciale qui oriente les chaînes moléculaires axialement et circonférentiellement, avec une meilleure résistance à la pression que le PVC ordinaire.
Épaisseur de paroi:
Lorsque l'épaisseur de la paroi de la base de la selle passe de 3 mm à 5 mm, la résistance à la pression du collier de selle peut être améliorée d'environ 40 %.
L'épaisseur de la paroi du port de dérivation doit être 20-30 % plus épaisse que celle de la base de la selle pour améliorer sa capacité anti-fissuration.
Selon les normes ASTM, pour les colliers de serrage d'un diamètre nominal (DN) inférieur à 110 mm, l'épaisseur minimale de paroi ne doit pas être inférieure à 3,2 mm ; pour ceux dont le DN est compris entre 110 mm et 315 mm, l'épaisseur minimale de la paroi ne doit pas être inférieure à 4,5 mm.
2.2 Mécanisme de serrage
Force de serrage:
Il doit comprimer la bague d'étanchéité de 20 à 30 % pour obtenir une étanchéité efficace. Un dépassement de 80 % de la limite d'élasticité du matériau entraînera facilement une déformation.
Une conception de serrage par boulon à quatre-points peut améliorer la résistance à la pression d'environ 15 % par rapport à une conception à deux-points, car elle offre une répartition plus uniforme de la force de serrage.
Espèces:
Boulon-Type serré: Permet une force de serrage réglable et convient aux tuyaux de différents diamètres, mais présente une répartition inégale de la force (sujet à la concentration des contraintes).
Coin-Type fixe: Présente une installation facile et une répartition de la force relativement uniforme, avec un angle de coin optimal de 15 à 20 degrés, mais sa force de serrage est difficile à contrôler et nécessite une grande précision de fabrication.
Pince-Type serré : Offre une répartition uniforme de la force et convient aux tuyaux de grand-diamètre, mais présente une structure complexe et un coût 25 % plus élevé (la résistance à la pression est environ 10 % supérieure à celle du type à boulon-à serrage).
2.3 Structure d'étanchéité
Bague d'étanchéité:
Caoutchouc EPDM (éthylène-propylène-diène monomère) : présente une excellente résistance aux intempéries, à l'ozone et à la corrosion chimique, adapté à la plupart des applications d'eau et d'eaux usées (résistance à la pression : jusqu'à 1,6 MPa à température ambiante).
Caoutchouc de silicone : présente une excellente résistance aux- températures élevées (maintient l'élasticité entre -50 degrés et 200 degrés) mais est moins résistant à la corrosion chimique que l'EPDM.
Recommandation : bagues d'étanchéité en EPDM d'une dureté de 60 à 70 Shore A (équilibre les performances d'étanchéité et minimise les dommages à la surface en PVC).
Rainure de joint:
Profondeur : 70 à 80 % du diamètre de la bague d'étanchéité (pour assurer un taux de compression de 20 à 30 %).
Largeur : 10-15 % plus grande que le diamètre de la bague d'étanchéité (pour éviter une compression excessive de la bague).
Position : situé du côté haute-pression de la surface de contact entre le collier de serrage et le tuyau principal (pour exploiter la pression moyenne pour l'étanchéité auxiliaire).
III. Conclusion et perspectives
Grâce à une recherche et une innovation continues, la résistance à la pression et les performances globales deColliers de selle en PVCsera continuellement amélioré, offrant des garanties plus solides pour le fonctionnement sûr et fiable des différents systèmes de canalisations.
