Soulèvement de l'axe de vanne papillon dans une brasserie

Où la vanne est installée

Une brasserie fonctionne par transferts. Le moût va de la cuve-matière à la chaudière à brasser, chaud. Le bouillon de fermentation va à la maturation et y reste pendant des semaines. La bière finie passe par la filtration jusqu'à la salle d'embouteillage. Chacun de ces mouvements correspond à l'ouverture et à la fermeture d'une vanne. Entre ces mouvements, la même vanne subit un nettoyage caustique et une stérilisation à la vapeur.

Les vannes papillon sanitaires effectuent l'essentiel de ce travail. Elles sont courtes et restreignent à peine le débit. Elles s'ouvrent en un quart de tour et se démontent en une minute pour inspection. Celles à poignée à levier — les poignées en bec de canard — sont celles que l'on voit alignées dans une salle de brassage. Pour les mêmes raisons qu'on les trouve dans les laiteries, les usines agroalimentaires et les unités pharmaceutiques.

Ce client est une brasserie thaïlandaise produisant environ 200 000 tonnes par an. Les vannes qui posaient problème se trouvaient sur la fermentation et l'embouteillage, c'est-à-dire les deux endroits de la ligne où un arrêt coûte le plus cher.

Pourquoi le soulèvement de l'axe de vanne papillon se produit

Une vanne papillon en service en brasserie est constamment sollicitée. Elle transporte du moût et du bouillon de fermentation contre le disque toute la journée, et subit deux chocs thermiques par poste à cause du CIP et du SIP. Après un an de ce traitement, les axes des vannes les plus sollicitées ont commencé à se déplacer le long de leur propre axe plutôt que de simplement pivoter autour.

Deux problèmes surviennent en même temps lorsqu'un axe se soulève. Le joint entre le corps et l'axe est conçu pour être maintenu à une compression définie. Si l'axe monte, cette compression diminue et le fluide commence à fuir autour de l'axe. Le soulèvement crée également un espace au niveau de la jonction entre l'axe et le disque. Le disque ne repose plus bien d'équerre dans le siège. Un disque même légèrement décentré ne se ferme pas sur toute la circonférence du siège. La vanne fuit alors à la fois à travers le passage et vers l'extérieur.

La brasserie n'a pas décrit la situation en ces termes. Ce qu'elle a signalé, c'était de la bière là où il ne devrait pas y en avoir. Des poignées devenues dures et se bloquant parfois. Des joints changés sur des vannes âgées de moins d'un an. La dureté est l'indice révélateur — un axe soulevé augmente le couple de manœuvre, de sorte que ce défaut se signale par la poignée avant que quiconque ne trouve une flaque.

Rien de tout cela n'est resté longtemps un simple problème de vanne. Un axe suintant constitue une non-conformité d'hygiène lors d'un audit de sécurité alimentaire. Des sucres résiduels autour d'un raccord constituent précisément l'endroit où un auditeur s'attend à trouver des proliférations. Et chaque changement de joint signifiait l'arrêt de la ligne, le démontage de la section et la revalidation du nettoyage avant que la bière ne puisse y circuler.

Ce que nous avons fourni

Des vannes papillon sanitaires dotées d'un axe anti-éjection et d'un raccord axe-disque ajusté sur mesure plutôt que monté avec du jeu.

L'axe anti-éjection intègre une butée axiale à l'intérieur du corps. L'axe peut tourner mais ne peut pas monter, quel que soit le comportement du fluide et le nombre de cycles effectués par jour. En maintenant l'axe en place, le joint situé en dessous conserve la compression pour laquelle il a été conçu. Cela supprime le chemin de fuite au lieu de serrer davantage pour compenser.

La liaison constitue l'autre moitié, et c'est celle que l'on néglige. Un axe traversant fixé par une goupille dans un disque présente un jeu par conception, et le jeu offre une liberté d'action à la pression. Les nôtres sont usinés sur commande numérique (CNC) et ajustés. L'axe et le disque se rencontrent sur une face d'appui au lieu de passer par un alésage et une goupille. Le disque se positionne là où l'axe lui indique d'être, et le couple reste régulier tout au long du quart de tour. Les pics soudains qui proviennent habituellement d'un axe déplacé ne se produisent plus.

Les deux pièces sont contrôlées de la même manière que tout le reste ici. Les alésages de l'axe et du siège sont vérifiés par rapport au plan lors de l'inspection dimensionnelle. La vanne fermée est testée contre son siège lors des tests de pression, avant toute expédition.

Ce que cela a changé

Le soulèvement de l'axe a cessé aux postes où nous avons effectué l'installation, et la chaîne de pannes qui en découlait s'est arrêtée avec lui.

Les joints atteignent désormais leur durée de vie prévue au lieu d'être remplacés en moins d'un an. La ligne n'est plus arrêtée entre les brassins pour une intervention imprévue. Le couple de manœuvre est revenu à ce qu'il doit être pour une vanne de cette taille. C'est le système d'alerte précoce de la brasserie indiquant que le défaut ne s'est pas reproduit. La fermentation et l'embouteillage maintiennent leur séquence, et la régularité d'un lot à l'autre, qui ne cessait de se dégrader lorsque les vannes fuyaient, s'est stabilisée.

Pourquoi ils sont venus nous voir

Une vanne qui retient son axe pendant cinq ans n'est pas une idée géniale. C'est une suite de décisions rigoureuses que personne n'a négligées.

Nous achetons en conséquence. La sélection des fournisseurs, la demande, la comparaison, la négociation, la réception et le retour obéissent à une procédure écrite plutôt qu'à une habitude. Un axe qui se déplace provient généralement d'une barre de métal qui ne correspondait pas exactement au certificat. Chaque lot entrant arrive avec un rapport d'inspection. Tout matériau spécial fait l'objet d'un premier échantillon scellé et soumis avant que le reste ne soit libéré pour la production. La composition chimique, les propriétés mécaniques et l'état de surface doivent chacun respecter des critères précis.

Ensuite, la vanne finie est testée en pression et quitte l'usine accompagnée de son certificat. Les corps sortent exempts de contamination, lisses, sans fissures ni bavures ; les faces de bride sans bosses ni rayures. Être exigeant avec un fournisseur concernant une vis est le moyen le plus économique d'être fiable pour une brasserie.

Si votre ligne perd de la bière au niveau d'un axe, il est utile de vérifier si l'axe se trouve toujours là où il a été monté.