Vanne à guillotine et vanne papillon

À première vue, il n'est pas facile de choisir entre un robinet-vanne et un robinet-papillon pour une application donnée. Il est donc important de comprendre les différences entre ces deux types de vannes afin d'éviter des revers inutiles dans une opération. Cet article présente les similitudes et les différences fondamentales entre un robinet-vanne et un robinet-papillon, que l'on peut voir sur la figure 1, et examine leurs possibilités d'application, leurs avantages et leurs inconvénients.

Les vannes à guillotine et les vannes papillon sont toutes deux utilisées pour activer et désactiver le débit, mais les vannes papillon peuvent également réguler le débit par la fermeture partielle du disque. Les vannes papillon font partie de la famille des vannes quart de tour et peuvent être fermées beaucoup plus rapidement que les vannes à guillotine, qui sont des vannes multitours. Les robinets-vannes sont préférables pour les systèmes à haute pression, tandis que les robinets-papillons sont préférables pour les orifices de plus grande taille. En savoir plus sur les différences entre les vannes quart de tour et les vannes multi-tours dans notre article qui compare les vannes à levier aux vannes à volant.

Table des matières

• Vannes à guillotine
• Vannes papillon
• Vannes à guillotine et vannes papillon
• FAQ

Vannes à guillotine

Comment fonctionne un robinet-vanne ?

Un robinet-vanne est nommé d'après son disque, qui se comporte comme une vanne en arrêtant ou en autorisant le débit du fluide. Son fonctionnement est simple par rapport aux autres vannes de contrôle, ce qui en fait l'une des vannes les plus utilisées. Le robinet-vanne étant un robinet à passage intégral, c'est-à-dire que ses orifices sont de la même taille que le diamètre intérieur des tuyaux de raccordement, il n'oppose qu'une très faible résistance au liquide ou au gaz qui le traverse directement. Par conséquent, la chute de pression à travers la vanne est assez faible. Pour en savoir plus, lisez notre article sur les robinets-vannes.

Fonctionnement d'un robinet-vanne

Les robinets-vannes sont des robinets multitours, ce qui signifie que le volant doit tourner de plus de 360° pour ouvrir ou fermer complètement le robinet. En tournant le volant dans un sens ou dans l'autre, le portail monte ou descend par l'intermédiaire de la tige. Lorsque la porte est complètement relevée, le passage est dégagé et les médias peuvent circuler. Lorsque la porte est abaissée, le média est bloqué et ne peut pas circuler. Les vannes à opercule ne peuvent pas moduler ou étrangler le débit car il existe une relation non linéaire entre la course de l'opercule et le débit. Si l'opercule est partiellement ouvert, le débit s'y heurtera lors de son passage dans la vanne, ce qui entraînera une vitesse plus élevée et créera des turbulences, deux facteurs qui conduisent à une usure accrue du disque et des sièges.

Les trois moyens courants d'actionner un robinet-vanne sont la commande manuelle, la commande pneumatique ou la commande électrique. La méthode manuelle exige qu'un utilisateur sur place tourne le volant pour ouvrir ou fermer la vanne. Cette méthode est la plus rentable car les robinets-vannes ne sont généralement pas ouverts ou fermés fréquemment. Les solutions pneumatiques et électriques permettent la commande à distance d'un robinet-vanne. L'actionnement pneumatique nécessite un système pneumatique sur place et l'actionnement électrique nécessite une alimentation électrique sur place.

Types de robinets-vannes

Comme indiqué ci-dessus, il existe différents styles de robinets-vannes. Trois facteurs déterminent généralement le style d'un robinet-vanne : le type de vanne, le type de chapeau et le type de tige.

Le type de vanne fait référence au disque qui bloque le flux lorsque la vanne est fermée, par exemple :

• Disque cunéiforme : La porte a la forme d'un coin et repose sur deux sièges inclinés. Cela permet d'obtenir une force de calage élevée qui facilite l'étanchéité.
• Disque à couteaux : Le portillon est une pièce de métal dont le bord est biseauté comme celui d'un couteau. Il peut être utilisé pour couper des fluides épais et des solides secs.
• Double disque : La porte est constituée de deux disques qui reposent sur deux sièges. Les disques se dilatent l'un par rapport à l'autre pour assurer l'étanchéité.

Le type de chapeau fait référence à la façon dont le chapeau est fixé au corps de la vanne. C'est possible :

• Vissé : Il s'agit du type de construction de chapeau le plus simple et il est normalement utilisé pour les vannes de petite taille.
• Boulonné : Ces capuchons sont utilisés pour les vannes de grande taille et les applications à haute pression.
• Soudé : Le capot est vissé et la jonction corps-capot est soudée. Cela offre une protection supplémentaire contre les fuites.
• Scellé sous pression : L'étanchéité du joint corps-chapeau se renforce avec l'augmentation de la pression à l'intérieur de la soupape. Utilisé généralement pour des applications à haute pression supérieures à 100 bars.

Le type de tige fait référence à la position et à l'action de la tige.

• En hausse ou non : Les robinets-vannes à tige montante nécessitent plus d'espace au-dessus du robinet que les robinets-vannes à tige non montante.
• Reste à l'intérieur de la valve ou sort de la valve à l'ouverture : Le fait de sortir de la valve facilite la lubrification de la tige.

Matériaux

Le choix du matériau dépend du service et de la température du fluide de l'application. Les matériaux couramment utilisés pour les robinets-vannes sont les suivants

• Corps et chapeau : acier moulé, acier inoxydable, fonte, bronze, laiton et PVC.
• Disque : acier inoxydable, polypropylène, téflon, revêtement en caoutchouc (par exemple, disque à coin)
• Sceau : EPDM, NBR, Teflon

Ces matériaux permettent une gamme d'applications, de sorte que les robinets-vannes s'appliquent à des applications relativement douces, comme la plomberie domestique, et à des applications plus corrosives, comme l'utilisation dans des environnements d'eau salée. Pour plus d'informations, consultez notre guide sur la résistance aux produits chimiques.

Vannes papillon

Comment fonctionne une vanne papillon ?

Le fonctionnement essentiel d'une vanne papillon est obtenu en tournant sa poignée de 90° ou en utilisant un actionneur pneumatique ou électrique. Cela fait tourner la tige de la valve, qui fait tourner le disque. En position complètement fermée, le disque est perpendiculaire à l'écoulement, et en position complètement ouverte, le disque est parallèle à l'écoulement. L'ouverture ou la fermeture partielle du disque permet d'obtenir des débits proportionnels ou étranglés. Dans le cas d'une vanne papillon de grande taille ou d'une vanne utilisée dans une application liquide pour laquelle une fermeture rapide pourrait produire un coup de bélier, une vanne papillon peut être actionnée par un réducteur (figure 2, à droite). Le volant de la boîte de vitesses doit cependant être tourné de plus de 90°, ce qui élimine la vitesse de fermeture relativement rapide de la vanne papillon. Pour une compréhension plus complète, lisez notre article sur les vannes papillon.

Types de vannes papillon

Les types de vannes papillon se divisent en deux catégories : le décalage du corps et le décalage de la tige. Le corps se réfère à la manière dont le corps du robinet se raccorde à la tuyauterie, et le décalage de la tige se réfère au fait que la tige passe par le centre du disque ou qu'elle est décalée.

Les types de corps de vanne papillon sont les suivants

• A double bride : Cette conception est généralement utilisée pour les vannes papillon de grande taille.
• Plaquette : Conception la plus rentable ; prise en sandwich entre deux brides de tuyau.
• Bride simple : Cette conception utilise des boulons et des écrous passés dans les trous de la vanne pour se connecter aux deux côtés de la tuyauterie.
• Type d'ergot : Ce modèle comporte des inserts filetés, et des boulons sont utilisés pour relier les brides des tuyaux de chaque côté. Convient pour retirer la tuyauterie d'un côté sans affecter l'autre.
• Sans brides : Comme le modèle à galette, ce modèle est pris en sandwich entre deux brides de tuyau.
• Extrémités soudées bout à bout : Préparé pour être soudé directement à la tuyauterie.
• U-section : Ils sont également serrés entre les brides des tuyaux et conviennent pour les services en bout de ligne.

La tige peut passer par l'axe du disque (concentrique) ou être décalée par rapport à l'axe (excentrique). Le décalage, qui peut être simple, double ou triple, est utilisé pour réduire le frottement du disque contre le siège lors de la fermeture. Plus le décalage est élevé, plus le disque se rapproche de la fermeture complète avant d'entrer en contact avec le joint. Tout frottement contre le joint peut réduire la durée de vie de la soupape.

Les vannes papillon à haute performance sont spécifiquement conçues pour résister à des applications plus exigeantes en termes de pression et de température.

Le tableau suivant compare une vanne papillon haute performance à une vanne papillon standard :

• Pression d'arrêt maximale : Environ 50 bars contre environ 14 bars
• Fermeture étanche : Inférieur à 260°C vs inférieur à 120°C
• Fermeture avec fuite admissible du siège : Inférieur à 538°C vs inférieur à 425°C

Matériaux

Les matériaux du corps et du siège de la soupape doivent être choisis avec soin en fonction des besoins de l'application. Les matériaux courants du corps sont le fer, l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'alliage de nickel, l'alliage de titane et le bronze nickel-aluminium. Ces matériaux varient en poids et en résistance à la corrosion et aux températures extrêmes.

Les matériaux courants des sièges sont l'EPDM, l'EPDM blanc, le FKM, le XNBR et le NBR. En fonction du matériau du siège, une vanne papillon peut être utilisée à des températures allant de -10°C à 180°C. Des vannes papillon à siège métallique ou résilient sont également disponibles, utilisant les mêmes matériaux que ceux énumérés ici, et sont conçues pour fonctionner à des températures et des pressions plus extrêmes.

Vannes à guillotine et vannes papillon

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour déterminer si une vanne à opercule ou une vanne papillon convient à une application donnée. Voici quelques-unes des plus importantes :

• Coût : Une vanne papillon est généralement moins coûteuse qu'une vanne à guillotine, en particulier pour les diamètres d'orifice plus importants.
• Espace d'installation : Une vanne papillon occupe moins d'espace d'installation qu'une vanne à opercule.
• Poids : Une vanne papillon pèse moins qu'une vanne à guillotine ; cette dernière peut nécessiter des structures de support à des diamètres d'orifice plus importants.
• Entretien : Bien que la vanne papillon soit relativement facile à entretenir, à réparer ou à installer en raison de sa petite taille et de son faible poids, son disque central ne convient pas aux systèmes qui utilisent le raclage et l'écouvillonnage à des fins de nettoyage. En revanche, un robinet-vanne est idéal pour ce type d'entretien.
• Fonctionnement : Une vanne papillon peut se fermer plus rapidement qu'une vanne à guillotine de même diamètre. Toutefois, cela signifie que les vannes papillon sont plus sensibles aux coups de bélier.
• Régulation du débit : Une vanne papillon peut moduler ou étrangler le débit, alors qu'une vanne à opercule ne peut être que tout ou rien.
• Résistance à l'écoulement : Un robinet-vanne offre moins de résistance à l'écoulement et, par conséquent, moins de perte de charge qu'un robinet à papillon.
• Pression : Les robinets-vannes peuvent supporter des pressions plus élevées que les robinets-papillons.

Applications

• Les robinets-vannes sont plus étanches et conviennent donc mieux aux applications qui exigent une absence de fuite.
• Les vannes papillon conviennent mieux aux applications qui nécessitent une modulation ou un étranglement du débit.
• S'il n'est pas nécessaire de moduler le débit d'une boue, les vannes à guillotine sont préférables aux vannes papillon.
• Les robinets-vannes conviennent mieux aux systèmes qui nécessitent un débit bidirectionnel et ininterrompu.

FAQ

Quelle est la meilleure solution, un robinet-vanne ou un robinet-papillon ?

Un robinet-vanne a une étanchéité plus forte et convient mieux aux applications à haute pression. Une vanne papillon est moins coûteuse et disponible dans de très grandes dimensions.

Peut-on utiliser une vanne papillon à la place d'un robinet-vanne ?

Une vanne papillon peut être utilisée à la place d'une vanne à guillotine dans les systèmes à basse pression pour lesquels une fuite n'est pas un problème majeur.