Vanne d'arrêt et vanne papillon

Vanne d'arrêt et vanne papillon

Vanne d'arrêt (gauche) et vanne papillon (droite)Vanne d'arrêt (gauche) et vanne papillon (droite)

Figure 1 : Vanne d'arrêt (à gauche) et vanne papillon (à droite)

À première vue, il n'est pas simple de décider entre un robinet-vanne et un robinet papillon pour une application. Il est donc important de comprendre les différences entre ces deux types de vannes afin d'éviter des contretemps inutiles dans une opération. Cet article présente les similitudes et les différences fondamentales entre un robinet-vanne et un robinet-papillon, comme le montre la figure 1, et examine leurs possibilités d'application, leurs avantages et leurs inconvénients.

Les robinets-vannes et les vannes papillon sont tous deux utilisés pour ouvrir et fermer 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 multi-tours. Les robinets-vannes sont préférables pour les systèmes à haute pression, tandis que les vannes papillons sont préférables pour les orifices de plus grande taille.

Table des matières

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Vannes à guillotine

Comment fonctionne un robinet-vanne ?

Un robinet-vanne doit son nom à son disque, qui se comporte comme une vanne en arrêtant ou en permettant l'écoulement du fluide. Son fonctionnement est simple par rapport aux autres vannes de régulation, ce qui en fait l'une des vannes les plus utilisées. Comme un robinet-vanne est un robinet à passage intégral, ce qui signifie que les orifices du robinet sont de la même taille que le diamètre intérieur des tuyaux de raccordement, il y a très peu de résistance au liquide ou au gaz qui s'écoule directement à travers lui. Par conséquent, la chute de pression à travers la valve est assez faible. Pour une compréhension plus approfondie, lisez notre article sur les robinets-vannes.

Fonctionnement d'un robinet-vanne

Les robinets-vannes sont des vannes multitours, ce qui signifie que le volant doit tourner sur plus de 360° pour ouvrir ou fermer complètement la vanne. En tournant le volant dans un sens ou dans l'autre, on fait monter ou descendre le portail via la tige. Lorsque la porte est complètement relevée, le passage est libre et le média peut circuler. Lorsque la porte est abaissée, le média est bloqué et ne peut pas circuler. Les robinets-vannes ne peuvent pas moduler ou étrangler le débit car il existe une relation non linéaire entre la course du robinet et le débit. Si l'obturateur est partiellement ouvert, le débit s'y heurte lors de son passage dans la vanne, ce qui augmente la vitesse du débit et crée des turbulences, deux facteurs qui entraînent une usure accrue du disque et des sièges.

Les trois moyens les plus courants pour actionner un robinet-vanne sont la commande manuelle, pneumatique ou électrique. La méthode manuelle exige qu'un utilisateur sur place fasse tourner 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 souvent. Les solutions pneumatiques et électriques permettent de commander à distance 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 mentionné 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 : Le portail 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 de couteau : La porte est un morceau de métal avec un bord biseauté comme un couteau. Il peut être utilisé pour couper les fluides épais et les 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 former un joint étanche.

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 le plus simple de construction de chapeau et il est normalement utilisé pour les vannes de petite taille.
  • Boulonné : Ces capuchons sont utilisés dans les vannes plus grandes et les applications à haute pression.
  • Soudé : Le capot est vissé et le joint corps-capot est soudé. Cela offre une protection supplémentaire contre les fuites.
  • Scellé par pression : L'étanchéité du joint corps-chapeau s'améliore lorsque la pression à l'intérieur de la valve augmente. Utilisé généralement pour les applications haute pression supérieures à 100 bars.

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

  • Rising vs non-rising : Les robinets-vannes à tige montante nécessitent plus d'espace au-dessus du robinet que les robinets non montants.
  • Reste à l'intérieur de la valve vs sort de la valve à l'ouverture : En sortant de la valve, la tige est plus facile à lubrifier.

Matériaux

Le choix du matériau approprié dépend du service et de la température du fluide de l'application. Les matériaux couramment utilisés pour un robinet-vanne sont les suivants :

  • Corps et capot : acier moulé, acier inoxydable, fonte, bronze, laiton et PVC.
  • Disque : acier inoxydable, polypropylène, Téflon, revêtement en caoutchouc (par exemple, disque cunéiforme)
  • Joint d'étanchéité: EPDM, NBR, Téflon

Ces matériaux permettent une gamme d'applications, ainsi les robinets-vannes s'appliquent à des applications relativement douces comme la plomberie domestique jusqu'à des applications plus corrosives comme l'utilisation dans des environnements d'eau salée. Pour plus d'informations, lisez notre guide sur la résistance chimique.

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 vanne, qui fait tourner le disque. En position complètement fermée, le disque est perpendiculaire au flux, et en position complètement ouverte, le disque est parallèle au flux. 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.

Une vanne papillon à décalage nul avec une poignée à levier à gauche et une vanne papillon excentrique avec un volant à main à droite.

Figure 2 : Une vanne papillon à décalage nul avec une poignée à levier à gauche et une vanne papillon excentrique avec un volant à main à droite.

Types de vannes papillon

Il y a deux sujets clés lorsque l'on parle des types de vannes papillon : le corps et le décalage de la tige. Le corps fait référence à la façon dont le corps de la vanne se raccorde à la tuyauterie, et le décalage de la tige fait référence au fait que la tige passe par le centre du disque ou est décalée.

Les types de corps de vanne papillon sont :

  • Double bride : Cette conception est généralement utilisée pour les vannes papillon de grande taille.
  • Wafer: Conception la plus rentable ; prise en sandwich entre deux brides de tuyaux.
  • 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 de tenon: 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 panache : Comme le style gaufré, ce modèle est pris en sandwich entre deux brides de tuyau.
  • Soudure bout à bout des extrémités : Préparé pour être soudé directement sur la tuyauterie.
  • Section U : Ils peuvent également être serrés entre les brides des tuyaux et conviennent au service en bout de ligne.

La tige peut passer par la ligne centrale du disque (concentrique) ou être décalée derrière la ligne centrale (excentrique). Le décalage, qui peut être simple, double ou triple, est utilisé pour réduire le frottement du disque sur 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 vanne.

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

L'illustration suivante 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
  • Obturateur avec fuite admissible du siège : Inférieur à 538°C vs inférieur à 425°C

Matériaux

Les matériaux du corps et du siège de la vanne 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, les alliages de nickel, les alliages de titane et le bronze nickel-aluminium. Ces matériaux varient en termes de poids et de 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. Selon le matériau du siège, une vanne papillon peut être utilisée dans des températures allant de -10°C à 180°C. Des vannes papillon à siège résilient et métallique sont également disponibles, avec les mêmes matériaux que ceux énumérés ici, et sont conçues pour fonctionner à des températures et des pressions plus extrêmes.

Robinets-vannes et vannes papillon

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour décider si un robinet-vanne ou un robinet papillon convient à une application donnée. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des plus importantes :

  • Coût : Un robinet à papillon est généralement moins cher qu'un robinet-vanne, en particulier pour les grands diamètres d'orifice.
  • Espace d'installation : Un robinet à papillon occupe moins d'espace d'installation qu'un robinet-vanne.
  • Poids: Un robinet à papillon pèse moins qu'un robinet-vanne ; ce dernier peut nécessiter des structures de support à des diamètres d'orifice plus importants.
  • Entretien: Bien qu'une 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 fait qu'elle 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.
  • Opération: Une vanne papillon peut se fermer plus rapidement qu'un robinet-vanne de même diamètre. Toutefois, cela signifie que les vannes papillon sont plus sensibles aux coups de bélier.
  • Régulation du débit : Un robinet à papillon peut moduler ou étrangler le débit, alors qu'un robinet-vanne 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 à papillon.

Applications

  • Les robinets-vannes ont une plus grande étanchéité, et sont donc plus adaptés aux applications qui exigent une fuite nulle.
  • Les vannes papillon sont plus adaptées aux applications qui nécessitent une modulation ou un étranglement du débit.
  • Si le débit d'une boue n'a pas besoin d'être modulé, les robinets-vannes sont préférables aux vannes papillons.
  • Les robinets-vannes sont plus adaptés aux systèmes qui nécessitent un écoulement bidirectionnel et ininterrompu.

FAQs

Qu'est-ce qui est le mieux, un robinet-vanne ou une vanne papillon ?

Un robinet-vanne a un joint plus solide et convient mieux aux applications à haute pression. Une vanne papillon est moins chère et disponible dans de très grandes dimensions.

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

Une vanne papillon peut être utilisée à la place d'un robinet-vanne dans les systèmes à basse pression pour lesquels une certaine fuite n'est pas une préoccupation majeure.

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