Vannes papillon sont des dispositifs de commande quart de tour réputés pour leur conception compacte, leur légèreté et leur faible perte de charge. Ils régulent le débit de fluide à l’aide d’un disque (le « papillon ») qui tourne à 90 degrés autour d’un axe central ou décalé.
En fonction de la relation entre le disque, la tige et la surface d'étanchéité du corps de vanne, les vannes papillon sont principalement classées en trois types :
Je. Vanne papillon concentrique/à décalage nul
Conception et principe
- Concentricité définie : Dans cette conception basique et la plus économique, les trois points centraux : le axe de tige , le centre du disque , et le centre de pipeline -sont tous alignés sur le même axe.
- Mécanisme de scellement : Il utilise généralement un siège élastique (siège souple) fabriqué à partir d'un matériau élastomère (comme l'EPDM ou le NBR) ou d'une doublure en PTFE. Le bord du disque frotte continuellement contre le siège souple pendant toute la course d'ouverture et de fermeture. L'étanchéité est obtenue par la compression et la déformation élastique du siège souple contre le disque.
Profil d'application
- Avantages : Construction simple, coût le plus bas, fermeture étanche aux bulles (classe VI) dans les applications basse pression et basse température.
- Inconvénients : Forte friction et usure du siège, ce qui limite son utilisation dans des environnements abrasifs ou à cycles élevés.
- Applications typiques : Traitement de l'eau, services publics généraux, systèmes CVC et applications basse pression nécessitant une simple isolation marche/arrêt.
II. Vanne papillon à double excentrage (haute performance)
Conception et principe
La conception à double décalage introduit deux décalages pour améliorer les performances et réduire la friction par rapport au type à décalage nul :
- Premier décalage (décalage d'axe) : La tige est décalée par rapport au centre de l’alésage du tuyau/vanne.
- Deuxième décalage (décalage du plan) : La tige est décalée par rapport à la ligne centrale de la surface d'étanchéité du disque.
- Mécanisme de scellement : Cette géométrie fait que le disque décoller le siège immédiatement après l'ouverture et n'engagez le siège que pendant les derniers degrés de fermeture. Ceci réduit considérablement le frottement et l'usure du siège . Ils utilisent à la fois des sièges souples (PTFE/RPTFE) et, généralement, des sièges métalliques.
Profil d'application
- Avantages : Couple de fonctionnement et usure considérablement réduits, supporte des pressions nominales plus élevées (par exemple, ANSI classe 150/300), excellent pour le service d'étranglement (modulation).
- Applications typiques : Systèmes de traitement chimique, de pétrole et de gaz, de raffinage et de production d'électricité où des pressions et des températures moyennes à élevées sont impliquées et où une combinaison de fermeture et de contrôle du débit est requise.
III. Vanne papillon à triple excentration (TOV)
Conception et principe
La vanne papillon à triple excentration est la conception la plus avancée, introduisant un troisième décalage géométrique pour une étanchéité supérieure dans des conditions de service critiques et sévères :
- Premier décalage (Identique au double décalage).
- Deuxième décalage (Identique au double décalage).
- Troisième décalage (géométrie d'étanchéité) : Le siège de soupape et le joint à disque sont usinés dans un profil de cône excentrique .
- Mécanisme de scellement : Cette conception géométrique garantit que la bague d'étanchéité du disque s'engage dans le siège du corps de manière action de came sans friction . Le disque ne fait que contact de ligne avec le siège au point de fermeture absolu.
- Matériel: Les TOV comportent presque exclusivement un joint métal sur métal (joint dur).
Profil d'application
- Avantages : Permet d'obtenir un véritable bidirectionnel zéro fuite (étanche aux bulles) avec sièges métalliques, adapté aux températures et pressions extrêmement élevées, intrinsèquement ignifuge (conformément aux normes API 607/6FA).
- Applications typiques : Vapeur haute pression, fluide thermique, service d'hydrocarbures, produits abrasifs et points d'isolation critiques dans des industries telles que production d'électricité, pétrochimie, métallurgie et pâtes et papiers . Ils remplacent souvent les robinets-vannes ou les robinets à soupape plus volumineux et plus coûteux.
Au-delà du type : variations de conception essentielles
En plus des trois types fonctionnels ci-dessus, les vannes papillon sont également classées selon leur style de raccordement au corps et leur méthode de fonctionnement.
IV. Styles de connexion du corps
Le choix du style de raccordement a un impact sur l'installation, la maintenance et la possibilité d'utiliser la vanne à l'extrémité d'un pipeline (service de fin de ligne).
| Style de connexion | Descriptif | Fonctionnalité et application clés |
|---|---|---|
| Plaquette | Un corps fin et compact conçu pour être « pris en sandwich » entre deux brides de tuyau à l'aide de longs boulons qui traversent l'ensemble bride/vanne. | Coût le plus bas, poids le plus léger. Ne peut pas être utilisé pour un service de fin de ligne sans bride pleine, car le tuyau d'un côté doit rester soutenu. |
| Style cosse | Le corps de la vanne est doté de trous de boulons filetés (cosses) sur sa circonférence, ce qui lui permet d'être boulonné directement sur chaque bride de tuyau séparément. | Idéal pour le service de fin de ligne. Permet de retirer le tuyau d'un côté sans perturber le tuyau de l'autre côté de la vanne. Coût plus élevé que Wafer. |
| À bride | Le corps de la vanne possède ses propres brides intégrées, similaires à celles d'une vanne à vanne ou à soupape traditionnelle. | Le plus lourd et le plus coûteux. Utilisé pour les tuyaux de grande taille ou dans les applications nécessitant une résistance maximale et une facilité d'alignement. |
V. Méthodes d'actionnement
Les vannes papillon sont des vannes quart de tour (fonctionnement à 90°) et peuvent être actionnées de différentes manières :
| Méthode d'actionnement | Principe | Adéquation et fonctionnalités |
|---|---|---|
| Manuel | Exploité par un Levier (pour les petites vannes) ou un Boîte de vitesses/volant (pour les vannes plus grandes ou les applications à couple élevé). | Simple, peu coûteux, fiable. Idéal pour les vannes qui sont actionnées rarement ou pour lesquelles un temps de fermeture rapide n'est pas critique. |
| Pneumatique | Utilise de l'air comprimé (généralement 60 à 125 PSI) pour entraîner un mécanisme à piston ou à crémaillère et pignon pour faire tourner la tige. | Opération la plus rapide (souvent 1 seconde ou moins), adapté aux applications à cycle élevé et ON/OFF, et intrinsèquement antidéflagrant . Peut être configuré comme « à sécurité intégrée » (par exemple, ressort de rappel pour ouvrir ou fermer en cas de perte d'air). |
| Électrique | Utilise un moteur électrique et un train d'engrenages pour générer un mouvement de rotation. | La plus haute précision pour la modulation/l’étranglement. Idéal pour le contrôle à distance, l'intégration avec les systèmes DCS/PLC et les applications où une alimentation en air n'est pas disponible. Fonctionnement plus lent que pneumatique. |
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