Vanne papillon - Comment elles fonctionnent

Les vannes papillon sont des vannes quart de tour très appréciées pour les services tout ou rien ou modulants. Ils sont légers, ont un faible encombrement d'installation, sont moins coûteux, fonctionnent rapidement et sont disponibles avec de grandes tailles d'orifice. Le « papillon » est un disque relié à une tige. Lorsque la vanne s'ouvre, le disque tourne pour laisser passer le liquide. Il se ferme lorsque la tige fait tourner le disque d'un quart de tour jusqu'à une position perpendiculaire au sens d'écoulement. Apprenez-en davantage sur le fonctionnement des vannes papillon et quand les utiliser pour différentes applications.

Principe de fonctionnementLes vannes papillon ont une construction relativement simple. La figure 2 montre les principaux composants d'une vanne papillon, à savoir le corps, le joint, le disque et la tige. Le disque (Figure 2 étiqueté E) d'une vanne papillon s'aligne avec le centre de la tuyauterie connectée et la tige (Figure 2 étiquetée B) se connecte à un actionneur ou à une poignée à l'extérieur de la vanne. En position fermée, le disque est perpendiculaire au flux, comme le montre la figure 2, et assure l'étanchéité contre le siège de la vanne (figure 2 étiquetée D). Un joint torique (Figure 2 marqué C) dans la garniture de tige assure l'étanchéité contre les fuites le long de la tige. Lorsque l'actionneur ou la poignée fait tourner la tige de la vanne papillon de 90°, le disque tourne également de 90° pour devenir parallèle au débit. La rotation partielle permet au débit d'être étranglé ou proportionnel.

Conception de fermeture à disqueLes vannes papillon peuvent être concentriques ou excentriques en fonction de l'emplacement de la tige par rapport à l'axe central du disque et de l'angle de la surface du siège de vanne.ConcentriqueLa conception la plus basique d'une vanne papillon est une vanne papillon centrique ou concentrique. La tige passe par la ligne centrale du disque et le siège correspond à la périphérie du diamètre intérieur du corps de vanne (Figure 4 à gauche). Cette conception de vanne à décalage nul est connue sous le nom de siège élastique, car une étanchéité efficace repose sur la flexibilité du siège en caoutchouc. Lors de la fermeture, le disque entre d'abord en contact avec le siège à environ 85° lors d'une rotation de 90°. Les vannes papillon concentriques conviennent aux plages de basse pression.

ExcentriqueLa tige d'une vanne papillon excentrique ne passe pas par la ligne centrale du disque mais derrière celui-ci (à l'opposé du sens d'écoulement), comme le montre la figure 4 (à droite). La tige d’une vanne papillon décalée unique se trouve directement derrière la ligne centrale du disque. Cette conception réduit le contact du disque avec le joint avant la fermeture complète de la vanne. Moins de contact améliore la durée de vie de la vanne.

Dans une vanne papillon à double excentration ou double excentrique, la tige se trouve derrière la ligne centrale du disque avec un décalage supplémentaire sur un côté (Figure 5). La conception à double excentricité de la tige réduit le contact entre le disque et le siège jusqu'aux derniers 1 à 3° de fermeture du disque.

Une vanne papillon à triple excentration (TOV ou TOBV) convient aux applications critiques et a une conception similaire à une vanne papillon à double excentration. Le troisième décalage est l'axe de contact disque-siège. La surface du siège a une forme conique qui, couplée à la même forme au niveau de l'arête du disque, entraîne un contact minimal avant la fermeture complète de la vanne. Une vanne papillon à triple excentration est plus efficace et subit moins d’usure. Les vannes à triple excentration sont souvent constituées de sièges métalliques pour une fermeture étanche aux bulles. Les sièges métalliques rendent les vannes papillon adaptées aux plages de températures plus élevées.

Les vannes papillon haute performance utilisent la pression dans la canalisation pour augmenter l'étanchéité entre le siège et le bord du disque. Ces vannes papillon ont des pressions nominales plus élevées et sont sujettes à moins d'usure.