Qu'est-ce qu'une vanne papillon ?
Une vanne est employée pour
contrôler, comprenez pour stopper ou pour modifier le débit d’un fluide
– liquide, gazeux, pulvérulent ou multiphasique – qui se situe sur les
réseaux. Utilisée pour un usage domestique mais aussi industriel, il
existe une multitude de vannes différentes : à opercule, à clapet, à
siège, à boisseau, guillotine, à piston, à membrane, rotative mais aussi
papillon. Alors que l’on rencontre plus facilement la
vanne à siège, à boisseau ou encore à claper sur les robinets
classiques, en quoi la vanne à papillon s’avère utile en cas d’urgence ?
Et quel est son principe de fonctionnement ?
Focus sur cette vanne au nom poétique.
Une
vanne papillon est une vanne de sectionnement. En position fermée, le
disque bloque le passage de l'eau tandis qu'en position ouverte, le
disque est tourné pour permettre son écoulement. Un quart de tour amène
la vanne en ouverture ou fermeture totale. La vanne papillon est ainsi
conçue pour une ouverture et une fermeture rapide.
Les vannes
papillon peuvent être utilisées pour un éventail d'applications tels que
l'alimentation en eau, le traitement des eaux usées, la protection
incendie, l'approvisionnement en gaz, les industries chimiques et
pétrolières, les systèmes de manutention de combustible, etc. Leur
construction simple qui ne prend pas trop d'espace, le poids léger et le
coût inférieur comparé à d'autres types de vannes sont leurs principaux
avantages.
Les vannes peuvent être actionnées par des leviers,
des démultiplicateurs à volant ou des actionneurs s’adaptant à tout type
de besoin.
Conception des vannes papillon
La
vanne papillon peut être concentrique ou excentrique. Sur une vanne
papillon concentrique, la tige est centrée au milieu du disque et le
disque est centré sur l’axe. La vanne papillon excentrique comporte une
ou plusieurs tiges (arbre de transmission) situées en retrait par
rapport au centre, en fonction des catégories de vannes simple, double
et triple excentrique.
Les avantages de la vanne papillon
Ce
système de vanne permet outre la commande d’ouverture et de fermeture
d’une canalisation, de pouvoir bénéficier d’une situation intermédiaire.
La manœuvre est rapide, elle assure au même titre que les autres
vannes, une bonne étanchéité. Il y a peu de perte de charge et son
montage/démontage est très rapide.
Les différents modèles existants
Il
existe différents modèles selon le mode de commande de l’ouverture et
de fermeture mais aussi en fonction du type de fixation de la vanne.
Qu’il s’agisse de transport et de régulation de flux de fluides
corrosifs ou non, il existe un appareil bien spécifique. Il existe
également des modèles utilisés pour les réseaux d’incendie avec ou sans
contacts fin de course qui doivent répondre à des agréments.
Le principe de fonctionnement d’une vanne papillon
Elle
doit son nom à l’obturateur de débit qui présente de fortes similitudes
avec un papillon de carburateur. Un disque vertical à l’intérieur d’un
tuyau tourne autour d’un axe qui le traverse. L’axe est actionné par une
manette à l’extérieur de la tuyauterie et permet contrairement aux
autres types de vannes, d’adopter trois positions différentes. Ainsi,
elles ont l’avantage de pouvoir modifier l'écoulement d'un fluide en
position plus ou moins ouverte.
- En position « vanne fermée »,
la surface du disque occupe la totalité de l'espace disponible dans la
section de la vanne destinée au passage du fluide. Le disque (papillon)
occupant tout l'espace disponible, le fluide ne peut plus circuler. - En position « vanne ouverte »,
le disque a pivoté d'un quart de tour sous la rotation de la manette
extérieure et présente dorénavant son profil (de faible épaisseur) au
flux de liquide. Ayant libéré le passage pour le liquide, celui-ci peut
circuler librement. - En position intermédiaire,
le disque freine le passage du flux par la réduction de l'ouverture
disponible mais aussi par les turbulences créées par l'effet de traîne
hydrodynamique qui ralentit l'écoulement.
L'étanchéité du
contact papillon-vanne est soit assurée par la pression du métal du
paillon contre celui de la vanne, soit renforcée par un siège de
papillon en élastomère.
Vanne papillon : différents modèles
C'est
surtout sur le mode de commande d'ouverture et de fermeture du papillon
et sur le type de fixation de la vanne que l'on classe les différentes
vannes papillons.
Commande de la vanne papillon
Il existe
principalement deux types de commande. La première, la vanne dite quart
de tour. Dans ce cas, la liaison entre le papillon et la manette est
directe et le papillon ne peut réaliser qu’un quart de tour. Pratique et
idéal et pour visualiser rapidement dans quelle position se trouve le
papillon et surtout intervenir de manière efficace et rapide en cas
d’urgence. La seconde, est la commande via un réducteur. Par le biais
d’un volant, le réducteur est actionné et c’est lui qui déplace le
papillon. C’est le mode de commande utilisé dans les tuyaux à hautes
pression car elle ne requiert pas une force herculéenne pour
l’actionner.
- Vanne quart de tour :
la liaison entre le papillon et la manette est directe. Comme le
papillon ne peut effectuer qu'un quart de tour dans son logement, la
manette n'est actionnée que sur un quart de tour au maximum. L'avantage
est double quant à la rapidité d'intervention (ouverture et fermeture)
et à la visualisation de la position dans laquelle se trouve le papillon
intérieur identique à la position de la manette sur la vanne. Une
commande par motorisation électrique ou pneumatique (vérin simple ou
double effet) est possible. - Vanne à commande par réducteur :
lorsque de fortes pressions circulent dans les tuyauteries, la commande
de mouvement du papillon est démultipliée afin de pouvoir le faire
tourner sans effort. La vanne à commande par réducteur s'actionne grâce à
un volant (ou un moto-réducteur) qui, en tournant, actionne un
réducteur qui actionne à son tour le papillon.
Type de fixation de la vanne papillon
Il existe différents types de fixation :
- Vanne robinet papillon :
elle se fixe comme un robinet classique sur le tuyau, généralement par
vissage, que ce soit en extrémité ou au milieu d'un réseau. - Vanne papillon à brides :
la vanne s’insère entre deux tuyaux auxquels elle est fixée par des
brides. Cette disposition permet de démonter le tuyau aval sans avoir à
vidanger l'intégralité du circuit juste en fermant la vanne avant
l'intervention. - Vanne papillon à oreilles :
vissée de part et d'autre sur chacun des tuyaux qu'elle sépare, la
position de la vanne oblige à vidanger l'intégralité du circuit lors
d'une intervention sur le tuyau aval.... - ...
