Vanne papillon haute performance

Une vanne papillon haute performance est une vanne dans laquelle la tige n'est pas colinéaire à l'axe du disque, mais plutôt décalée par rapport à cet axe. Il existe deux catégories de décalage : le double décalage et le triple décalage. L'utilisation d'une conception décalée permet d'améliorer l'étanchéité uniforme contre le siège de la vanne et de réduire l'usure due au frottement. La vanne papillon haute performance peut être utilisée pour les applications d'arrêt et d'étranglement du débit de fluide. Les fabricants de vannes papillon haute performance produisent ces vannes pour traiter différents fluides, qu'il s'agisse d'applications générales ou de fluides visqueux et corrosifs. Les fluides corrosifs peuvent être des gaz ou de la vapeur. Les vannes papillon haute performance sont généralement de grande taille, par exemple de 60 pouces de diamètre. Ces vannes sont fabriquées dans des matériaux résistants tels que l'acier au carbone et l'acier inoxydable. Les fabricants de vannes papillon haute performance conçoivent ces vannes pour fonctionner dans une large gamme de températures allant de -28 ^oC à 500 ^oC. Le choix de la température de fonctionnement dépend des matériaux utilisés pour la fabrication de la vanne. Les vannes papillon de haute performance sont actionnées soit manuellement, soit par l'intermédiaire d'actionneurs. Le fonctionnement de ces vannes suit le principe du quart de tour utilisé dans les vannes à bille. Il s'agit du principe selon lequel la poignée est tournée de 90^o degrés uniquement pour ouvrir ou fermer la vanne selon les besoins. 

Figure : Vanne papillon haute performance.

 

Composants d'une vanne papillon haute performance 

Corps de vanne 

Il s'agit du composant chargé de loger les pièces internes. Le corps est généralement très résistant par rapport aux autres pièces afin de pouvoir supporter le poids et d'éviter que la soupape ne soit endommagée par des chutes d'objets. Cette résistance élevée permet également à la vanne de supporter la pression du fluide. Parmi les matériaux utilisés par les fabricants de vannes papillon haute performance pour fabriquer le corps, on peut citer l'alliage de nickel, l'acier inoxydable, la fonte ductile et l'acier au carbone, entre autres. 

Tige

Il s'agit d'un composant métallique qui relie la poignée ou l'actionneur au disque du robinet. La tige fonctionne en tournant lorsque la poignée est tournée. Ainsi, le rôle de la tige est de transmettre le couple appliqué sur la poignée par l'opérateur de la vanne ou par l'actionneur au disque. 

Volant/actionneur

Le volant est utilisé dans les vannes papillon manuelles à haute performance, tandis que l'actionneur est utilisé dans les vannes automatiques. Le rôle de ce composant est de fournir la puissance nécessaire à la fermeture ou à l'ouverture de la vanne. La poignée est reliée à l'élément de fermeture et d'ouverture de la vanne, appelé disque, par l'intermédiaire de la tige. 

Disque 

C'est la partie d'un papillon à haute performance qui permet et bloque le flux de fluide selon les besoins. C'est le volant ou l'actionneur qui permet au disque de démarrer et d'arrêter la vanne. 

Siège 

Ce composant est placé à l'intérieur du corps de la valve et fournit une surface sur laquelle le disque s'appuie lorsque la valve s'arrête. Le siège garantit l'absence de fuite de fluide une fois la vanne fermée. Le matériau utilisé par les fabricants de vannes papillon haute performance pour fabriquer le siège est très important car il détermine les conditions d'utilisation de la vanne en termes de température et de type de fluide. 

Joint d'étanchéité 

Il s'agit d'un joint placé entre les surfaces d'accouplement de la vanne et du tuyau pour empêcher les fuites de fluide. Le joint est maintenu dans sa position grâce à la grande force créée par les boulons et les écrous de la vanne. 

Emballage

Il s'agit d'un composant d'étanchéité placé entre la tige et le corps pour empêcher les fuites de liquide le long de la tige.

Figure : Composants d'une vanne papillon haute performance.

 

Comment fonctionne une vanne papillon haute performance ? 

Cette vanne fonctionne à l'aide d'un volant/levier à main ou d'un actionneur. Un volant ou un levier manuel est utilisé dans les vannes manuelles et c'est là que l'opérateur applique une force pour démarrer et arrêter la vanne. L'actionneur est utilisé dans les vannes automatiques pour fournir le couple nécessaire au démarrage et à l'arrêt de la vanne. Pour ouvrir une vanne papillon haute performance, la tige est tournée de 90^o degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par le couple appliqué par l'actionneur ou sur le volant selon le cas. En même temps, le disque tourne à la même vitesse de 90^o degré. Cette rotation force le disque à s'aligner parallèlement à l'écoulement du fluide, où il laisse un chemin libre. Pour fermer la vanne, la tige et le disque sont tournés dans la direction opposée (dans le sens des aiguilles d'une montre) pour former un angle de 90^o Le disque est aligné perpendiculairement à la trajectoire du flux et arrête tout fluide traversant la vanne papillon haute performance. Cela permet d'aligner le disque perpendiculairement à la trajectoire du flux et d'empêcher tout fluide de traverser la vanne papillon haute performance. Ces vannes sont également utilisées dans les applications d'étranglement, dans lesquelles le disque de la vanne est légèrement tourné pour permettre l'écoulement d'une certaine quantité de fluide. Les fabricants de vannes papillon haute performance recommandent l'utilisation de ces vannes dans les applications d'étranglement lorsqu'il n'y a qu'une faible chute de pression.

Figure : Fonctionnement d'une vanne papillon haute performance.

 

Types de vanne papillon haute performance 

Vanne papillon haute performance à double bride 

Il s'agit d'une vanne papillon haute performance conçue avec deux extrémités à brides. Les extrémités à bride se trouvent à l'entrée et à la sortie de la vanne. Ces extrémités sont percées de trous. Ce type de vanne est raccordé à un tuyau dont les extrémités à brides ont le même diamètre et le même nombre de trous. Les fabricants de vannes papillon haute performance produisent ce type de vanne pour les applications où la pression du fluide est très élevée. Avec ce type de vanne, les fuites de fluide sont rares en raison de l'étanchéité renforcée par les boulons et les écrous utilisés, ainsi que par le joint placé entre le tuyau et la vanne. Cependant, ce type de vanne est lourd par rapport aux autres vannes. Ce poids élevé est dû à la présence de plusieurs boulons et écrous et d'extrémités à brides.

Figure : Vanne papillon haute performance à double bride.

Vanne papillon manuelle à haute performance 

Il s'agit d'une vanne papillon haute performance à commande manuelle. Les fabricants de vannes papillon haute performance produisent cette vanne pour qu'elle fonctionne à l'aide d'un volant doté d'un système d'engrenage. Le système d'engrenage est enfermé dans une boîte de vitesses. Le système d'engrenage est destiné à changer le sens de rotation du couple du volant à la tige de la vanne et enfin au disque. En effet, dans la plupart des cas, le couple provenant du volant et de la tige de soupape est perpendiculaire l'un à l'autre. C'est pourquoi un système d'engrenage conique est utilisé pour transformer le couple horizontal en couple vertical. Le système d'engrenage permet également de multiplier le couple appliqué par l'opérateur de la vanne, de sorte qu'il devient facile d'ouvrir et de fermer la vanne. Les vannes papillon manuelles à haute performance sont moins chères que les vannes actionnées. Cependant, ces vannes fatiguent beaucoup l'opérateur, en particulier lorsqu'un couple important est nécessaire pour démarrer et arrêter la vanne, ainsi que lorsque l'opération est fréquente. 

Figure : Vanne papillon manuelle à haute performance.

Vanne papillon haute performance actionnée 

Il s'agit d'une vanne papillon à haute performance qui fonctionne à l'aide d'actionneurs. L'actionneur est placé sur le dessus de la vanne. Cette vanne facilite l'exploitation des tuyauteries et la rend moins coûteuse, car elle peut fonctionner automatiquement sans l'intervention d'un opérateur. Cela permet de réduire les coûts liés à la présence d'un opérateur. Les vannes actionnées peuvent également être commandées à distance, ce qui permet de gagner du temps. Le rôle de l'actionneur est de fournir l'énergie nécessaire au démarrage et à l'arrêt de la vanne. Les fabricants de vannes papillon haute performance produisent trois types de vannes actionnées : 

1. Vanne papillon hydraulique haute performance. Cette vanne utilise un actionneur qui fonctionne à l'aide d'un fluide hydraulique. Cette vanne convient aux applications nécessitant un couple important, car l'utilisation d'un fluide hydraulique incompressible permet d'obtenir un couple élevé. Cependant, cette vanne est affectée par les températures élevées et convient donc aux applications à basse température. 
2. Vanne papillon pneumatique haute performance. Il s'agit d'une vanne qui fonctionne à l'aide d'air comprimé. L'actionneur pneumatique utilisé permet à cette vanne de s'adapter à différentes applications, de la basse à la haute température et des applications très propres aux applications sales. 
3. Vanne papillon électrique à haute performance. Cette vanne utilise un actionneur électrique pour démarrer et arrêter le flux de fluide. Cette vanne peut être utilisée aussi bien à basse qu'à haute température. Le fonctionnement de cette vanne est possible dans presque toutes les applications industrielles en raison de la disponibilité de l'électricité. 

Figure : Vanne papillon haute performance actionnée.

 

Applications des vannes papillon à haute performance 

• Ces vannes sont utilisées dans les applications municipales d'approvisionnement en eau et de traitement de l'eau. 
• Ils sont utilisés dans les opérations minières.
• Les vannes papillon à haute performance sont utilisées dans le traitement des aliments et des boissons car elles peuvent être facilement nettoyées. En outre, ces vannes se bouchent rarement. 
• Ils sont utilisés dans les centrales électriques à vapeur pour aider à contrôler le flux de vapeur et d'eau. 
• Les vannes papillon haute performance sont utilisées dans la fabrication de différents produits chimiques.
• Ils sont utilisés dans les industries de fabrication du papier et de la pâte à papier. 
• Ces vannes sont utilisées dans le raffinage des produits pétroliers. 
• Les vannes papillon haute performance sont utilisées dans les applications de lutte contre l'incendie.  

 

Avantages des vannes papillon haute performance 

• Les vannes papillon à haute performance fonctionnent très rapidement par rapport aux vannes à opercule et aux robinets à soupape. 
• Ces vannes ont un corps de faible longueur qui leur permet d'occuper un espace d'installation réduit. 
• Les vannes papillon à haute performance sont moins chères que les autres vannes à haute performance. 
• Ces vannes sont polyvalentes car leur conception leur permet de fonctionner dans différentes applications industrielles. 
• Ils sont exempts de fuites de liquide. 
• Les vannes papillon haute performance peuvent être actionnées manuellement ou à l'aide d'actionneurs, selon les besoins. 
• Ces vannes sont très résistantes, ce qui leur permet de fonctionner à haute pression et à haute température.
• Ils peuvent être utilisés comme vannes d'arrêt ou d'étranglement.
• Ces vannes sont de conception simple et compacte. 
• Ils sont faciles à nettoyer, à installer et à réparer. 
• Leur poids est faible par rapport aux autres valves. 
• Leurs intervalles de maintenance et leurs coûts sont inférieurs à ceux des autres vannes.

 

Inconvénients des vannes papillon haute performance 

• Ces vannes sont plus chères que les autres vannes papillon. 
• Ces vannes s'ouvrent lorsque le disque de la vanne se trouve sur le trajet du fluide, ce qui réduit la pression d'écoulement du fluide.
• Les vannes papillon à haute performance ne conviennent pour l'étranglement que lorsque la perte de charge du fluide est faible.
• L'étanchéité de ces vannes est médiocre par rapport à celle d'autres vannes comme les vannes à bille. 

 

Dépannage des vannes papillon à haute performance 

Fuite de produit au niveau de la connexion vanne-tuyau 

• Boulons et écrous desserrés. Serrer les boulons et les écrous au couple recommandé par le fabricant de la vanne papillon haute performance. 
• Joint endommagé ou usé. Remplacer le joint. 

Fuite de liquide par la tige 

• Garniture de presse-étoupe usée ou endommagée. Remplacer la garniture. 
• Joints toriques usés. Remplacer les joints toriques. 

Fuite de liquide interne 

• Sièges usés. Remplacer les sièges. 
• Les joints toriques sont usés. Remplacer les joints toriques. 
• Saleté dans la valve. Ouvrez la valve et nettoyez les saletés.

Le robinet est difficile à actionner 

• Présence de corps étrangers dans la valve. Ouvrez la vanne et retirez les corps étrangers. Nettoyez tous les composants internes. 
• Corrosion dans la valve. Ouvrez la vanne et nettoyez la corrosion. 

 

Résumé 

Les vannes papillon à haute performance sont conçues de manière à ce que la tige ne soit pas collinéenne à l'axe du disque de la vanne, mais à une certaine distance de décalage. Le critère de conception du décalage permet d'assurer une fermeture étanche uniforme et de réduire l'usure due au frottement. Les fabricants de vannes papillon haute performance conçoivent ces vannes pour une utilisation dans des applications à haute pression, car elles peuvent fonctionner sans provoquer de fuites. Ces vannes sont également conçues pour être utilisées dans des applications à haute et basse température, en fonction des matériaux utilisés pour fabriquer les composants de la vanne. Les vannes papillon à haute performance sont utilisées pour les applications d'arrêt et d'étranglement. Toutefois, ces vannes conviennent à l'étranglement du flux de fluide en cas de faible chute de pression. Ces vannes fonctionnent en effectuant une rotation de 90^o degré du disque pour ouvrir et fermer le passage du fluide. Le fonctionnement de la vanne est donc très rapide par rapport à d'autres vannes. 

Les fabricants de vannes papillon haute pression proposent différents types de vannes, notamment des vannes papillon haute performance à double bride, des vannes papillon haute performance manuelles et des vannes papillon haute performance actionnées. Ces vannes sont utilisées dans des applications telles que les raffineries de pétrole, la lutte contre les incendies, l'approvisionnement en eau, les produits chimiques, l'exploitation minière, les aliments et les boissons, les centrales électriques à vapeur et la fabrication de papier et de pâte à papier, entre autres. Les avantages de ces vannes sont les suivants : fonctionnement rapide, espace d'installation relativement réduit, légèreté, conception simple et compacte, facilité de réparation, d'installation et de nettoyage.