Types de vannes papillon et leurs différences. Quelles sont les caractéristiques des vannes papillon et quels sont les points à prendre en compte lors de leur sélection ?

Types de vannes papillon et leurs différences :

Vanne papillon à axe centré, vanne papillon à simple excentricité, vanne papillon à double excentricité et vanne papillon à triple excentricité : ces types de vannes modifient les conditions d'étanchéité et d'ouverture en ajustant la position de l'axe de rotation du disque (ou papillon).

À conditions égales, l'angle de rotation nécessaire pour que le disque se sépare du joint lors de l'ouverture est plus faible, tandis que le couple exercé sur la vanne à chaque ouverture est plus élevé.

Vanne papillon à triple excentricité : pour résister aux températures élevées, un joint rigide est nécessaire, mais cela entraîne des fuites importantes ; pour garantir une étanchéité totale (zéro fuite), un joint souple est requis, mais celui-ci ne résiste pas aux températures élevées. Afin de résoudre cette contradiction propre aux vannes à double excentricité, une troisième excentricité a été introduite. Cette troisième excentricité signifie que la géométrie du couple d'étanchéité ne forme pas un cône droit, mais un cône oblique. La particularité de la vanne à triple excentricité réside dans l'utilisation d'une tige en trois sections. Les deux sections d'extrémité de la tige sont concentriques, tandis que l'axe de la section centrale est décalé par rapport aux axes des extrémités. Le disque est monté sur la section intermédiaire de la tige. Cette structure confère au disque une double excentricité en position d'ouverture totale, et une simple excentricité lorsqu'il pivote vers la position de fermeture. Grâce à l'effet de l'axe excentrique, lors de la phase finale de fermeture, le disque pénètre dans la surface conique d'étanchéité du siège ; la surface d'étanchéité du disque s'ajuste alors parfaitement à celle du siège pour assurer une étanchéité fiable.

Vanne papillon à double excentricité : il s'agit d'une évolution de la vanne à simple excentricité ; c'est actuellement le modèle le plus répandu. Sa caractéristique structurelle est que l'axe de la tige est décalé par rapport au centre du disque et au centre du corps de la vanne. L'effet de double excentricité permet au disque de se dégager rapidement du siège dès l'ouverture de la vanne, éliminant ainsi les frottements excessifs et les rayures entre le disque et le siège, réduisant la résistance à l'ouverture et l'usure, et prolongeant la durée de vie du siège. Vanne papillon à excentricité simple : La vanne papillon à excentricité simple a été conçue pour résoudre le problème d'écrasement (ou de frottement excessif) entre le disque et le siège de la vanne papillon concentrique. Sa particularité structurelle réside dans le fait que l'axe de la tige est décalé par rapport au centre du disque ; ainsi, les extrémités supérieure et inférieure du disque ne pivotent plus autour de l'axe central, ce qui réduit la compression excessive entre ces extrémités et le siège de la vanne.

La vanne papillon concentrique (ou à axe centré) se caractérise par le fait que l'axe de la tige, le centre du disque et le centre du corps de vanne sont alignés. Comme le disque et le siège sont en permanence soumis à une compression et à un frottement, la résistance au mouvement est élevée et l'usure rapide. Sa structure est simple et pratique. Pour pallier les problèmes de compression et de frottement tout en garantissant l'étanchéité, le siège est généralement fabriqué en matériaux élastiques tels que le caoutchouc ou le polytétrafluoroéthylène (PTFE).

La vanne papillon permet une ouverture et une fermeture rapides par une rotation de 90° ; elle présente les avantages d'une grande légèreté et d'un encombrement réduit (en particulier pour le modèle de type « wafer »). Toutefois, sa fiabilité en matière d'étanchéité étant relativement limitée, elle est principalement utilisée dans des installations industrielles fonctionnant à des pressions et températures modérées ou basses. Avec l'augmentation de la taille des équipements pétrochimiques, le remplacement des vannes à opercule par des vannes papillon s'impose comme une tendance inéluctable. L'apparition de vannes papillon haute performance à double excentricité et de vannes à triple excentricité avec siège métallique rigide a permis de mieux résoudre les problèmes liés à la compensation de la dilatation thermique et de l'usure. Par conséquent, les vannes papillon sont désormais progressivement utilisées dans des conditions de service plus sévères.

(1) Classification selon la structure

1. Vanne papillon à axe centré

2. Vanne papillon à excentricité simple

3. Vanne papillon à double excentricité

4. Vanne papillon à triple excentricité

(2) Classification selon le mode de raccordement

1. Vanne papillon de type « wafer » (entre brides)

2. Vanne papillon à brides

3. Vanne papillon à oreilles de centrage (ou type « lug »)

4. Vanne papillon à souder