Vanne papillon pneumatique

Qu’est-ce qu’une vanne papillon pneumatique ?

Il s’agit d’une vanne papillon qui fonctionne grâce à un actionneur pneumatique. Une vanne papillon pneumatique utilise de l’air comprimé pour ouvrir et fermer la vanne. Ces vannes font partie de la catégorie des vannes quart de tour. Ainsi, le disque de la vanne fait un angle d’un quart de tour pour démarrer ou arrêter l’écoulement du fluide. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent ces vannes avec différents matériaux, ce qui permet de les utiliser dans diverses applications. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques fabriquent la vanne de telle sorte que le disque reste dans la voie d’écoulement lorsque la vanne est ouverte ou fermée. Un tel mécanisme contribue à la chute de pression qui réduit alors l’efficacité. Cependant, ces vannes sont de petite taille, compactes et de conception simple. Cette conception rend les vannes papillon avec actionneur pneumatique moins chères que les autres vannes. Cette conception permet également à ces vannes de fonctionner dans les boues et les applications de boue car le disque peut difficilement se boucher.

Figure : Vanne papillon pneumatique.

Composants d’une vanne papillon pneumatique

Corps

Le corps est la partie qui contient toutes les autres pièces d’une vanne papillon pneumatique. Le corps est fabriqué dans des matériaux métalliques très résistants, comme l’acier au carbone et l’acier inoxydable, afin de garantir une grande solidité. Cependant, il existe une catégorie spéciale de ces vannes qui sont fabriquées entièrement en matière plastique. Le corps contient des trous destinés à recevoir les boulons utilisés pour raccorder la vanne au tuyau.

Actionneur pneumatique

C’est la partie qui fournit le couple utilisé pour ouvrir et fermer la vanne. L’actionneur est relié au disque de la vanne par la tige. Lorsque l’actionneur tourne la tige, le disque tourne simultanément, permettant ou bloquant l’écoulement du fluide.

Tige

C’est la partie d’une vanne papillon pneumatique qui relie le disque de la vanne et l’actionneur. La tige permet de transmettre le couple de l’actionneur au disque pour ouvrir ou fermer la vanne.

Disque

C’est le composant d’une vanne papillon pneumatique qui est responsable du démarrage et de l’arrêt de l’écoulement du fluide.

Siège

Ce composant permet d’éviter les fuites de fluide lorsque la vanne est fermée. Le siège sert à fournir une surface où le disque s’appuie lorsque la vanne se ferme.

Joint d’étanchéité

Il s’agit d’un composant placé entre les surfaces de contact du tuyau et de la vanne afin d’éviter les fuites de fluide entre les raccords. Le joint est constitué de différents matériaux en fonction de la température de service et du type de fluide.

Figure : Composants d’une vanne papillon pneumatique.

Comment fonctionne une vanne papillon avec actionneur pneumatique ?

Une vanne papillon pneumatique fonctionne en faisant un quart de tour pour s’ouvrir ou se fermer. La capacité d’ouverture ou de fermeture est renforcée par un actionneur pneumatique qui produit une puissance en termes de couple qui fait tourner le disque pour l’ouvrir ou le fermer. Pour démarrer une vanne papillon pneumatique, l’actionneur est mis en marche. L’actionneur motorisé produit un couple et le transmet au disque via la tige. Cela fait tourner la tige et le disque dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Cette rotation du disque ouvre la vanne et permet au fluide de s’écouler à travers la vanne. Dans cet état fermé, le disque est orienté parallèlement à l’écoulement du fluide. Pour fermer la vanne, l’actionneur fait tourner la tige et le disque dans le sens des aiguilles d’une montre. Cette rotation rend le disque perpendiculaire au sens d’écoulement du fluide et bloque ainsi toute tentative du fluide de traverser la vanne. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent ces vannes pour les applications d’étranglement.

Figure : Fonctionnement d’une vanne papillon pneumatique.

Types de vannes papillon pneumatiques

Vanne papillon concentrique avec actionneur pneumatique

Il s’agit d’une vanne papillon pneumatique, également appelée vanne papillon pneumatique à décalage nul. Il s’agit de la conception la plus basique. La tige de la vanne est conçue pour passer par le centre du disque qui est placé au centre de l’alésage du tuyau. Le siège est placé dans la périphérie du diamètre du corps. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques utilisent des sièges élastiques ou des sièges en caoutchouc pour fabriquer ces vannes. Cela rend la vanne très efficace pour assurer un débit nul lorsque le fluide est fermé. Cependant, cette vanne ne peut être utilisée que dans des applications où la température de fonctionnement est inférieure à 60^o degrés car les températures élevées peuvent endommager le siège de la vanne. Les vannes papillon concentriques avec actionneur pneumatique présentent l’avantage que le fluide traverse la vanne sans entrer en contact avec le corps car le siège est conçu comme une cartouche ou un manchon à l’intérieur du corps de la vanne.

Figure : Vanne papillon concentrique avec actionneur pneumatique.

Vanne papillon excentrique avec actionneur pneumatique

Il s’agit d’une vanne papillon pneumatique dans laquelle la tige est décalée par rapport à l’axe du disque de la vanne. Une vanne conçue avec la tige derrière le centre du disque est connue sous le nom de vanne papillon à déport unique. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent cette vanne pour réduire le contact entre le joint et le disque avant la fermeture complète de la vanne, ce qui contribue à améliorer la durée de vie de la vanne.

D’autres versions de cette vanne sont le double offset et le triple offset. Une vanne papillon pneumatique à double excentration est conçue avec la tige derrière le disque et une excentration supplémentaire d’un côté. Avec la double excentricité, la tige peut faire tourner le disque pour qu’il frotte sur le siège de la vanne sur environ 1^o à 3^o degrés. Une vanne papillon pneumatique à triple excentration est destinée à être utilisée dans des applications critiques. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent cette vanne de manière similaire à la version double, mais celle-ci présente un décalage supplémentaire. Ce troisième décalage est réalisé par l’axe de contact du disque et du siège. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent cette vanne à triple excentration avec des sièges métalliques afin d’améliorer l’étanchéité de la fermeture sans aucune fuite et de permettre l’utilisation de la vanne à des températures élevées. Cette vanne est également très efficace et n’est pas sujette à l’usure.

Figure : Vanne papillon excentrique avec actionneur pneumatique.

Vanne papillon Wafer avec actionneur pneumatique

C’est la plus économique des vannes papillon pneumatiques. Il s’agit d’une vanne papillon pneumatique qui est placée entre deux brides de tuyaux. Des boulons sont utilisés pour raccorder la vanne. Les boulons utilisés sont suffisamment longs pour traverser le corps de la vanne. De plus, les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent le corps avec des longueurs courtes, ce qui rend le raccordement économique et le poids léger. La connexion entre la vanne et le tuyau est rendue étanche par l’utilisation de joints d’étanchéité ou de joints toriques. Ces joints sont placés entre les surfaces de contact de la vanne et de la conduite.

Figure : Vanne papillon Wafer avec actionneur pneumatique

Vanne papillon à oreilles avec actionneur pneumatique

Il s’agit d’une vanne papillon pneumatique conçue avec des ergots filetés autour du corps. Les ergots filetés sont destinés à recevoir les boulons utilisés pour connecter la vanne et le tuyau ensemble. Deux jeux de boulons sont utilisés pour fixer la vanne et le tuyau. Ce type de vanne permet de déconnecter plus facilement la vanne sans affecter l’autre côté du tuyau. Une fois que la vanne et la conduite sont connectées, le corps de la vanne supporte le poids de la conduite, contrairement à la vanne de type wafer.

Figure : Vanne papillon à oreilles avec actionneur pneumatique.

Vanne papillon pneumatique à double bride

Il s’agit d’une vanne papillon pneumatique conçue avec des extrémités à brides des deux côtés des orifices. Cela permet de raccorder la vanne à la conduite à l’aide de boulons. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques conçoivent ce type de vanne avec des brides doubles pour rendre l’installation plus facile et plus précise. Cette vanne a l’avantage de pouvoir s’adapter à des conduites revêtues puisque la saillie du disque au-delà de la longueur du corps est négligeable. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques recommandent l’utilisation de ce type de vanne dans les applications à haute pression en raison de la grande résistance accordée par les boulons, les écrous et les brides. La vanne peut également être utilisée à haute et basse température en fonction des matériaux utilisés pour fabriquer les joints et les sièges.

Figure : Vanne papillon à double bride avec actionneur pneumatique.

Vanne papillon pneumatique en plastique

Il s’agit d’un type particulier de vanne papillon pneumatique qui est fabriqué en matière plastique. Les fabricants de vannes papillon pneumatiques utilisent des matières plastiques très résistantes comme le chlorure de polyvinyle et le propylène. Ce type de vanne est moins cher que les autres types de vannes papillon à actionneur pneumatique. Ce faible coût est dû au faible coût des matériaux plastiques et à la faible quantité d’énergie nécessaire à la fabrication de la vanne par rapport à celle nécessaire à la fabrication de vannes métalliques. Les vannes papillon pneumatiques en plastique sont également très légères par rapport aux vannes métalliques. Le principe de fonctionnement de ces vannes est le même que celui des autres vannes papillon avec un actionneur pneumatique. Les vannes papillon pneumatiques en plastique ont une excellente résistance à la corrosion par rapport à leurs homologues métalliques. Le seul problème de ces vannes est qu’elles ne peuvent pas fonctionner à des températures élevées, car la matière plastique fondrait et détruirait ainsi l’ensemble de la vanne. C’est pourquoi les fabricants de vannes papillon pneumatiques recommandent l’utilisation de ces vannes à des températures basses, inférieures à 60^o C.

Figure : Vanne papillon pneumatique en plastique.

Applications des vannes papillon pneumatiques

• Les vannes papillon pneumatiques sont utilisées dans l’industrie alimentaire et des boissons.
• Ils sont utilisés dans les industries de fabrication de produits pharmaceutiques.
• Ils sont utilisés par différents fabricants de produits chimiques.
• Ces vannes sont utilisées dans les applications vapeur.
• Les vannes papillon pneumatiques sont utilisées dans les applications de lutte contre les incendies.
• Ils sont utilisés dans les industries du pétrole et du gaz.
• Ces vannes sont utilisées dans les applications de purification et de traitement de l’eau.
• Ils sont utilisés dans les boues et les applications de boues.
• Les vannes papillon avec actionneurs pneumatiques sont utilisées dans les industries de fabrication du papier et de la pâte à papier.

Avantages des vannes papillon pneumatiques

• Ces vannes peuvent fonctionner dans des applications à faible et à fort couple.
• Les vannes papillon pneumatiques fonctionnent très rapidement.
• Les vannes papillon pneumatiques sont moins chères que les autres vannes.
• Ces valves sont de petite taille et de poids léger.
• Les vannes papillon pneumatiques ont une conception simple et compacte qui leur confère une grande résistance.
• Elles occupent une petite surface lorsqu’elles sont installées par rapport aux autres vannes.
• Ils ont une faible perte de pression et donc un rendement élevé.
• Les vannes papillon pneumatiques sont polyvalentes.
• Elles sont durables si elles sont utilisées conformément aux instructions du fabricant de la vanne papillon pneumatique.

Inconvénients des vannes papillon pneumatiques

• Ces valves sont coûteuses par rapport aux types manuels.
• La fermeture et l’ouverture du disque de la vanne sont affectées par les turbulences du fluide et tendent donc à une efficacité réduite.
• Ces vannes ne peuvent pas assurer une excellente étanchéité aux fluides par rapport à d’autres vannes comme les vannes à bille.

Dépannage des vannes papillon pneumatiques

Fuite de fluide interne

• Le siège de soupape est endommagé ou usé. Remplacez le siège de soupape.
• Le disque de la valve est endommagé. Remplacez le disque.
• Les joints toriques sont endommagés ou usés. Remplacez les joints toriques.
• Matériaux étrangers dans la valve. Ouvrez la vanne et retirez les matériaux étrangers.

Fuite de liquide externe

• Le joint d’étanchéité est endommagé ou usé. Remplacez le joint d’étanchéité.
• Joints toriques usés. Remplacez les joints toriques.
• Connexion lâche. Serrez les boulons pour atteindre le couple recommandé par les fabricants de vannes papillon pneumatiques.

La valve ne démarre pas

• Pas d’alimentation électrique dans l’actionneur. Vérifiez la disponibilité de l’alimentation à partir de la source et corrigez-la s’il y a un dysfonctionnement.
• Blocage de la vanne. Ouvrez la vanne et retirez toute matière causant un blocage.

Résumé

Les vannes papillon pneumatiques fonctionnent grâce à un actionneur pneumatique. L’actionneur est monté sur le dessus de la vanne. L’actionneur pneumatique fournit le couple utilisé pour faire tourner la tige afin d’ouvrir et de fermer la vanne. Les vannes papillon avec actionneur pneumatique s’ouvrent en tournant le disque d’un quart de tour, ce qui permet au disque de tourner en laissant le passage du fluide libre. Pour fermer la vanne, l’actionneur tourne le disque d’un autre quart de tour dans le sens opposé. Le disque est alors perpendiculaire au sens d’écoulement du fluide et aucun fluide ne peut traverser la vanne.

Les fabricants de vannes papillon pneumatiques produisent différents types de ces vannes, notamment des vannes papillon concentriques, des vannes papillon excentriques, des vannes papillon à gaufrette, des vannes papillon à oreilles, des vannes papillon à double bride et des vannes papillon en plastique. Ces vannes sont utilisées dans des applications telles que le pétrole et le gaz, les aliments et les boissons, les produits pharmaceutiques, les produits chimiques, les industries du papier et de la pâte à papier, et l’approvisionnement en eau, entre autres. Les avantages de l’utilisation d’une vanne papillon avec un actionneur pneumatique sont le fonctionnement automatique, la polyvalence, le fonctionnement rapide, la légèreté, la conception simple et compacte, l’espace d’installation réduit et la faible chute de pression.