Sélection des vannes papillon : type de corps, géométrie du disque et matériau du siège

Les vannes papillon assurent la majorité des services d'isolement sur les infrastructures de distribution et de traitement d'eau. Leur faible encombrement face à face, leur faible perte de charge et leur coût relativement bas par diamètre en font le choix pratique à partir de DN150 lorsque le passage en pleine section et la facilité de maintenance sont prioritaires. Comprendre les différences entre les types de corps, les géométries de disque et les matériaux de siège évite l'erreur courante de spécifier une conception polyvalente pour une application nécessitant quelque chose de plus spécifique.

Types de corps : wafer, à oreilles et à double bride

Les vannes papillon wafer se positionnent entre brides sans leurs propres raccordements d'extrémité. Ce sont les plus compactes et les moins coûteuses, mais elles nécessitent de séparer l'ensemble de la tuyauterie bridée pour retirer la vanne, et elles ne peuvent pas être utilisées comme vannes en bout de ligne ou dans des applications où un côté peut être dépressurisé. Elles conviennent aux installations en ligne où l'accès à la maintenance est aisé et où la configuration de la tuyauterie ne changera pas.

Les vannes papillon à oreilles possèdent des inserts filetés qui acceptent les boulons de bride de chaque côté indépendamment. Cela permet à la vanne de rester en place pendant qu'un côté de la tuyauterie est retiré : utile à l'extrémité d'un système en tuyauterie ou lorsque la canalisation aval doit être déconnectée pour maintenance. Les vannes à oreilles sont préférées aux collecteurs de pompes, by-pass de compteurs et tout point où le système aval peut nécessiter d'être démonté.

Les vannes papillon à double bride ont des brides intégrales et des dimensions face à face selon EN 558 Série 13 ou 14. Elles permettent le retrait sans perturber les brides adjacentes et simplifient à la fois l'installation et le remplacement futur. Pour l'installation enterrée, les chambres de vannes et les conduites de distribution enterrées, la construction à double bride est la spécification standard.

Géométrie du disque : concentrique vs double excentrique

Une vanne papillon concentrique a l'axe du disque sur le centre du disque et de l'alésage. Lorsque le disque se ferme, il frotte contre le siège en caoutchouc en un mouvement circulaire continu. Le siège en caoutchouc se déforme légèrement pour assurer l'étanchéité, et l'interférence entre le bord du disque et la face du siège procure une fermeture étanche. Les conceptions concentriques sont la norme pour l'isolement en distribution d'eau dans la gamme DN50 à DN600. Elles sont simples, fiables et entièrement réparables sur site.

Les conceptions double excentrique décalent l'axe du disque du centre dans deux plans, de sorte que le disque se soulève du siège dans les premiers degrés d'ouverture. Cela élimine le contact de frottement continu qui use les sièges concentriques dans les conditions à haute fréquence de manœuvre, et permet des tolérances d'étanchéité plus serrées sous pression différentielle. Les vannes double excentrique sont appropriées lorsque la fréquence de fonctionnement élevée, les pressions supérieures à PN16 ou les exigences d'étanchéité strictes rendent la conception concentrique insuffisante. La contrepartie est un coût plus élevé et un couple de manœuvre légèrement supérieur.

Matériaux de siège

L'EPDM est le matériau de siège standard pour le service eau potable. Il fonctionne sur une large plage de températures, résiste au chlore aux concentrations utilisées en traitement de l'eau et satisfait aux exigences WRAS pour le contact avec l'eau potable. L'EPDM doit être spécifié sauf si les conditions de procédé indiquent spécifiquement autre chose.

Les sièges NBR (nitrile) sont utilisés lorsque l'eau peut contenir de faibles concentrations d'hydrocarbures, comme dans les stations de pompage en zones industrielles ou lorsque la source d'approvisionnement peut être contaminée. Le NBR résiste aux huiles minérales et aux dérivés d'hydrocarbures là où l'EPDM gonflerait et perdrait son efficacité d'étanchéité.

Les sièges PTFE assurent une résistance chimique sur une large gamme et supportent des températures élevées qui dégraderaient les sièges en caoutchouc. Ils sont utilisés dans les conduites de dosage chimique et les installations de procédé où des fluides agressifs sont traités, plutôt que pour le service eau général. Les sièges PTFE sont plus durs et assurent une meilleure étanchéité, mais le couple requis augmente et le remplacement sur site est plus exigeant.

Actionnement

Les réducteurs manuels à engrenage sont standard à partir de DN200 où l'actionnement direct par levier est peu pratique. Un réducteur à vis sans fin réduit le couple d'entrée à un niveau maniable et assure l'indication de position. Les vannes à réducteur doivent être sélectionnées pour effectuer entre deux et quatre tours complets du volant pour ouvrir ou fermer, permettant une manœuvre fluide sans temps d'actionnement excessif.

Les actionneurs électriques sont spécifiés lorsque la commande à distance, l'automatisation ou l'enregistrement de position sont requis. La puissance nominale de l'actionneur doit dépasser le couple d'arrachement de la vanne d'au moins 25 %, et l'actionneur doit être sélectionné pour le cycle de service : le service modulant (mouvement partiel fréquent) nécessite une notation différente du service tout-ou-rien. La plupart des applications de distribution d'eau sont en service tout-ou-rien.

Normes et agréments

Les vannes papillon pour l'alimentation en eau sont fabriquées selon EN 593 en Europe. La norme couvre les dimensions face à face, les classes de pression, les exigences d'essai et les matériaux de construction. Les vannes portant l'agrément WRAS pour le contact avec l'eau potable ont été testées indépendamment pour l'hygiène : le siège en caoutchouc, le revêtement du disque et le revêtement du corps doivent tous être conformes à la réglementation sur les raccords de plomberie.

Pour le service de protection contre l'incendie, l'agrément FM et la certification UL sont requis dans la plupart des spécifications. FM 1112 couvre les vannes papillon pour le service de protection incendie, et les vannes référencées doivent comporter un dispositif indicateur de sabotage montrant si la vanne a été partiellement fermée. Le perçage des oreilles doit être compatible avec la norme de protection incendie applicable dans le pays d'installation.