1. Aperçu
La vanne papillon est un élément essentiel des réseaux d'adduction et d'évacuation d'eau. Avec les progrès technologiques, les exigences relatives à sa structure et à ses performances évoluent. Par conséquent, le type, le matériau et le mode de raccordement doivent être judicieusement choisis en fonction des conditions de fonctionnement lors de la conception et de la sélection.
La vanne papillon est un élément essentiel des réseaux d'adduction et d'évacuation d'eau. Avec les progrès technologiques, les exigences relatives à sa structure et à ses performances évoluent. Par conséquent, le type, le matériau et le mode de raccordement doivent être judicieusement choisis en fonction des conditions de fonctionnement lors de la conception et de la sélection.
2 Conception
2.1 Structure
La pièce de fermeture (plaque papillon) de la vanne papillon se trouve au milieu du fluide, et son influence sur la résistance à l'écoulement doit être prise en compte lors de la conception.
2.1 Structure
La pièce de fermeture (plaque papillon) de la vanne papillon se trouve au milieu du fluide, et son influence sur la résistance à l'écoulement doit être prise en compte lors de la conception.
En ce qui concerne la structure du papillon de la vanne papillon de grand diamètre, la norme AWWA C504 (American Water Supply Engineering Association Standard) stipule que le papillon ne doit pas comporter de nervures transversales et que son épaisseur ne doit pas dépasser 2,25 fois le diamètre de la tige de la vanne.
La surface d'entrée d'eau et la surface de sortie d'eau de la plaque papillon doivent être profilées.
Les vis internes ne doivent pas dépasser de la plaque papillon afin de ne pas augmenter la surface exposée à l'eau.
2.2 Joint en caoutchouc
La surface d'entrée d'eau et la surface de sortie d'eau de la plaque papillon doivent être profilées.
Les vis internes ne doivent pas dépasser de la plaque papillon afin de ne pas augmenter la surface exposée à l'eau.
2.2 Joint en caoutchouc
La durée de vie des joints papillon en caoutchouc est parfois courte, en raison de la qualité du caoutchouc et de la largeur de la surface d'étanchéité. Le joint d'étanchéité doit être fabriqué à partir de caoutchouc de haute qualité, et les spécifications du procédé de moulage par compression doivent être respectées. La température de vulcanisation ne doit pas être augmentée indûment, et sa durée peut être réduite, sous peine de provoquer le vieillissement et la fissuration du joint. La surface d'étanchéité métallique en contact avec le joint en caoutchouc doit être suffisamment large pour garantir une bonne intégration de ce dernier. Par ailleurs, la forme, la tolérance de position, la symétrie, la précision, la régularité et l'élasticité du joint d'étanchéité du corps de vanne et du papillon influent également sur sa durée de vie.
2.2 Rigidité
La rigidité est un aspect important dans la conception des vannes papillon, qui est liée à des facteurs tels que les plaques papillon, les axes de vanne et les raccords.
La rigidité est un aspect important dans la conception des vannes papillon, qui est liée à des facteurs tels que les plaques papillon, les axes de vanne et les raccords.
(1) Dimensionnement de l'arbre de vanne : Le dimensionnement de l'arbre de vanne est spécifié dans la norme AWWA C504. Si le dimensionnement de l'arbre ne répond pas aux exigences, il peut en résulter une rigidité insuffisante, des fuites d'étanchéité inverses et un couple d'ouverture important. La rigidité de l'arbre est inversement proportionnelle à EI (1/EI) ; par conséquent, pour améliorer la rigidité et réduire les problèmes de déformation, il convient d'augmenter EI. E représente le module d'élasticité. Généralement, les différences entre les aciers sont faibles et le matériau choisi a peu d'influence sur la rigidité. I représente le moment d'inertie et est lié à la section de l'arbre. Le dimensionnement de l'arbre de vanne est généralement calculé en fonction de la combinaison de la flexion et de la torsion. Il dépend non seulement du couple, mais surtout du moment de flexion. En particulier, le moment de flexion d'une vanne papillon de grand diamètre est bien supérieur au couple.
(2) Coordination de l'alésage de l'arbre. L'ancienne version de la norme AWWA C504 stipule que l'arbre de la vanne papillon est un arbre droit. Après la version de 1980, il a été proposé de le réaliser en deux arbres courts. Conformément aux normes AWWA C504 et GB12238, la longueur d'encastrement de l'arbre doit être de 1,5d. L'écart (valeur C) entre le bord du corps de la vanne et l'extrémité d'appui du papillon, dans le sens axial de la vanne papillon japonaise, est spécifié. Cet écart est généralement lié au diamètre et se situe entre 25 et 45 mm. Il permet de minimiser la distance entre les supports de l'arbre (valeur C), réduisant ainsi le moment de flexion et la déformation de l'arbre.
(3) Structure en forme de papillon : La structure d'une plaque en forme de papillon est directement liée à sa rigidité. C'est pourquoi, outre la forme de plaque plane, on la réalise généralement sous forme de pot ou de treillis. En résumé, l'objectif est d'augmenter le moment d'inertie de la section afin d'accroître sa rigidité.
(4) Structure du corps de vanne : La conception du corps de vanne papillon de grand diamètre présente également des problèmes de rigidité. Généralement, on trouve des nervures annulaires et des nervures transversales. En réalité, les nervures transversales augmentent la stabilité et leur nombre doit être limité. Les nervures annulaires sont prédominantes. L'ajout de nervures en forme de ∩ améliore la rigidité, mais pose un problème de facilité de fabrication.
2.3 Roulements autolubrifiants
La majeure partie, voire la totalité, de la pression du fluide agissant sur le papillon (à clapet inverse) est transmise au palier par l'arbre, ce qui confère à ce dernier un rôle primordial. Certaines vannes papillon étrangères sont légères et maniables, et les modèles de petit diamètre peuvent être actionnés d'un seul doigt, tandis que certaines vannes papillon chinoises sont lourdes. Outre la coaxialité, la symétrie, la précision d'usinage, la finition et la qualité du joint, la lubrification du matériau de la douille est un facteur essentiel. La norme AWWA C504 préconise l'utilisation d'un matériau autolubrifiant pour la douille d'arbre ou le palier installé dans le corps de la vanne. La douille d'arbre doit en effet réduire le frottement, lubrifier et prévenir la corrosion. Sans douille d'arbre, même avec un arbre en acier inoxydable, le corps de la vanne risque de rouiller et de présenter des problèmes d'adhérence. L'utilisation de bagues permet également d'accroître la rigidité.
La majeure partie, voire la totalité, de la pression du fluide agissant sur le papillon (à clapet inverse) est transmise au palier par l'arbre, ce qui confère à ce dernier un rôle primordial. Certaines vannes papillon étrangères sont légères et maniables, et les modèles de petit diamètre peuvent être actionnés d'un seul doigt, tandis que certaines vannes papillon chinoises sont lourdes. Outre la coaxialité, la symétrie, la précision d'usinage, la finition et la qualité du joint, la lubrification du matériau de la douille est un facteur essentiel. La norme AWWA C504 préconise l'utilisation d'un matériau autolubrifiant pour la douille d'arbre ou le palier installé dans le corps de la vanne. La douille d'arbre doit en effet réduire le frottement, lubrifier et prévenir la corrosion. Sans douille d'arbre, même avec un arbre en acier inoxydable, le corps de la vanne risque de rouiller et de présenter des problèmes d'adhérence. L'utilisation de bagues permet également d'accroître la rigidité.
2.4 Liaison de l'arbre et du plateau papillon
Sur les vannes papillon de petit diamètre, l'arbre et le papillon sont de préférence assemblés par clavette ou cannelure ; un assemblage par arbre polygonal ou par goupille peut également être utilisé. Sur les vannes papillon de grand diamètre, l'arbre et le papillon sont généralement assemblés par clavette ou goupille conique. Actuellement, l'assemblage par goupille est plus fréquent. Or, la goupille de liaison est sujette à la détérioration en conditions de fonctionnement difficiles, principalement pour des raisons de fabrication. Il convient notamment d'être vigilant quant à la précision de l'assemblage, au dimensionnement inadapté de la goupille, à sa dureté insuffisante ou au choix du matériau. Sur les vannes papillon de grand diamètre, l'arbre et le papillon peuvent être assemblés par une méthode spécifique.
Sur les vannes papillon de petit diamètre, l'arbre et le papillon sont de préférence assemblés par clavette ou cannelure ; un assemblage par arbre polygonal ou par goupille peut également être utilisé. Sur les vannes papillon de grand diamètre, l'arbre et le papillon sont généralement assemblés par clavette ou goupille conique. Actuellement, l'assemblage par goupille est plus fréquent. Or, la goupille de liaison est sujette à la détérioration en conditions de fonctionnement difficiles, principalement pour des raisons de fabrication. Il convient notamment d'être vigilant quant à la précision de l'assemblage, au dimensionnement inadapté de la goupille, à sa dureté insuffisante ou au choix du matériau. Sur les vannes papillon de grand diamètre, l'arbre et le papillon peuvent être assemblés par une méthode spécifique.
2,5 Longueur de la structure
La longueur de la structure des vannes papillon est parfois réduite pour les séries courtes, mais cette approche doit être menée avec précaution. En effet, une longueur trop faible peut compromettre la résistance de la vanne. Les normes internationales définissent la longueur de structure des vannes papillon à brides des séries courtes, mais il est impératif de ne pas réduire celle des vannes haute pression, sous peine de problèmes, notamment pour les matériaux fragiles comme la fonte.
La longueur de la structure des vannes papillon est parfois réduite pour les séries courtes, mais cette approche doit être menée avec précaution. En effet, une longueur trop faible peut compromettre la résistance de la vanne. Les normes internationales définissent la longueur de structure des vannes papillon à brides des séries courtes, mais il est impératif de ne pas réduire celle des vannes haute pression, sous peine de problèmes, notamment pour les matériaux fragiles comme la fonte.
Nortech est l'un des principaux fabricants de vannes industrielles en Chine et possède la certification de qualité ISO9001.
Date de publication : 20 août 2021