1. Qu'est-ce qu'une vanne papillon pneumatique ?
A vanne papillon pneumatiqueUne vanne quart de tour est utilisée pour réguler ou isoler le débit d'un fluide dans une canalisation. Elle se compose d'un disque circulaire (souvent appelé « disque ») monté sur une tige qui tourne à l'intérieur du corps de la vanne. Le terme « pneumatique » fait référence au mécanisme d'actionnement, qui utilise de l'air comprimé pour actionner la vanne, permettant ainsi une commande à distance ou automatisée.
Une vanne papillon pneumatique peut être divisée en deux composants clés : l’actionneur pneumatique et la vanne papillon.
Corps de vanne papillon : Il se compose du corps de la vanne, du disque, de la tige et du siège. Le disque tourne autour de la tige pour ouvrir et fermer la vanne.
• Actionneur pneumatique : utilise l'air comprimé comme source d'énergie, entraînant un piston ou une palette pour produire un mouvement linéaire ou rotatif.
Composants clés
*Vanne papillon :
- Corps de vanne : Le boîtier qui abrite le disque et se raccorde au tuyau.
- Disque : Plaque plate ou légèrement surélevée servant à réguler le débit. Lorsqu'il est maintenu parallèlement au sens du flux, le clapet s'ouvre ; lorsqu'il est maintenu perpendiculairement, il se ferme.
- Tige : La tige reliée au disque qui transmet la force de rotation de l'actionneur.
- Joints et sièges : Assurer une étanchéité parfaite et éviter les fuites.
*Actionneur
- Actionneur pneumatique : généralement de type piston ou membrane, il convertit la pression de l’air en mouvement mécanique. Il peut être à double effet (pression d’air pour l’ouverture et la fermeture) ou à simple effet (air comprimé dans un sens, ressort pour le retour).
2. Principe de fonctionnement
Le fonctionnement d'une vanne papillon pneumatique repose essentiellement sur un processus en chaîne d'« actionnement par air comprimé ».→actionnement de l'actionneur→« Rotation du disque pour contrôler le flux. » En termes simples, l'énergie pneumatique (air comprimé) est convertie en mouvement mécanique rotatif pour positionner le disque.
2.1. Processus d'actionnement :
- De l'air comprimé provenant d'une source externe (telle qu'un compresseur ou un système de contrôle) est fourni à l'actionneur pneumatique.
Dans un actionneur à double effet, l'air pénètre par un orifice pour faire tourner la tige de la vanne dans le sens horaire (c'est-à-dire pour ouvrir la vanne), et par l'autre orifice pour la faire tourner dans le sens antihoraire. Ceci génère un mouvement linéaire dans le piston ou le diaphragme, qui est converti en une rotation de 90 degrés par un mécanisme à crémaillère ou à levier.
- Dans un actionneur à simple effet, la pression de l'air pousse le piston contre le ressort pour ouvrir la vanne, et la libération de l'air permet au ressort de la fermer automatiquement (conception à sécurité intégrée).
2.2. Fonctionnement de la vanne :
- Lorsque l'actionneur fait tourner la tige de la vanne, le disque tourne à l'intérieur du corps de la vanne.
- Position ouverte : Le disque est parallèle au sens d’écoulement, minimisant la résistance et permettant un débit maximal dans la canalisation. - Position fermée : Le disque pivote de 90 degrés, perpendiculairement à l’écoulement, bloquant le passage et assurant l’étanchéité contre le siège.
- La position intermédiaire permet de réguler le débit, bien que les vannes papillon soient plus adaptées à un fonctionnement marche/arrêt qu'à une régulation précise en raison de leurs caractéristiques d'écoulement non linéaires.
2.3. Contrôle et retour d'information :
- L'actionneur est généralement associé à une électrovanne ou à un positionneur pour un contrôle précis via des signaux électriques.
- Un capteur peut fournir un retour d'information sur la position de la vanne afin de garantir un fonctionnement fiable dans les systèmes automatisés.
3. Acteurs à simple et à double action
3.1 Actionneur à double effet (sans rappel par ressort)
L'actionneur comporte deux chambres à piston opposées. L'air comprimé est commandé par une électrovanne, qui alterne entre les chambres « ouverture » et « fermeture ».
Lorsque de l'air comprimé pénètre dans la chambre d'« ouverture », il pousse le piston, ce qui provoque la rotation de la tige de la vanne dans le sens horaire (ou antihoraire, selon la conception), ce qui à son tour fait tourner le disque pour ouvrir la canalisation.
Lorsque de l'air comprimé pénètre dans la chambre de fermeture, il pousse le piston dans le sens inverse, ce qui entraîne la rotation du disque dans le sens antihoraire et la fermeture de la canalisation. Caractéristiques : En cas de perte d'air comprimé, le disque reste dans sa position actuelle (système de sécurité intégré).
3.2 Actionneur simple effet (avec rappel par ressort)
L'actionneur ne possède qu'une seule chambre d'entrée d'air, avec un ressort de rappel de l'autre côté :
Lorsque l'air circule : L'air comprimé pénètre dans la chambre d'admission, surmontant la force du ressort pour pousser le piston, ce qui provoque la rotation du disque en position « ouverte » ou « fermée » ;
En cas de perte d'air : la force du ressort est relâchée, repoussant le piston et ramenant le disque à sa position de sécurité prédéfinie (généralement fermée, mais peut également être conçue pour être ouverte).
Caractéristiques : Il est doté d'une fonction de sécurité intégrée et convient aux applications nécessitant des mesures de sécurité, telles que celles impliquant des milieux inflammables, explosifs et toxiques.
4. Avantages
vannes papillon pneumatiquessont adaptées à un fonctionnement rapide, ne nécessitant généralement qu'un quart de tour, ce qui les rend adaptées à des secteurs tels que le traitement de l'eau, le CVC et le traitement chimique.
- Temps de réponse rapide grâce à l'actionnement pneumatique.
- Faibles coûts et maintenance simplifiée par rapport aux alternatives électriques ou hydrauliques.
- Conception compacte et légère.