Vanne

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Vanne (homonymie).
Vanne à passage direct
Vanne papillon
Schéma TI d'une vanne

Une vanne est un dispositif qui sert à arrêter ou modifier le débit d'un fluide liquide, gazeux, pulvérulent ou multiphasique, en milieu libre (canal) ou en milieu fermé (canalisation)

Autrefois le terme désignait, en termes de charpenterie, une porte mobile, posée verticalement entre deux coulisses, qui servait à retenir et lâcher les eaux d'une écluse ou d'un étang[1]. L'équivalent anglo-saxon est le mot valve[2], dont le sens est plus général puisqu'il recouvre les traductions de valve, vanne et soupape en français.

Le terme synonyme de robinet est parfois utilisé pour des appareils de petites dimensions, montés sur des canalisations.

Constitution d'une vanne[modifier | modifier le code]

Toutes les vannes sont constituées des différentes parties fonctionnelles suivantes :

  • Corps (body en anglais).
  • Coiffe ou bonnet (bonnet en anglais).
  • Voie ou passage (port en anglais).
  • Portée ou siège (seat en anglais).
  • Axe ou tige (stem en anglais).
  • Opercule, obturateur ou rotor, tels que : boisseau, papillon, guillotine, sphère ou boule,... (disc, rotor ou valve member en anglais), appelé tablier lorsque la vanne est plate.
  • Volant ou actionneur (actuator en anglais) : élément extérieur à la vanne stricto sensu, qui permet de manœuvrer celle-ci.

Caractéristiques des vannes[modifier | modifier le code]

pour définir une vanne, il est nécessaire de connaître les éléments suivants

  • Type de vanne (à opercule, à soupape, à papillon, etc...)
  • La pression nominale de conception (généralement standardisée par des normes -DIN ou ANSI-)
  • Le raccordement (à visser, à brides, à souder)
  • La matière (en fonction du fluide, en raison de la compatibilité des matériaux et du fluide)
  • L'actionnement (manuel ou motorisé)
  • La norme de construction (qui définira les encombrements, le dimensionnement des brides éventuelles)

Catégories de vannes[modifier | modifier le code]

Série de vannes guillotines à commande pneumatique installées sur une canalisation à vendange

On peut séparer les vannes entre différentes catégories, selon leurs caractéristiques :

  • la taille : depuis le petit robinet jusqu'à la très grosse vanne de régulation du débit d'eau dans une centrale hydroélectrique ;
  • la fonction : régulation de débit, purge, arrêt, etc. ;
  • le principe d'obstacle au débit : le papillon, l'opercule, le boisseau conique, le boisseau sphérique, le trois-voies, la guillotine, etc. ;
  • le système de commande : manuelle, électrique (on parle alors d'électrovanne), hydraulique, pneumatique, etc.

En particulier, les principaux types de vannes sont

  1. vanne à opercule ou à passage direct
  2. vanne à clapet ou robinet à soupape
  3. vanne à boule ou à boisseau sphérique
  4. vanne à boisseau conique
  5. vanne papillon
  6. vanne guillotine
  7. vanne à piston
  8. vanne à cage
  9. vanne à membrane
  10. vannes spéciales

Vanne à opercule ou à passage direct[modifier | modifier le code]

Vanne à opercule - grand diamètre

Ce type de robinet arrête le débit et isole la tuyauterie en aval. L'obturateur est à siège oblique opercule monobloc, siège oblique opercule flexible, siège oblique double opercule ou sièges parallèle. Le chapeau est à tige montante, à tige fixe à filet intérieur ou à tige coulissante à levier.

Le volant est fixé sur la tige qui se déplace avec celui-ci, ou fileté avec la tige qui monte à l'intérieur du volant fixe, ou l'opercule se déplace sur le filet extérieur de la tige qui est fixe. L'on dira "à tige montante".

Robinet à soupape ou à clapet[modifier | modifier le code]

Diagramme d'un robinet à soupape

Ce type de vanne dévie le fluide vers un clapet qui en contrôle le débit. Contrairement à la plupart des vannes, le robinet à soupape est particulièrement adaptée à la régulation de débit des fluides. La régulation est d'autant plus fine que la forme du clapet (souvent parabolique) est profilée. Le débit peut être directement proportionnel à l'ouverture de la vanne. Les principaux inconvénients sont la perte de charge, et l'encombrement.

Comme pour la vanne à opercule, le robinet à soupape est actionné par un volant et une tige montante ou non. Par assurer la régulation, ce type de vanne est souvent actionné par un moteur pneumatique à membrane pour effectuer de la régulation automatique de débit.

Vanne à boisseau[modifier | modifier le code]

Vanne à boisseau sphérique, ou « à boule »[modifier | modifier le code]

Opercule de la vanne à boule ou boisseau sphérique

La vanne à boisseau sphérique (ball valve en anglais) est équipée d'une sphère percée d'un trou généralement de même diamètre que l'alésage de la vanne. Elle présente l'avantage d'être manoeuvrable rapidement, en tournant le levier de manœuvre d'un quart de tour seulement. Elle est utilisée communément pour des fluides "propres" eau, gaz, pétrole, etc... à l'exception des fluides chargés, ou de la vapeur (sauf configuration spéciale).

La vanne à boisseau sphérique est utilisée dans les installations de chauffage central ou d'eau sanitaire. C'est surtout une vanne d'arrêt, pour couper la circulation de l'eau dans une partie du circuit. Le bouchon à tête hexagonale peut être remplacé par un petit robinet de purge pour vidanger la tuyauterie que la vanne a isolée.

Vanne à boisseau sphérique ou boule (section)

On distingue la vanne à boule flottante (maintenue seulement par la tige de manœuvre et les sièges) de la vanne à boule arbrée, maintenue en place par un axe à la partie inférieure. Cette configuration se retrouve principalement dans le cas des hautes pressions.

Par ailleurs, les corps de vanne à boule peuvent se présenter sous la forme de

  • corps monobloc (1 pièce)
  • corps 2 pièces (deux coquilles boulonnées entre elles enferment la boule)
  • corps 3 pièces (la partie centrale est serrée par des tirants fixés sur les extrémités
  • corps soudé (entièrement soudé, pour limiter les risques de fuite - applications sous marines)

Vannes (ou robinets) multivoies à boisseau[modifier | modifier le code]

Figure 1 :
Vannes à boisseau de 2 à 4 voies
  • Vue du haut à gauche : robinet 2 voies ;
  • vue du haut à droite : robinet 3 voies en « L » ;
  • vue du bas à gauche : robinet 3 voies en « T » (pour préciser et distinguer du cas précédent).

Les voies sont en effet les passages possibles que peut emprunter le fluide pour entrer ou sortir du corps

Vanne à boisseau conique[modifier | modifier le code]

Il s'agit vraisemblablement du premier type de vanne qui ait existé (on le retrouve entre autres sur les canalisations des cités romaines). Le principe est le même que celui de la vanne à boule, mais l'opercule est constitué d'un cône percé. Ce boisseau peut être inversé (base en bas) ou pas selon l'application. L'étanchéité au niveau du corps se fait par une injection de graisse sous pression, ou par une chemise en téflon (entre le corps de la vanne et le tronc de cône).

Vanne papillon[modifier | modifier le code]

Vanne papillon avec actionneur

La vanne « papillon » est utilisée pour la tuyauterie de diamètre 2 pouces (50 mm) et plus. Elle se présente sous le format « gaufré » et le format à brides.

Le format gaufré s'installe entre deux brides qui servent de fixation. Ce type de vanne papillon sert principalement à arrêter le débit du fluide circulant dans la tuyauterie. Comme elle est située entre deux brides, on ne peut enlever ce type de vanne sans avoir vidé toute la tuyauterie.

Le format à brides à le même usage que la précédente avec la caractéristique qu'on peut enlever la tuyauterie en aval de la vanne papillon sans vider la tuyauterie qui est en amont, après avoir fermé la vanne.

Pour les petits diamètres, les vannes papillons peuvent être actionnées au moyen de levier (de 2 1/2 à 4 pouces "63.5 à 100 mm"). Pour les gros diamètres ( 8 pouces "200 mm" ou plus), un actionneur à volant avec engrenage démultiplicateur s'avère nécessaire à cause des efforts requis pour la manœuvre. L'actionneur peut être aussi manuel/pneumatique ou manuel/électrique.

Contrairement au robinet / vanne dont la position doit être ouverte ou fermée, la vanne papillon peut servir au contrôle de débit grâce à la turbulence qu'elle provoque quand elle est positionnée plus ou moins ouverte, à la différence des vannes qui n'offrent un contrôle de débit que lorsqu'elles sont presque fermées.

Vanne guillotine[modifier | modifier le code]

(A compléter)

Vanne à piston[modifier | modifier le code]

(A compléter)

Vanne à cage[modifier | modifier le code]

(A compléter)

Vanne à membrane[modifier | modifier le code]

(A compléter)

Vannes spéciales[modifier | modifier le code]

Vannes tous fluides[modifier | modifier le code]

Dans les applications d'automatisme, les vannes tous fluides se distinguent par les caractéristiques suivantes : contrôle des fluides, fluides conventionnels, pour air sec, pour l'air et l'eau, vannes 2/2 à commande directe, vannes pour application haute pureté, pompes de process, positionneur électro-pneumatique.

Vanne-secteur, ou vanne-segment[modifier | modifier le code]

Une vanne-secteur (ou vanne secteur, et également appelée vanne-segment) est constituée d'un segment de cylindre pouvant pivoter sur son axe. Elle est souvent utilisée au pied des barrages hydrauliques, car sa forme permet de transmettre les efforts dus à la pression du fluide sur sa surface sur l'axe du cylindre, rendant ainsi l'effort nécessaire à sa manœuvre peu sensible à cette pression.

Vanne levante[modifier | modifier le code]

Une vanne levante est une vanne constituée d'un obturateur plat, maintenu en position fermée par la force de pesanteur, et qu'il suffit de soulever pour passer en position ouverte.

Vanne plongeante[modifier | modifier le code]

La vanne plongeante est un type de vanne souvent utilisé pour les roues à aubes.

Vannes selon leur utilisation[modifier | modifier le code]

La vannelle, vantelle, ou encore ventelle, peut désigner une petite vanne destinée à remplir ou à vider le sas d'une écluse, ou une petite valve destinée à régler le débit d'une conduite.

La vanne de décharge est une vanne destinée à éliminer un excédent d'eau.

La vanne de chasse sert à vider complètement un réservoir.

La vanne de compensation sert à ajuster la différence de pression entre deux compartiments, souvent de l'air sous pression et l'air extérieur.

La vanne de garde est une vanne de sécurité destinée à isoler un dispositif normalement alimenté en fluide de sa conduite d'alimentation, pour l'entretien du dispositif ou en cas d'incident.

Les vannes d'amont et les vannes d'aval permettent respectivement de remplir et de vider une écluse afin d'équilibrer le niveau d'eau, respectivement avec le niveau avant les portes d'amont (côté où le canal est plus profond, donc de remplir l'écluse) et avec le niveau après les portes d'aval (où le canal est moins profond).

La vanne police est une vanne 1/4 de tour permettant la fermeture rapide des tuyauteries de petits et moyens diamètres. Principalement utilisée pour le gaz, elle porte ce nom car autrefois seule la police avait la grosse clé nécessaire pour les manipuler.

Ces dernières appellations peuvent également être appliquées pour les vannes servant à l'isolation des pompes, la vanne d'amont étant à l'aspiration de la pompe, et la vanne d'aval étant celle située au refoulement.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

D'autres vannes destinées à des utilisations particulières sont également désignées par des noms spécifiques : vanne de déversement, vanne d'irrigation, vanne de prise d'eau, vanne d'aspirateur, etc.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Morisot J.M., Tableaux détaillés des prix de tous les ouvrages du bâtiment (charpente), Carilian, 181
  2. (en) Valve - article de Wikipedia