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On recense les premiers appareils de robinetterie dès l'ère romaine, de technologie "quart de tour" à obturateur cylindrique ou conique, fabriqués en plomb ou en bronze. La révolution industrielle a provoqué un développement des besoins quantitatifs et techniques et a abouti aux modèles les plus connus aujourd'hui et dont la conception remonte à la seconde moitié du 20ème siècle.
Avec le temps, les termes de vanne et de robinet tendent à se confondre (les anglo-saxons utilisent le terme commun de valve) et à désigner des appareils de différentes dimensions et fonctions.
Le terme vanne tend à désigner des appareils de dimension importante, dont la fonction est l'arrêt (la fermeture), quand le robinet a plutôt une connotation de petite dimension et une capacité de réglage du débit.
Aujourd'hui, ces termes sont employés indifféremment pour désigner les mêmes appareils.
Le nombre de modèles de robinetterie existant est impossible à lister intégralement, néanmoins on peut les classer par familles suivant leur mode de commande :
La rotation de l'axe de commande du robinet, généralement sur 90°, permet de passer de l'état passant à l'état étanche et vice-versa, dans le sens horaire en fermeture et anti-horaire pour l'ouverture.
On cite notamment :
Également appelée robinet à boisseau sphérique, vanne à bille, vanne à boule, etc… ce modèle très répandu existe dans une grande variété d'exécutions :
Sur le principe des papillons de carburateur, ce modèle est développé depuis les années 70' et décliné dans de nombreuses versions :
La vanne à boisseau conique dont la conception très ancienne est encore utilisée aujourd'hui pour la construction de vannes métal/métal sans zone de rétention. On l'utilise également en version revêtue intérieur dans le domaine de la chimie.
La vanne à boisseau cylindrique est réservée à quelques applications telles que l'hydraulique haute pression.
La commande d'ouverture ou de fermeture de la vanne est obtenue par la rotation d'un volant de commande, sur un ou plusieurs tours. Il est à noter que la position de la commande (volant) ne permet pas de déterminer l'état ouvert ou fermé de la vanne. Bien que postérieur au quart de tour (connu à l'ère romaine puis oublié), ce type de commande, basé sur le principe de la vis, a longtemps été le seul utilisé avant le 20ème siècle.
Les modèles à commande multi-tours constituent encore aujourd'hui une grande part du marché en raison de la multiplicité des modèles existants.
La vanne à guillotine est dérivée de la vanne murale, elle-même à l'origine du vocable "vanne". Le volant de manœuvre comporte un écrou qui se visse sur une vis solidaire de l'obturateur (pelle) et la fait glisser dans le corps pour ouvrir ou fermer le passage. Ce type de vanne, assez rustique, convient à de nombreuses applications sur fluides chargés (boues) mais il convient de s'assurer qu'il ne peut pas se constituer une rétention susceptible d'empêcher son fonctionnement.
Disponible en version unidirectionnelle (standard) mais également bi-directionnelle.
Son obturateur est constitué d'une forme conique qui vient s’emboîter dans un siège : c'est la vanne de réglage par excellence en raison de la progressivité de son passage. Elle est déconseillée sur les fluides chargés en raison de son passage indirect.
Très utilisée en réglage et en régulation, ce modèle est couramment motorisé, en électrique comme en pneumatique, et adapté à la commande proportionnelle.
On la connaît dans ses déclinaisons acier (PN40, 150, 300 et 600Lbs) mais également en fonte GS (PN16).
Généralement en acier ou en inox et disponible pour des pressions élevées, elle permet de réaliser des micro-réglages de débit, du ¼" au 2".
Construite en bronze ou en inox, elle est appréciée sur les fluides chargés en raison de son absence de zone de rétention isolée de la tuyauterie, permettant un nettoyage en place (NEP) efficace.
Elle existe en version manuelle (réglage) et pneumatique.
Également appelée vanne à passage direct, ou à siège oblique, elle est largement utilisée encore dans le domaine de l'eau. Son principe est similaire à celui d'une vanne à guillotine, mais dans un corps compact que l'on peut installer comme une vanne à soupape ou à sphère.
La version lourde, en acier haute pression, est répandue dans le domaine pétrolier en raccordements à brides ANSI, en taraudages NPT ou à souder SW. Ce modèle est particulièrement adapté aux services haute pression et haute température (425°C)
Similaire à la vanne à passage direct, son obturateur est constitué de deux parties compensées par un ressort entre elles qui assure l'étanchéité sur les sièges métal.
Très utilisée sur la vapeur, son obturateur de forme cylindrique coulisse à l'intérieur d'une "lanterne", un fourreau percé d'orifices par là où passe le fluide.
Le plus souvent fabriquée en inox ou en matériaux synthétiques, son obturateur est constitué d'une membrane élastomère déformable appliquée sur la surface interne du corps de la vanne. Elle existe en version manuelle ou pneumatique.
Particulièrement appréciée pour son absence de zone de rétention et sa capacité à fonctionner sur des fluides pâteux ou chargés, elle est très employée dans les domaines alimentaires et pharmaceutiques.
La commande d'ouverture ou de fermeture ne peut pas être réalisée manuellement et nécessite une énergie extérieure, électrique, pneumatique ou hydraulique.
Ce type de vanne est couramment piloté par des systèmes de commande déportés, il est largement employé dans des installations industrielles automatisées où la fréquence des manœuvres est élevée. Parmi les plus courantes :
De nombreux modèles d'électrovannes existent dont le plus courant est à membrane, qui se décline en de nombreuses versions de construction (laiton, inox, PVC, PPG, PVDF), d'étanchéité (NBR, EPDM, FPM, PTFE), de fonction (NF, NO), de tension et d'applications (avec / sans pression différentielle).
La commande est réalisée par un électro-aimant qui agit sur l'obturateur, de manière directe ou indirecte. Le rappel hors tension est assuré par un ressort.
Cousine du modèle à commande manuelle multi-tours, celle-ci est équipée d'un actionneur pneumatique.
Déclinée principalement en bronze et en inox, c'est un modèle particulièrement apprécié pour son endurance aux fréquences de manœuvre élevées et sa compatibilité sur les fluides chargés ou pâteux et sur la vapeur.
C'est un modèle très répandu dans les systèmes de conditionnement où son nombre de cycles de manœuvres et un gage de longévité.
Ces vannes sont constituées d'un corps à brides ou d'un corps taraudé, et sont équipées d'un manchon élastomère. La mise en pression pneumatique du corps provoque l'écrasement du manchon qui obture alors le passage.
Les matériaux d’exécution, pour le corps comme pour le manchon, peuvent être très divers. Ce modèle, dont le passage est intégral et direct, sans zone de rétention, est très utilisé sur les pulvérulents (klinkers de ciment) avec un manchon en nitrile carboxyle.
L'ouverture ou la fermeture est provoquée par le fluide, sa pression, son état... Ce type de vanne autonome réagit automatiquement aux conditions de service (pression, température, état) suivant un pré-réglage et indépendamment d'actions humaines :
Également appelées soupapes de sûreté, elles protègent les équipements contre des surpressions accidentelles.
Le tarage de la pression d'ouverture est effectué et plombé en usine, par le réglage de la force d'un ressort. L'utilisateur ne peut pas intervenir sur ce tarage.
En cas de surpression, la soupape s'ouvre pour évacuer le fluide en quantité suffisante pour faire baisser la pression, et garantir l'intégrité de l'installation.
Ces appareils ont pour fonction de réguler la pression, en amont ou en aval, par l'ouverture relative du passage, en induisant une perte de charge réglable par l'utilisateur.
Le principe de fonctionnement consiste à opposer à la pression du fluide la force d'un ressort et de maintenir l'équilibre de la pression obtenue, indépendamment des variations de débit.
Afin de n'autoriser l'écoulement du fluide que dans un seul sens et d'éviter que des fluides souillés, par exemple, ne refluent et se mélangent au fluide process en raison d'une pression plus élevée, on installe des clapets anti-retour qui se ferment lorsque la pression aval est supérieure à la pression amont.
Pour la gestion de niveau de réservoirs, le robinet à flotteur permet de fermer l'alimentation de remplissage lorsque le niveau maximum est atteint. C'est le principe des robinets de toilettes.
Ce type de robinet existe en version directe (le flotteur est solidaire du robinet) ou déportée (le robinet à flotteur pilote une vanne distante).
Disponibles sous de multiples formes et pour de nombreuses applications, les purgeurs servent à séparer et évacuer des éléments indésirables dans les fluides :
Les informations communiquées dans ce document ne sont pas exhaustives, elles correspondent aux généralités du domaine. Pour compléter ces informations, on peut examiner :
Article rédigé par Philippe DEQUÉKER, Spécialiste de la robinetterie industrielle
