La vanne à boisseau sphérique et la vanne papillon s'ouvrent et se ferment toutes deux d'un quart de tour. Sur un circuit d'eau de mer (prise d'eau, refroidissement, incendie, ballast), elles ne rendent pourtant pas le même service. Le choix dépend du diamètre, de la fonction (arrêt ou réglage), du montage, des matières et, à bord d'un navire, des règles qui s'appliquent.
Deux principes, un quart de tour
La vanne à boisseau sphérique
On l'appelle aussi vanne à bille, vanne à sphère ou robinet à tournant sphérique. Une sphère percée tourne entre deux sièges. Le manuel de mécanique du département américain de l'Énergie (DOE) lui reconnaît une manœuvre rapide, un faible encombrement et une étanchéité serrée obtenue avec un faible couple. En version à passage intégral, l'alésage de la sphère est égal au diamètre intérieur du tuyau : l'eau passe sans obstacle.
Sa limite : elle règle mal un débit. Entrouverte, la partie exposée du siège s'use vite sous le jet (DOE).
La vanne papillon
Un disque, à peu près du diamètre intérieur du tuyau, pivote sur un axe au milieu de l'écoulement. Le DOE souligne ses gains de poids, d'encombrement et de coût, surtout dans les grands diamètres, et son aptitude aux grands débits sous pression relativement basse. Elle peut être bloquée en position intermédiaire pour régler un débit. En contrepartie, le disque reste dans l'écoulement, même grand ouvert.
Les critères de choix sur un circuit d'eau de mer
Le diamètre
Au catalogue, les vannes à boisseau sphérique vont du DN6 au DN300, les vannes papillon du DN25 au DN1000. Sous le DN25, la vanne à boisseau sphérique filetée est donc la seule des deux : c'est elle que l'on visse sur un petit passe-coque. Dans les grands diamètres, une vanne à sphère à brides devient lourde et encombrante, et la vanne papillon prend l'avantage (DOE).
Arrêt ou réglage du débit
Pour isoler un filtre, une pompe ou une prise d'eau, les deux conviennent. Pour régler un débit, préférez la vanne papillon, manœuvrée par levier cranté, réducteur à volant ou actionneur. Les réducteurs et actionneurs se fixent sur une platine normalisée par l'ISO 5211 (F05, F07, F10…), indiquée sur les fiches.
Le montage : wafer, lug ou à brides
- Wafer : la vanne est serrée entre deux brides. C'est le montage le plus économique, mais il faut une bride de chaque côté : une vanne wafer seule ne peut pas fermer une fin de ligne (A-T Controls).
- Lug, ou à oreilles taraudées : chaque bride est boulonnée sur la vanne. On peut alors démonter la tuyauterie en aval en gardant l'amont sous pression, dans la limite donnée par le fabricant.
- À brides (doubles brides) : la solution la plus rigide, et la plus lourde.
Les vannes à boisseau sphérique existent en version filetée, à brides et wafer.
La pression
La pression nominale (PN) de la vanne doit couvrir celle du circuit. Au catalogue, les vannes papillon vont du PN6 au PN16 (et ANSI 150) ; une partie des vannes à boisseau sphérique monte au PN40 et au-delà.
Les matières et les joints
En eau de mer, la matière se choisit avec soin : voir notre guide Bronze, laiton, inox 316 ou cupronickel. La Copper Development Association conseille des vannes en alliage cuivreux dans une tuyauterie en alliage cuivreux, et déconseille les vannes ferreuses non protégées dans ces circuits. Sur les vannes papillon du catalogue, le papillon est le plus souvent en bronze d'aluminium ; sur les modèles ECON, le corps est en fonte ductile (fiche 5820). Les vannes à boisseau sphérique existent notamment en bronze, en inox et en laiton DZR.
Le joint compte autant que le métal. Selon le manuel des joints toriques de Parker, l'EPDM supporte l'eau chaude et la vapeur mais pas les huiles minérales ni les carburants, tandis que le NBR (nitrile) résiste aux huiles minérales et au gazole. Sur un circuit où des hydrocarbures peuvent passer, comme l'assèchement des cales, le NBR est le choix logique.
À bord d'un navire : ce que disent les règles
Sur un navire soumis à la Convention internationale sur les lignes de charge, les vannes et pièces de bordé des dalots, prises d'eau et rejets doivent être en acier, en bronze ou en un autre matériau ductile approuvé ; les vannes en fonte ordinaire ne sont pas admises (règle 22). Depuis le 1er janvier 2020, la règle II-1/12 de la Convention SOLAS (résolution MSC.421(98)) admet sur les navires de charge une vanne papillon sur les tuyaux qui traversent la cloison d'abordage, si elle est convenablement supportée par un siège ou des brides et manœuvrable au-dessus du pont de franc-bord.
La société de classification du navire valide le choix : voir notre guide sur les certificats 3.1, 3.2 et homologations et les vannes dont la fiche indique une homologation de type.
En résumé
| Critère | Vanne à boisseau sphérique | Vanne papillon |
|---|---|---|
| Diamètres au catalogue | DN6 à DN300 | DN25 à DN1000 |
| Fonction | Arrêt (tout ou rien) | Arrêt et réglage du débit |
| Vanne ouverte | Passage libre (version à passage intégral) | Disque dans l'écoulement |
| Grands diamètres | Lourde et encombrante | Légère et compacte |
| Montage | Fileté, à brides, wafer | Wafer, lug, à brides |
Questions fréquentes
Peut-on régler un débit avec une vanne à boisseau sphérique ?
Ce n'est pas recommandé : entrouverte, elle use son siège (DOE). Choisissez plutôt une vanne papillon ou une vanne de régulation.
Vanne à bille, vanne à sphère, vanne à boisseau sphérique : quelle différence ?
Aucune : ce sont trois noms du même appareil. « Vanne quart de tour » désigne aussi la vanne papillon.
Une vanne papillon wafer peut-elle fermer une fin de ligne ?
Non : elle a besoin d'une bride de chaque côté. Pour pouvoir démonter l'aval, prenez une vanne lug et vérifiez sur sa fiche la pression admise dans ce cas.
Quelle vanne monter sur un passe-coque ?
Le configurateur de prise d'eau de mer associe au passe-coque une vanne à boisseau sphérique femelle-femelle du même calibre, dans une matière compatible. Voir aussi notre guide Choisir une prise d'eau de mer et un passe-coque.
Sources
- U.S. Department of Energy, DOE Fundamentals Handbook — Mechanical Science, vol. 2 (DOE-HDBK-1018/2-93), module 4 « Valves », 1993 : energy.gov.
- A-T Controls, document technique DI00036 sur le service en fin de ligne (« dead-end service ») des vannes papillon : a-tcontrols.com.
- Copper Development Association, Seawater System Design: Guidelines (copie archivée le 14/12/2024) : web.archive.org.
- Parker Hannifin, Parker O-Ring Handbook (ORD 5700), § 2.2 « Basic O-Ring Elastomers » : discover.parker.com.
- OMI, Convention internationale sur les lignes de charge (1966, protocole de 1988), règle 22, texte reproduit par l'autorité maritime des Philippines : marina.gov.ph.
- OMI, SOLAS règle II-1/12 modifiée par la résolution MSC.421(98), bulletin des Bahamas publié par l'IRClass : irclass.org.
- ISO 5211:2026, Industrial valves — Part-turn actuator attachments : iso.org.