Qu'est-ce qu'un robinet à boisseau sphérique ?
Un robinet à boisseau sphérique est une vanne d’arrêt précise qui contrôle l'écoulement de liquides ou de gaz dans des tuyauteries par une rotation de 90° d'une bille percée à l'intérieur du corps. Cette conception permet une fermeture rapide et fiable, ce qui rend le robinet à boisseau sphérique particulièrement adapté à l'utilisation avec des milieux critiques tels que des substances inflammables ou toxiques.
Propriétés des robinets à boisseau sphérique
Les robinets à boisseau sphérique se composent du corps, de la bille d'arrêt (qui donne son nom à l'organe d'obturation), d'un arbre avec paliers et joints, du siège d'étanchéité de la bille et du levier manuel pour la manoeuvre. La bille d'arrêt est percée d'un alésage cylindrique et permet d'ouvrir ou de bloquer le passage par une rotation de 90°. Par conséquent, les robinets à boisseau sphérique peuvent être facilement et très rapidement ouverts ou fermés.
Les robinets à boisseau sphérique sont utilisés dans la tuyauterie pour le transport de liquides ou de gaz tels que l'eau, le pétrole, le gaz naturel, l'air comprimé, etc.
Comme ils coupent complètement l'écoulement, ils sont également privilégiés pour des fluides critiques, inflammables ou toxiques.
En raison de leur conception, les robinets à boisseau sphérique ne conviennent pas à la régulation du débit.
robinet à boisseau sphérique, monobloc,
passage réduit, étanchéité souple
Les robinets à boisseau sphérique se déclinent en plusieurs modèles et peuvent être distingués par les caractéristiques suivantes :
Taille de l'alésage de la bille
Ils sont classés en deux variantes selon la taille de leur alésage de la bille : alésage intégral ou réduit
Robinet à boisseau sphérique, passage intégral.
Passage intégral
Le passage intégral signifie que l'alésage de la bille a le même diamètre intérieur que la tuyauterie. Les pertes de charge sont extrêmement faibles dans ce cas.
Les robinets à boisseau sphérique à passage intégral permettent le passage d'un pig, ce qui signifie que la tuyauterie ou le système peut être entretenu à l'aide d'un dispositif spécial de nettoyage ou d'inspection (pig).
Diamètre réduit
Dans un diamètre réduit, l’alésage de la bille est plus petit que le diamètre intérieur de la tuyauterie, ce qui peut entraîner des pertes de charge importantes. Par conséquent, on les utilise spécifiquement dans des tuyauteries où la vitesse d'écoulement du fluide doit être augmentée (effet de jet).
robinet à boisseau sphérique, passage réduit.
Stockage de billes
robinet à boisseau sphérique,
bille flottante
Palier flottant
La plupart des robinets à boisseau sphérique sont utilisés avec une bille supportée de manière flottante. Dans ce cas, la bille est maintenue en position par les anneaux d'étanchéité disposés de part et d'autre. Ce principe simple permet une fabrication économique. Cependant, ce type d'appui n'est pas adapté aux hautes pressions.
Palier à goupille
La version avec bille guidée est plus élaborée à fabriquer. Ici, des goupilles sont fixées sur deux faces opposées de la bille, qui sont supportées dans le boîtier. Grâce à ce Palier à goupille, un seul joint est nécessaire. De plus, ces robinets à boisseau sphérique peuvent également être utilisés à des pressions de service (PS) plus élevées.
robinet à boisseau sphérique,
bille avec Palier à goupille
Type d'étanchéité de la bille
robinet à boisseau sphérique, à étanchéité souple
à étanchéité souple
Le robinet à boisseau sphérique « classique » est à étanchéité souple et, en raison de sa polyvalence, reste aujourd'hui le plus couramment utilisé. Les bagues d'étanchéité (de la bille) sont en matière plastique, principalement en PTFE. Les bagues d'étanchéité en PTFE conviennent à la plupart des liquides et gaz et peuvent être utilisées jusqu'à une température de +200 °C, selon l'additif, voire jusqu'à +260 °C.
Les robinets à boisseau sphérique à étanchéité souple ne conviennent pas aux milieux contenant des solides ni à des températures de service plus élevées.
Étanchéité métallique
Dans les applications avec des solides transportés ou à des températures de service plus élevées, on utilise des étanchéités à bille métalliques. Les anneaux d'étanchéité sont en acier inoxydable ou en d'autres aciers fortement alliés, dont certains sont en outre durcis. Les robinets à boisseau sphérique à étanchéité métallique conviennent pour des températures de service allant jusqu'à env. +650 °C.
robinet à boisseau sphérique, Étanchéité métallique,
passage intégral, supportée par un obturateur,
accès par le dessus
Types de raccordement
Les robinets à boisseau sphérique sont principalement fournis avec les types de raccordement suivants :
- Des deux côtés avec filetage intérieur / filetage femelle ou filetage extérieur / filetage mâle
- D'un côté avec filetage intérieur / filetage femelle – de l'autre côté avec filetage extérieur / filetage mâle
- Des deux côtés avec embouts à souder
- Des deux côtés avec brides
- Robinet à boisseau sphérique compact pour serrage entre deux brides
Des deux côtés avec filetage intérieur / filetage femelle
Des deux côtés avec filetage extérieur / filetage mâle
Conception compacte
Des deux côtés avec embouts à souder.
Des deux côtés avec brides.
Conception du boîtier
En ce qui concerne le boîtier, les types de conception suivants sont courants
Robinet à boisseau sphérique monobloc
Le boîtier ne comporte qu'un seul composant, le passage est réduit et seul un filetage intérieur est possible comme type de raccordement.
robinet à boisseau sphérique, boîtier monobloc
robinet à boisseau sphérique, boîtier en deux parties
Robinet à boisseau sphérique en deux parties
Les deux parties du boîtier sont vissées ensemble, conception avec passage intégral ou passage réduit, tous les types de raccordement sont possibles.
robinet à boisseau sphérique en 3 parties
Le robinet à boisseau sphérique se compose de trois parties (côté d'entrée – section centrale – côté de sortie). Cette conception est particulièrement favorable à la maintenance, car la section centrale peut être facilement retirée pour la remplacer complètement ou pour ne remplacer que des composants d'étanchéité individuels tels que la bille, les bagues d'étanchéité du corps ou les joints d'étanchéité de la broche.
Un autre avantage est que la section centrale, y compris la bille et le système d'étanchéité, peut être combinée indépendamment avec tous types de raccordements. Par exemple, un côté peut être équipé d'un raccordement à bride tandis que l'autre côté peut avoir un raccord fileté ou des embouts à souder.
robinet à boisseau sphérique, boîtier en 3 parties
Robinet à boisseau sphérique à 3 voies ou à 4 voies
Avec passage intégral ou réduit, raccordement à bride ou raccord fileté. Au lieu d'un alésage traversant, la bille est munie d'un alésage en L ou en T. Cela permet différentes options de commutation pour répartir vers une ou deux sorties ou pour mélanger le fluide.
robinet à boisseau sphérique à 3 voies.
Positions de commutation possibles d'un robinet à boisseau sphérique à 3 voies,
avec alésage en T ou en L
Types d'entraînement
Comme toutes les vannes d’arrêt, les robinets à boisseau sphérique peuvent également être actionnés de différentes manières
- Levier:
L'actionnement est manuel par un mouvement de rotation du levier de 90°.
Les robinets à boisseau sphérique monobloc à passage réduit sont souvent actionnés à l'aide d'une poignée en aile.
- Actionnement électrique:
L'actionnement est assuré par un actionneur électrique pivotant ; ces actionneurs pivotants sont disponibles pour toutes les tensions ainsi que pour le courant continu, le courant alternatif ou le courant triphasé.
- Actionnements pneumatiques- et Actionnements hydrauliques:
Ces actionneurs sont actionnés par de l'air comprimé (pneumatique) ou par de l'huile (hydraulique). On distingue ici les actionneurs à double effet et à simple effet.
-
Actionneur à double effet:
L'ouverture et la fermeture sont effectuées par l'alimentation en air comprimé ou en huile. -
Actionneur à simple effet:
La pression d'air ou d'huile ouvre - l'actionneur se ferme sous l'effet du ressort ;
la fonction inverse est également possible : le ressort ouvre - l'air/l'huile ferme
Avantages et inconvénients des robinets à boisseau sphérique
Les principaux avantages des robinets à boisseau sphérique sont les suivants :
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En raison de leur conception, les robinets à boisseau sphérique sont assez compacts.
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L'ouverture et la fermeture s'effectuent très rapidement par une rotation de 90°.
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Les robinets à boisseau sphérique à passage intégral peuvent être nettoyés.
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Les robinets à boisseau sphérique sont absolument étanches ; selon la conception et le matériau, ils le restent même à des températures et pressions élevées.
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Avec un passage intégral, des débits très élevés sont possibles, une valeur Kvs élevée, et seulement de faibles pertes de charge.
Ces inconvénients contrastent avec les avantages :
Les surfaces d'étanchéité des robinets à boisseau sphérique peuvent s'user rapidement.
À haute pression ou pour des diamètres nominaux importants, l'arbre doit être supporté par une goupille, ce qui entraîne des coûts de fabrication plus élevés.
Les robinets à boisseau sphérique ne conviennent pas à la régulation du débit.
Dans le système de tuyauterie, des coups de bélier peuvent se produire en raison de la fermeture rapide d'un robinet à boisseau sphérique.
Dans les robinets à boisseau sphérique standard, le fluide de service touche la soi-disant zone morte du robinet à boisseau sphérique.
En raison de la conception, le fluide pénètre dans la zone comprise entre le corps et la bille lorsque le robinet est partiellement ouvert, appelée zone morte. À l'état fermé, il y reste emprisonné et le fluide n'a aucun moyen de se dilater lors des fluctuations de température. Cela peut entraîner des dommages au système d'étanchéité, à la bille et, en fin de compte, des perturbations de fonctionnement.
Zones mortes dans le robinet à boisseau sphérique
Grâce à un usinage élaboré, un robinet à boisseau sphérique peut être réalisé presque « sans zones mortes ».
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