Que sont les vannes à boisseau sphérique ?
Une vanne à boisseau sphérique est une vanne d'arrêt précise qui contrôle l'écoulement de liquides ou de gaz dans des canalisations par une rotation de 90° d'une bille percée dans le corps. Cette conception permet une fermeture rapide et fiable, rendant la vanne à boisseau sphérique particulièrement adaptée à l'utilisation avec des fluides critiques tels que des substances inflammables ou toxiques.
Propriétés des vannes à boisseau sphérique
Les vannes à boisseau sphérique se composent du corps, de la bille éponyme (de fermeture), d'un arbre avec roulements et joints, de l'étanchéité de la bille et du levier manuel pour l'actionnement. La bille de fermeture est munie d'un alésage cylindrique et permet soit d'autoriser soit de bloquer le passage par une rotation de 90°. Par conséquent, les vannes à boisseau sphérique peuvent être ouvertes ou fermées facilement et très rapidement.
Les vannes à boisseau sphérique sont utilisées dans des canalisations pour le transport de liquides ou de gaz tels que l'eau, le pétrole, le gaz naturel, l'air comprimé, etc.
Étant donné qu'elles coupent complètement l'écoulement, elles sont également privilégiées pour des fluides critiques, inflammables ou toxiques.
En raison de leur conception, les vannes à boisseau sphérique ne conviennent pas à la régulation du débit.
Vanne à boisseau sphérique, monobloc,
passage réduit, étanchéité souple
Les vannes à boisseau sphérique existent dans une variété de conceptions et se distinguent par les caractéristiques suivantes :
Taille de l'alésage de la bille
Ils sont classés en deux variantes selon la taille de leur alésage de bille : alésage plein ou réduit
Vanne à boisseau sphérique, passage intégral
Passage intégral
Passage intégral signifie que l'alésage de la bille a le même diamètre intérieur que la canalisation. Les pertes de charge sont extrêmement faibles dans ce cas.
Les vannes à boisseau sphérique à passage intégral sont compatibles avec le pigging, ce qui signifie que la canalisation ou le système peut être entretenu à l'aide d'un appareil 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 canalisation, ce qui peut entraîner des pertes de charge importantes. Par conséquent, on les utilise spécifiquement dans les canalisations où la vitesse d'écoulement du fluide doit être augmentée (effet de jet).
Vanne à boisseau sphérique, passage réduit
Stockage de boules
Vanne à opercule,
bille flottante
Palier flottant
La plupart des vannes à boisseau sphérique sont utilisées avec une bille supportée de manière flottante. Dans ce cas, la bille est maintenue en position par des anneaux d'étanchéité disposés de chaque côté. Ce principe simple permet une fabrication économique. Cependant, ce type de support n'est pas adapté aux hautes pressions.
Palier à goupille
La version avec bille guidée est plus complexe à fabriquer. Ici, des goupilles sont fixées sur deux côtés opposés de la bille, qui sont soutenues dans le corps. Grâce à ce palier à goupille, un seul joint d'étanchéité est nécessaire. De plus, ces vannes à opercule peuvent également être utilisées à des pressions de service plus élevées.
Vanne à boisseau sphérique,
Bille avec palier à goupille
Type d'étanchéité de la vanne à boisseau sphérique
Vanne à boisseau sphérique, à joint souple.
À joint souple
La « classique » vanne à boisseau sphérique est à joint souple et, en raison de sa polyvalence, est encore la plus couramment utilisée aujourd'hui. Les bagues d'étanchéité (de la bille) sont en plastique, principalement en Polytétrafluoroéthylène (PTFE). Les bagues d'étanchéité en Polytétrafluoroéthylène (PTFE) conviennent pour la plupart des liquides et des gaz et peuvent être utilisées jusqu'à une température de +200 °C, selon l'additif, même jusqu'à +260 °C.
Les vannes à boisseau sphérique à joint 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 joints sphériques métalliques. Les bagues d'étanchéité sont en acier inoxydable ou en d'autres aciers hautement alliés, dont certains sont en outre durcis. Les vannes à boisseau sphérique à joint métallique conviennent pour des températures de service allant jusqu'à environ +650 °C.
Vanne à boisseau sphérique, étanchéité métallique,
passage intégral, soutenue par un bouchon,
accès par le dessus
Types de raccordement
Les vannes à boisseau sphérique sont principalement fournies avec les types de raccordement suivants :
- Des deux côtés avec filetage intérieur ou extérieur
- Un côté avec filetage intérieur – l'autre côté avec filetage extérieur
- Des deux côtés avec embouts à souder
- Des deux côtés avec brides
- Vanne à boisseau sphérique compacte pour serrage entre deux brides
Des deux côtés, filetage intérieur / filetage femelle
Des deux côtés avec filetage extérieur
Conception compacte
Des beiden Seiten mit embouts à souder.
Des deux côtés avec brides
Conception du corps
En ce qui concerne le corps, les types de conception suivants sont courants
Vanne à boisseau sphérique monobloc
Le corps se compose d'un seul élément, le passage est réduit et seul un filetage intérieur est possible comme type de raccordement.
Vanne à boisseau sphérique, corps monobloc.
Vanne à boisseau sphérique, corps en deux parties
Vanne à boisseau sphérique en deux parties
Deux parties du corps sont vissées ensemble, conception avec passage intégral ou passage réduit, tous types de raccordement sont possibles.
Vanne à boisseau sphérique en 3 parties.
La vanne à boisseau sphérique se compose de trois parties (côté d'entrée – section intermédiaire – côté de sortie). Cette conception est particulièrement facile d'entretien, car la section intermédiaire peut être facilement retirée pour être remplacée complètement ou pour ne remplacer que des éléments d'étanchéité individuels tels que les joints d'étanchéité de la bille et du corps ou les joints de la broche.
Un autre avantage est que la section intermédiaire, y compris la bille et le système d'étanchéité, peut être combinée de manière indépendante avec tous les types de raccords. Par exemple, un côté peut être équipé d'un raccord à bride tandis que l'autre peut présenter un raccord fileté ou des embouts à souder.
Vanne à boisseau sphérique, corps en 3 parties
Vanne à boisseau sphérique à trois voies ou à quatre voies
Avec passage intégral ou passage réduit, raccordement par bride ou par filetage. Au lieu d'un trou traversant, la bille est dotée d'un orifice en L ou en T. Cela permet différentes options de commutation pour distribuer vers une ou deux sorties ou pour mélanger le fluide de procédé.
Vanne à boisseau sphérique à trois voies.
Positions de commutation possibles d'une Vanne à boisseau sphérique à trois voies,
avec alésage en T ou en L
Types d'entraînement
Comme toutes les vannes d'arrêt, les vannes à boisseau sphérique peuvent également être actionnées de différentes manières
- Levier:
Le fonctionnement est manuel par un mouvement de rotation de 90° du levier.
Les vannes à boisseau sphérique monobloc à passage réduit sont souvent actionnées par une poignée papillon.
- Entraînement électrique:
Le fonctionnement est assuré par un entraînement pivotant électrique ; des entraînements pivotants sont disponibles pour toutes les tensions ainsi que pour le courant continu, le courant alternatif ou le courant triphasé.
- Actionneurs pneumatiques- and Actionneurs hydrauliques:
Ces actionneurs sont entraînés par de l'air comprimé (pneumatique) ou par de l'huile (hydraulique). Ici, on distingue les actionneurs double-effet et simple-effet.
-
Actionneur double-effet:
L'ouverture et la fermeture s'effectuent par l'alimentation en air comprimé ou en huile. -
Actionneur simple-effet:
La pression d'air ou la pression d'huile ouvre - l'entraînement se ferme par la force du ressort ;
la fonction inverse est également possible : la force du ressort ouvre - l'air/l'huile ferme
Avantages et inconvénients des vannes à boisseau sphérique.
Les principaux avantages des vannes à boisseau sphérique sont les suivants :
-
En raison de leur conception, les vannes à boisseau sphérique sont assez compactes.
-
L'ouverture et la fermeture s'effectuent très rapidement par un tour de 90°.
-
Les vannes à boisseau sphérique à passage intégral peuvent être nettoyées.
-
Les vannes à boisseau sphérique offrent une étanchéité totale, selon la conception et le matériau, même à des températures et pressions élevées.
-
Avec un passage intégral, des débits très élevés sont possibles, une valeur Kvs élevée, et seulement de faibles pertes de pression.
Ces inconvénients contrastent avec les avantages :
Les surfaces d'étanchéité des vannes à boisseau sphérique peuvent s'user rapidement.
À haute pression ou pour de grandes dimensions nominales, l'arbre doit être soutenu par une goupille, ce qui entraîne des coûts de fabrication plus élevés.
Les vannes à boisseau sphérique ne conviennent pas à la régulation du débit.
Dans le système de canalisations, des surpressions peuvent survenir en raison de la fermeture rapide d'une vanne à boisseau sphérique.
Dans les vannes à boisseau sphérique standard, le fluide de service entre en contact avec le soi‑disant espace mort de la vanne.
En raison de la conception, le fluide pénètre dans la zone entre le corps et la bille en position partiellement ouverte, ce qui est appelé espace mort. En position fermée, il y reste piégé 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, finalement, des perturbations opérationnelles.
Zones mortes dans la Vanne à boisseau sphérique
Grâce à un usinage poussé, une vanne à boisseau sphérique peut être réalisée presque "sans zones mortes".
Souhaiteriez-vous une consultation personnalisée ?
Contact direct
Avez-vous des questions sur nos produits ou services ? Souhaitez-vous des conseils personnalisés sur un sujet spécifique ? N'hésitez pas à nous contacter directement ! Nos experts sont à votre disposition et se réjouissent de pouvoir vous aider.