Vannes à boisseau sphériquepeuvent ne pas rebondir très bien, mais ils fonctionnent très bien pour réguler le débit.vanne populaireest nommé d'après sa bille ronde qui se trouve à l'intérieur du corps de la vanne et s'enfonce dans un siège pour contrôler ou fournir des fonctions marche/arrêt dans les canalisations de fluide.
L'héritage des vannes à boisseau sphérique est beaucoup plus court par rapport àvanne, soupape à soupape et clapet anti-retourBien que le premier brevet de vanne à boisseau sphérique ait été délivré en 1871, il a fallu attendre 85 ans pour que les vannes à boisseau sphérique connaissent un succès commercial. La découverte du polytétrafluoroéthylène (PTFE, ou « Téflon »), lors de la conception du procédé de fabrication de la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale, a été le catalyseur du lancement de l'industrie des vannes à boisseau sphérique. Les vannes à boisseau sphérique sont disponibles dans tous les matériaux, dedu laiton à l'acier au carbone et de l'acier inoxydable au zirconium.
Il existe deux types de vannes à boisseau sphérique de base : la vanne à boisseau sphérique flottante et la vanne à boisseau sphérique à tourillon. Ces deux conceptions permettent la construction de vannes à boisseau sphérique efficaces de ¼ po à 60 po et plus. En général, la conception flottante est utilisée pour les vannes de petite taille et à basse pression, tandis que la conception à tourillon est réservée aux vannes de plus grande taille et à haute pression.
La raison d'être des deux types de vannes à boisseau sphérique réside dans leur étanchéité et la répartition de la force du fluide, du flux vers la sphère, puis vers le siège. Dans la conception à sphère flottante, la sphère est serrée entre deux sièges, l'un en amont, l'autre en aval. La force du fluide agit sur la sphère pour la pousser dans le siège situé dans le corps de vanne en aval. Comme la sphère recouvre tout l'orifice d'écoulement, toute la force du flux exerce une pression sur la sphère pour la forcer à pénétrer dans le siège. Si la sphère devient trop grande et la pression trop élevée, la force exercée sur le siège sera si importante que la vanne ne pourra pas fonctionner en raison du couple de manœuvre trop élevé.
Les robinets à boisseau sphérique flottants sont disponibles dans une variété de styles de corps, bien que le modèle deux pièces à entrée par l'extrémité soit le plus courant. D'autres styles de corps incluent le modèle trois pièces et l'entrée par le haut. Les robinets à boisseau sphérique flottants sont fabriqués dans des tailles allant jusqu'à 24 pouces et en classe 300, mais leur utilisation pratique est généralement beaucoup plus limitée, jusqu'à environ 12 pouces.
Bien que les vannes à boisseau sphérique soient principalement conçues pour être des vannes marche/arrêt ou « bloc », l'ajout de conceptions à boisseau sphérique partiel et à boisseau sphérique à port en V peut en faire de bons choix pour les applications de type contrôle.
De nombreux robinets à boisseau sphérique flottant à siège résilient se caractérisent par leur capacité à assurer une étanchéité modérée en cas d'incendie provoquant la fusion des sièges primaires. Il s'agit d'une conception dite « anti-incendie » ; elle est dotée d'une poche de siège qui non seulement maintient le siège résilient en place, mais fournit également une surface d'assise métallique assurant une étanchéité partielle au contact de la sphère. La conception anti-incendie est confirmée par des essais de la vanne conformément aux normes d'essai au feu 607 ou 6FA de l'American Petroleum Institute (API).
CONCEPTION DE TOURILLON
Lorsque des vannes à boisseau sphérique de plus grandes dimensions et à pression plus élevée sont nécessaires, la conception s'oriente vers le type à tourillon. Le tourillon diffère du type flottant par le fait querotule de tourillonLa bille est maintenue dans le corps par un tourillon (courte tige fixe) en bas et par la tige en haut. Comme la bille ne peut pas « flotter » dans le siège pour assurer une fermeture ferme, le siège doit flotter vers la bille. Le siège du tourillon est conçu de telle sorte qu'il est alimenté par la pression en amont et forcé dans la bille pour assurer l'étanchéité. La bille étant fermement maintenue en place, à l'exception de sa rotation à 90°, la force et la pression exceptionnelles du fluide ne bloquent pas la bille dans le siège. La force agit uniquement sur une petite zone à la périphérie du siège flottant.
Le robinet à tournant sphérique à tourillon est le grand frère du robinet à tournant sphérique flottant et, à ce titre, il est capable de gérer les applications les plus exigeantes : hautes pressions et grands diamètres de conduite. L'utilisation la plus courante des robinets à tournant sphérique à tourillon est celle des pipelines. Ces robinets sont particulièrement utilisés pour les gazoducs jusqu'à 60 pouces de diamètre et les pressions jusqu'à la classe 600. Les robinets à tournant sphérique à tourillon peuvent également être utilisés à des pressions plus élevées si nécessaire. Grâce à leur conception à tourillon, le couple requis pour l'ouverture et la fermeture est plus faible, ce qui permet d'utiliser des actionneurs plus petits.
La conception à tourillon se prête également bien à une utilisation en double blocage et purge, car les sièges amont et aval flottent indépendamment et la plupart des modèles disposent également d'un raccord de corps ou de drain. Les conceptions à tourillon utilisent souvent des orifices de lubrification du siège permettant d'injecter du lubrifiant autour du siège pour améliorer l'efficacité de la fermeture.
CONCEPTIONS À ASSISE MÉTALLIQUE
La plus grande avancée technologique des vannes à boisseau sphérique au cours des trente dernières années est la vanne à boisseau sphérique à siège métallique. Si l'idée de sièges et de sphères métalliques n'est pas nouvelle – le premier brevet de 1871 concernait une sphère et des sièges en laiton –, sa conception a nécessité des avancées en matière de revêtement pour être véritablement perfectionnée.
La conception des vannes à boisseau sphérique à siège métallique a permis aux vannes à boisseau sphérique de conquérir une part importante du marché, dominée depuis des décennies par les vénérables vannes à guillotine. La sphère à siège métallique et à revêtement spécial se ferme hermétiquement contre un ensemble de sièges revêtus et rodés de précision, garantissant une étanchéité totale, tant que les surfaces d'appui durcies ne sont pas rayées par des débris présents dans la conduite.
NORMES DES ROBINETS À BILLE
Plusieurs normes s'appliquent aux robinets à tournant sphérique. Le tableau suivant répertorie les documents de conception les plus courants :
Les vannes à boisseau sphérique ont largement remplacé les autres types de vannes au cours des 40 dernières années. Le coût de fabrication des plus petites tailles a également fortement diminué, les rendant encore plus compétitives. Les progrès réalisés en matière de revêtements etrobinet à boisseau sphérique à siège métalliqueLa technologie a permis de créer des conceptions très robustes qui ont abouti à un coût total de possession attractif.
Alors que le segment global des vannes industrielles est toujours dominé par les conceptions de vannes linéaires à guillotine et à soupape, les vannes à boisseau sphérique relativement jeunes gagnent progressivement du terrain et les types à siège métallique sont devenus la conception de vanne préférée pour les applications à service intensif dans le monde entier.
Date de publication : 16 mars 2022