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Aperçus industriels : Les types de robinets à tournant sphérique les plus courants et leurs utilisations

Introduction

Les robinets à tournant sphérique sont largement utilisés dans de nombreuses industries en tant que pièces essentielles de l'équipement pour réguler le débit des fluides. En raison de leur construction de base, à savoir une bille creuse et perforée qui tourne pour ouvrir ou fermer le flux, ils sont largement utilisés dans différents domaines. Il est important de connaître les différents types de robinets à tournant sphérique et le type de robinet adapté à une application donnée, qu'il s'agisse d'une haute pression, d'une haute température ou d'un contrôle de débit.
Des robinets à boisseau sphérique flottants aux robinets à boisseau sphérique à tourillon, et bien d'autres encore, il est possible de trouver un robinet à boisseau sphérique pour presque toutes les applications spécifiques. Dans cet article, nous aborderons les éléments de base des robinets à tournant sphérique, nous décrirons les types les plus populaires et nous vous aiderons à faire le bon choix d'un robinet. Nous aborderons également la question de leur construction, de leur composition et de leur application particulière, afin de vous donner une image complète de ces outils indispensables.
type de robinets à boisseau sphérique (1)

Composants clés : Décomposition des pièces d'un robinet à boisseau sphérique

Plusieurs sous-ensembles composent un robinet à boisseau sphérique. Voici une brève description de chacun d'entre eux et de leur fonction. Ces sous-ensembles sont les suivants
Corps de vanne : Le corps du robinet agit comme une enveloppe extérieure qui renferme et protège toutes les pièces internes des dommages physiques et des technologies. Construit en acier inoxydable, en acier au carbone ou en laiton, il est renforcé et présente une grande tolérance à la pression, à la chaleur et à la rouille, ce qui lui confère une grande durabilité dans les environnements industriels difficiles.
Le ballon : La partie sphérique avec un trou central qui contrôle le flux. Elle est conçue pour être extrêmement facile à rouler et la bille est généralement fabriquée en acier inoxydable ou dans un autre type de métal résistant pour faire face à des conditions de pression et de température élevées.
Siège de soupape : Le siège sphérique de la vanne est l'interface d'étanchéité clé entre la sphère et le corps de la vanne, avec une fonction d'étanchéité contre les fuites. Le PTFE (téflon) est recommandé pour un usage général en raison de sa flexibilité, tandis que les sièges métalliques sont recommandés pour les services à haute température, à haute pression et abrasifs.
Tige de soupape : La tige du robinet est un arbre rotatif qui relie la bille à la poignée ou à l'actionneur en contrôlant ou en faisant tourner le corps compact pour un fonctionnement approprié. Elle doit être étanche et résister à l'usure. Certaines sont dotées de caractéristiques anti-éclatement et fabriquées dans des matériaux non corrosifs afin de répondre aux exigences de sécurité et de fiabilité requises pour des applications spécifiques.
Poignée ou actionneur : La poignée ou l'actionneur de la vanne permet d'ouvrir ou de fermer la vanne. Les poignées manuelles sont basiques et conviennent aux petits systèmes ; les actionneurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques effectuent les opérations automatiquement, avec précision, et sont efficaces ; ils sont donc utiles pour les opérations de grande envergure qui exigent précision et fiabilité.
Bonnet ou couvercle : Protège les pièces internes et permet l'accès au service pour les robinets à tournant sphérique à entrée par le haut ou les constructions de robinets à corps en deux parties.
Joints et garnitures : Ces petits détails peuvent ne pas constituer une partie importante d'un système, mais ils jouent un rôle dans la prévention des fuites dues à des espaces entre d'autres pièces. Généralement fabriqués en caoutchouc, en PTFE ou en métal, ils garantissent des performances stables en ce qui concerne la pression imposée, la température ou les effets chimiques sur la soupape ; ils préservent la résistance de la soupape dans des conditions qui pourraient être considérées comme difficiles.
Ces composants rendent les robinets à tournant sphérique flexibles, durables et adaptés à une utilisation dans diverses industries, comme indiqué ci-dessous.
type de vannes à bille (2)

Exploration des types de robinets à tournant sphérique

Les robinets à tournant sphérique sont des composants importants des systèmes industriels car ils permettent un contrôle précis et fiable des fluides. Il est essentiel de connaître les différents types de robinets à tournant sphérique, y compris une variété de robinets à tournant sphérique, afin de pouvoir choisir celui qui convient à un processus donné. En fonction de la structure, de la voie d'écoulement, du mécanisme d'étanchéité et de l'actionnement, ces vannes peuvent être classées selon des exigences opérationnelles spécifiques. Afin de dissiper la confusion qui règne parmi les professionnels du secteur, cet article vise à présenter une analyse détaillée des différents types de robinets à boisseau sphérique.

Classification par structure

Robinets à bille flottants
Dans les robinets à tournant sphérique flottant, la sphère n'est en contact avec aucune autre partie du robinet que les sièges de la vanne et elle peut se déplacer légèrement vers le haut et vers le bas lorsque la pression est appliquée. Ce mouvement permet à la bille de s'appuyer fermement sur le siège en aval. Ces vannes sont largement utilisées dans les systèmes à basse et moyenne pression et dans les petites canalisations en raison de leurs caractéristiques et de leur prix relativement bas. Par exemple, ces vannes sont généralement utilisées dans les systèmes d'approvisionnement en eau ou les réseaux de chauffage.
Robinets à tournant sphérique
Les robinets à tournant sphérique à tourillon ont des supports mécaniques, les tourillons, en haut et en bas du tournant. Ces supports minimisent l'usure du siège et rendent le robinet idéal pour les conduites à haute pression et de grand diamètre. Les robinets à tourillon sont utilisés dans des industries telles que le pétrole et le gaz, où les pressions du système sont généralement supérieures à 500 bars. Ils ont une longue durée de vie et peuvent fonctionner longtemps dans des conditions difficiles.
Vannes à bille élastiques
Ces vannes intègrent un boisseau qui présente une légère élasticité et sont généralement utilisées dans les services à haute température et à haute pression. La propriété élastique permet une étanchéité préchargée, ce qui permet de les utiliser dans des conditions difficiles telles que les centrales électriques et les industries de traitement chimique.
Vannes à bille à orifice en V
Les vannes à orifice en V ont une ouverture en forme de V dans la sphère et sont idéales pour les services de contrôle du débit et d'étranglement. Elles sont utilisées lorsque les débits doivent être contrôlés en raison de leur capacité à contrôler les débits dans les industries qui traitent des produits chimiques.
Ces vannes se présentent sous la forme de structures en T ou en L qui permettent la dérivation, la fusion ou la commutation des flux. Elles sont couramment utilisées dans les systèmes qui ont une trajectoire d'écoulement réversible, par exemple dans les systèmes d'alimentation en eau ou les systèmes multiphases.
Vannes à bille à quatre voies
Ces types de vannes ont quatre voies d'écoulement et sont idéales pour les systèmes complexes de contrôle des fluides qui nécessitent un contrôle multidirectionnel dans des espaces limités.
Type Caractéristiques principales Industries concernées
Robinet à tournant sphérique flottant La bille flotte sous pression pour former un joint ; conception simple Traitement de l'eau, CVC, canalisations industrielles générales
Vanne à bille fixe La bille est supportée par des roulements supérieurs et inférieurs ; convient aux systèmes à haute pression et de grand diamètre. Pétrole et gaz, industries pétrochimiques, pipelines à haute pression
Clapet à bille élastique La bille est élastique ; étanchéité précontrainte Production d'énergie, traitement chimique, systèmes à haute température/haute pression
V-Port Ball Valve Ouverture en forme de V dans la bille pour un contrôle précis du débit Industrie chimique, industrie pharmaceutique, pâtes et papiers
Robinet à boisseau sphérique à trois voies Conception de type T ou de type L ; permet la commutation ou la fusion des flux Traitement de l'eau, industrie alimentaire, systèmes de contrôle des processus
Robinet à boisseau sphérique à quatre voies Quatre voies d'écoulement ; permet une distribution complexe des fluides Pétrochimie, automatisation des processus, systèmes multifluides complexes

Classification par voie d'écoulement

Vannes à bille à passage droit
Ces vannes offrent un écoulement direct et, par conséquent, une faible résistance à l'écoulement et une faible perte de pression. Les vannes à passage direct conviennent aux systèmes où il est nécessaire de garantir des débits élevés, par exemple dans les canalisations d'eau ou de gaz.
Vannes à bille à trois voies
Comme indiqué précédemment, ces vannes offrent plusieurs voies d'écoulement et les opérateurs peuvent facilement changer ou combiner les flux. Par exemple, une vanne à orifice en T peut mélanger deux fluides ; une vanne à orifice en L peut commuter le flux entre deux canaux.
type de vannes à bille (3)
Robinets à tournant sphérique à angle
Ces vannes ont une voie d'écoulement coudée et sont couramment utilisées dans les systèmes où les canalisations sont coudées ou lorsque l'espace est limité.
Type Caractéristiques principales Industries concernées
Robinet à boisseau sphérique à passage droit Chemin d'écoulement linéaire ; résistance minimale Transport de gaz, traitement de l'eau, transport de fluides industriels
Robinet à boisseau sphérique à trois voies Trajets de type T ou de type L ; capacité de commutation de flux flexible Industrie chimique, transformation des aliments, traitement des fluides industriels
Robinet à boisseau sphérique à angle Trajet d'écoulement en angle ; convient aux configurations de tuyauterie compactes Équipements industriels spéciaux, installations de laboratoire

Classification par mécanisme de scellement

Robinets à tournant sphérique à siège souple
Ces vannes utilisent une surface d'étanchéité constituée d'un matériau souple comme le PTFE ou tout autre polymère. Elles offrent de très bonnes capacités d'étanchéité mais sont généralement adaptées aux applications à température faible ou modérée (jusqu'à ~200°C) et aux fluides non corrosifs. Elles sont répandues dans des secteurs tels que la production alimentaire et la fabrication de médicaments.
Les robinets à tournant sphérique à siège métallique sont utilisés dans les applications à haute température et à haute pression et peuvent fonctionner à des températures supérieures à 400°C. Ils sont utilisés lorsque le fluide est abrasif ou corrosif, par exemple dans les industries de traitement chimique et de production d'énergie.
Les robinets à tournant sphérique à siège métallique sont utilisés dans les applications à haute température et à haute pression et peuvent fonctionner à des températures supérieures à 400°C. Ils sont utilisés lorsque le fluide est abrasif ou corrosif, par exemple dans les industries de traitement chimique et de production d'énergie.
Type d'étanchéité Caractéristiques principales Industries concernées
Robinet à boisseau sphérique à siège souple Joints fabriqués à partir de matériaux tels que le PTFE ; excellentes performances d'étanchéité Industries alimentaires et pharmaceutiques, industrie légère, applications à basse température
Robinet à boisseau sphérique à siège métallique Joints métalliques ; résistent aux températures et pressions élevées, ainsi qu'aux produits abrasifs Industrie chimique, production d'énergie, transport de fluides à haute température

Classification par méthode d'actionnement

Vannes à bille manuelles
Les vannes manuelles s'ouvrent ou se ferment généralement à l'aide d'une poignée ou d'une roue et conviennent mieux aux petits systèmes où la pression n'est pas très élevée. Elles sont courantes dans les bâtiments résidentiels et commerciaux à faible trafic.
Ces vannes sont actionnées par de l'air comprimé et sont rapides et très fiables. Les vannes pneumatiques sont utilisées dans des applications entièrement automatisées et sont principalement utilisées dans les usines de fabrication ou dans des applications à cycle élevé.
Ces vannes sont dotées d'actionneurs électriques et sont donc très précises et informatisées pour être utilisées dans des systèmes qui fonctionnent à distance. Elles s'intègrent donc parfaitement dans l'automatisation des processus et sont donc très efficaces et fiables. Elles sont largement utilisées dans le raffinage du pétrole, les grands systèmes CVC et les applications de traitement chimique, où la haute précision, la simplicité d'utilisation et le contrôle complexe du débit sont très appréciés.
Robinets à tournant sphérique hydrauliques
Ces vannes sont actionnées par des actionneurs hydrauliques et sont idéales pour les applications à haute pression telles que les centrales hydrauliques ou les équipements tels que les machines.
Chaque classification des robinets à tournant sphérique décrit leur flexibilité et les avantages particuliers de leur fonctionnement. Par exemple, les robinets à tournant sphérique sont idéaux pour les services à haute pression, tandis que les robinets à siège souple sont parfaits pour les services à basse pression avec des exigences élevées en matière de fermeture. Ces classifications aident les professionnels à prendre des décisions spécifiques aux exigences techniques et environnementales du système. Cette connaissance structurée aide à sélectionner un robinet qui répondra aux exigences de performance et de rentabilité.
Type d'actionnement Caractéristiques principales Industries concernées
Robinet à boisseau sphérique manuel Actionné par une poignée ; simple et rentable Petits équipements industriels, pipelines résidentiels
Robinet à boisseau sphérique pneumatique Entraînement par air comprimé, rapide et fiable Fabrication automatisée, transformation des aliments
Robinet à boisseau sphérique électrique Actionneur électrique ; permet un contrôle précis et à distance Pétrochimie, CVC, systèmes industriels automatisés
Valve hydraulique à bille Entraînés par des systèmes hydrauliques ; adaptés aux pressions extrêmes Machines hydrauliques, équipements miniers

Choisir le robinet à boisseau sphérique adapté à vos besoins : Facteurs clés à prendre en compte

Le choix du robinet à boisseau sphérique dépend des facteurs suivants afin d'obtenir les meilleures performances, la meilleure fiabilité et la meilleure efficacité. Voici les principaux éléments à prendre en compte :
Caractéristiques moyennes
La nature du fluide ou du gaz traité est très importante. Dans les environnements acides, comme en présence d'acides dilués, d'eau de mer ou même d'eaux usées, l'acier inoxydable ou l'Hastelloy sont souhaitables en raison de leur résistance aux environnements corrosifs. Pour les milieux non corrosifs, l'acier au carbone ou le laiton peuvent être utilisés pour offrir une option moins coûteuse. En outre, si le fluide est chargé de particules ou abrasif, il peut être nécessaire de modifier la conception de la vanne pour éviter une défaillance précoce et s'adapter à des situations de pression plus faible.
Pression et température de fonctionnement
Pensez aux pressions et aux températures que ce système couvre. Les robinets à tournant sphérique montés sur tourillon sont utilisés pour les applications à haute pression, par exemple au-dessus de 10 000 psi, en raison de leurs caractéristiques de haute performance. De même, les applications à haute température, supérieures à 204°C (400°F), nécessitent des robinets à tournant sphérique métal/métal pour une meilleure étanchéité et une durée de vie plus longue.
Matériaux du corps de vanne et du siège
Le matériau du corps et du siège de la vanne doit être proche de l'environnement de travail de l'équipement. Le PTFE est un matériau d'usage général sur lequel il est agréable de s'asseoir, mais qui se dégrade à haute température. Les sièges métalliques, quant à eux, offrent des performances supérieures dans des conditions d'application élevées. Il est toujours nécessaire d'établir une corrélation correcte entre le choix des matériaux et les caractéristiques du fluide et du système.
Méthode d'actionnement
Le choix de la méthode d'actionnement d'un robinet à boisseau sphérique dépend des besoins du système, de la précision du contrôle, de l'environnement et du coût. L'actionnement manuel est peu coûteux et facile à mettre en œuvre, et convient mieux aux applications à faible pression et à faible fréquence, telles que les conduites d'eau résidentielles ou les utilisations industrielles simples. Un inconvénient évident est que les robinets à boisseau sphérique manuels peuvent s'avérer inefficaces dans les cas qui exigent un couple élevé ou une utilisation répétée.
L'actionnement pneumatique est rapide et léger et est idéal pour les applications à cycles élevés telles que les lignes d'embouteillage et les lignes de production manufacturière. Si l'actionnement électrique est plus lent que les systèmes pneumatiques, ces derniers nécessitent un compresseur d'air externe, ce qui complique le système. Ce facteur doit être bien évalué, en particulier dans les situations où les ressources sont rares ou l'espace limité.
Dans les cas où une pression élevée est nécessaire ou un couple très élevé, par exemple dans les oléoducs et les gazoducs ou sur les plates-formes offshore, l'actionnement hydraulique est sans aucun doute la meilleure solution. Les systèmes hydrauliques offrent une alimentation de secours robuste dans des circonstances compliquées, ce qui garantit la durabilité du système. Cependant, leur conception implique une maintenance et un coût d'installation plus élevés que certains modèles plus simples.
L'actionnement électrique est privilégié en raison de sa précision et de sa capacité à être programmé pour une utilisation dans la fabrication de produits chimiques, les usines de traitement de l'eau et les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Servant à la commande à distance et à l'automatisation, les actionneurs électriques sont idéaux pour les processus nécessitant une grande précision et une stabilité à long terme.
Cependant, l'actionnement électrique est plus lent que les systèmes pneumatiques et nécessite une source d'énergie constante, ce qui signifie que des systèmes de secours sont nécessaires en cas de panne d'électricité.
Grâce à l'évaluation des exigences opérationnelles, du temps de réponse, de la précision du contrôle et des facteurs de coût, il est possible de choisir la méthode d'actionnement la plus appropriée pour obtenir les meilleures performances et la meilleure stabilité du système de robinet à boisseau sphérique dans une application donnée.
Exigences en matière de conception et d'installation
Enfin, il convient d'évaluer la conception structurelle et les exigences en matière d'installation. Les vannes à entrée par le haut sont faciles à entretenir, mais les clients préfèrent souvent des raccords à brides ou filetés pour l'installation. L'utilisation de petites vannes dans le système peut également être due à des contraintes d'espace.
Exigences en matière de débit
Le débit est essentiel. Les vannes à passage intégral, y compris les vannes à bille à passage standard, permettent également la libre circulation des fluides avec une faible perte de pression, ce qui les rend plus adaptées aux systèmes dont le débit est la priorité absolue. Les vannes à orifice plus petit sont moins chères mais apportent des restrictions de débit mineures qui sont idéales pour une utilisation modérée.
Lorsque ces facteurs sont bien compris, vous pouvez choisir un robinet à boisseau sphérique qui répondra à vos exigences opérationnelles et qui sera fiable, efficace et rentable dans votre système.
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Conclusion

Il est essentiel de connaître les différents types de robinets à boisseau sphérique et les pièces qui les composent afin d'améliorer leurs performances dans les processus industriels. Le robinet à bille flottant est un type de robinet à bille flexible, tandis que le robinet à bille à tourillon est un type de robinet à bille solide, chacun ayant ses propres caractéristiques pour s'adapter à une application particulière. En fonction des besoins de l'application, de la résistance à la corrosion, de la gestion des hautes pressions ou de la facilité d'entretien, il existe un robinet à boisseau sphérique adapté à la tâche.
En fonction du matériau, du débit requis et de la pression du système, il est facile de choisir le robinet adapté à l'opération. Si vous avez besoin de produits de robinet à boisseau sphérique fiables et de haute qualité, VINCERfabricant professionnel de vannes d'actionnement avec plus de 800 cas de réussite, propose une gamme variée d'options et une assistance professionnelle pour aider votre système à atteindre des performances optimales. Les vannes à boisseau sphérique sont un élément essentiel des systèmes de contrôle des fluides et sont largement utilisées dans diverses industries en raison de leur efficacité, de leur stabilité et de leur précision dans les domaines qui l'exigent.
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