Avant-propos :La vanne à boisseau sphérique est apparue dans les années 1950. Grâce au développement rapide des sciences et des technologies, à l'amélioration continue des techniques de production et de la conception du produit, elle est devenue en seulement 50 ans un type de vanne majeur. Dans les pays occidentaux développés, l'utilisation des vannes à boisseau sphérique augmente d'année en année.
La vanne à bille est principalement utilisée pour interrompre, répartir et modifier le sens d'écoulement d'un fluide dans une canalisation. Une simple rotation de 90 degrés suffit pour la fermer hermétiquement avec un faible couple. La vanne à bille est particulièrement adaptée aux applications de commutation et d'arrêt.
Comme le joint d'étanchéité d'une vanne à bille est généralement en caoutchouc, en nylon ou en polytétrafluoroéthylène, sa température de fonctionnement est limitée par le matériau de ce joint. L'étanchéité de la vanne est assurée par la pression exercée par le fluide sur la bille métallique contre le siège en plastique (vanne à bille flottante). Sous l'effet d'une certaine pression de contact, la bague d'étanchéité du siège subit une déformation élastique et plastique localisée. Cette déformation compense les imperfections de fabrication et la rugosité de surface de la bille, garantissant ainsi l'étanchéité de la vanne.
Étant donné que la bague d'étanchéité du siège de vanne à boisseau sphérique est généralement en plastique, il convient de prendre en compte la résistance au feu lors du choix de la structure et des performances de cette vanne, notamment dans les secteurs pétrolier, chimique, métallurgique et autres, en présence de fluides inflammables et explosifs. Si les vannes à boisseau sphérique sont utilisées dans les équipements et les systèmes de canalisations, une attention particulière doit être portée à leur résistance au feu et à leur protection contre l'incendie.
caractéristiques de la vanne à bille
1. Présente une résistance à l'écoulement minimale (voire nulle). 2. Fonctionne sans blocage même sans lubrifiant, ce qui permet une utilisation fiable avec des fluides corrosifs et des liquides à bas point d'ébullition. 3. Garantit une étanchéité parfaite sur une large plage de pressions et de températures. 4. Permet une ouverture et une fermeture ultra-rapides (0,05 à 0,1 s pour certains modèles), assurant ainsi son intégration dans les systèmes automatisés des bancs d'essai. L'ouverture et la fermeture rapides de la vanne sont sans à-coups. 5. Le joint sphérique se positionne automatiquement. 6. L'étanchéité du fluide est garantie des deux côtés. 7. En position ouverte ou fermée, les surfaces d'étanchéité de la bille et du siège de soupape sont isolées du fluide, évitant ainsi l'érosion même à grande vitesse. 8. Sa structure compacte et son poids léger en font la vanne idéale pour les systèmes à basse température. 9. Le corps de vanne est symétrique, notamment grâce à sa structure soudée, ce qui lui permet de résister aux contraintes exercées par la canalisation. 10. L'obturateur supporte la forte différence de pression lors de la fermeture. 11. La vanne à bille, avec son corps entièrement soudé, peut être enterrée directement, protégeant ainsi ses composants internes de l'érosion et lui assurant une durée de vie maximale de 30 ans. C'est la vanne idéale pour les oléoducs et gazoducs.
Application de la vanne à bille
Les nombreuses caractéristiques uniques des vannes à bille expliquent leur large utilisation. Généralement disponibles en deux positions, elles offrent une étanchéité rigoureuse, une résistance à la boue, à l'usure et au rétrécissement des canaux, une ouverture et une fermeture rapides (1/4 de tour), une coupure haute pression (les vannes à bille sont recommandées pour les réseaux de canalisations à forte différence de pression), un faible niveau sonore, une résistance à la cavitation et à la gazéification, de faibles fuites à l'atmosphère, un faible couple de manœuvre et une faible résistance à l'écoulement.
La vanne à boisseau sphérique convient également aux réseaux de canalisations de structure légère, à faible pression de coupure (faible différence de pression) et aux fluides corrosifs. Elle peut aussi être utilisée dans les installations et réseaux de canalisations cryogéniques. Dans les réseaux de canalisations d'oxygène de l'industrie métallurgique, des vannes à boisseau sphérique ayant subi un dégraissage rigoureux sont indispensables. Lorsque la conduite principale des oléoducs et gazoducs doit être enterrée, une vanne à boisseau sphérique soudée à passage intégral est requise. Pour des applications nécessitant une grande précision de réglage, il convient de choisir une vanne à boisseau sphérique à ouverture en V. Dans les secteurs du pétrole, de la pétrochimie, de la chimie, de l'énergie électrique et des travaux publics, des vannes à boisseau sphérique à étanchéité métal-métal sont utilisées pour les réseaux de canalisations fonctionnant à des températures supérieures à 200 °C.
Principe d'application d'une vanne à bille
Pour les conduites principales de transport de pétrole et de gaz naturel, les pipelines nécessitant un nettoyage et enterrés, il convient d'utiliser une vanne à boisseau sphérique à passage intégral et entièrement soudée. Pour les conduites enterrées, privilégiez une vanne à boisseau sphérique à passage intégral soudé ou à brides. Pour les conduites de dérivation, optez pour une vanne à boisseau sphérique à passage intégral ou à diamètre réduit, avec raccord à brides ou soudé. Les pipelines et les équipements de stockage de produits pétroliers raffinés utilisent des vannes à boisseau sphérique à brides. Sur les canalisations de gaz de ville et de gaz naturel, on choisit une vanne à boisseau sphérique flottante à brides ou à filetage interne. Dans les réseaux de canalisations d'oxygène des installations métallurgiques, il est recommandé d'utiliser une vanne à boisseau sphérique fixe à brides, ayant subi un dégraissage rigoureux. Pour les canalisations et les équipements transportant des fluides à basse température, il est conseillé d'utiliser une vanne à boisseau sphérique basse température avec couvercle. Enfin, pour les canalisations des unités de craquage catalytique des raffineries de pétrole, une vanne à boisseau sphérique à tige de levage peut être utilisée. Dans les dispositifs et les réseaux de canalisations véhiculant des fluides corrosifs tels que les acides et les bases dans les systèmes chimiques, il convient d'utiliser des vannes à bille entièrement en acier inoxydable austénitique avec un joint d'étanchéité en PTFE. Les vannes à bille à étanchéité métal-métal peuvent être utilisées dans les réseaux de canalisations ou les dispositifs véhiculant des fluides à haute température dans les systèmes métallurgiques, les centrales électriques, les usines pétrochimiques et les réseaux de chauffage urbain. Lorsqu'un réglage du débit est nécessaire, on peut opter pour une vanne à bille régulatrice à vis sans fin, pneumatique ou électrique, à passage en V.
Résumé:L'utilisation des vannes à boisseau sphérique est très répandue, et ses applications, tant en termes de variété que de volume, ne cessent de s'étendre. Elles évoluent vers des applications haute pression, haute température, grand diamètre, étanchéité renforcée, longue durée de vie, excellente précision de réglage et multifonctionnalité. Leur fiabilité et leurs autres performances ont atteint un niveau élevé, et elles ont partiellement remplacé les vannes à guillotine, les vannes à soupape et les vannes de régulation. Grâce aux progrès techniques réalisés dans ce domaine, leur utilisation devrait se généraliser à court terme, notamment dans les oléoducs et gazoducs, les unités de craquage du raffinage du pétrole et l'industrie nucléaire. De plus, les vannes à boisseau sphérique deviendront un type de vanne dominant pour les applications de gros et moyen diamètre, et de moyenne et basse pression dans d'autres secteurs industriels.
Date de publication : 1er avril 2022