Qu'est-ce qu'une vanne à bille : mode d'emploi et instructions de fonctionnement

vanne à bille, une vanne dont les parties d'ouverture et de fermeture (balleLes spires sont actionnées par la tige de la vanne et tournent autour de l'axe du corps de vanne à bille. La vanne à bille en V à joint dur présente une forte contrainte de cisaillement entre son noyau sphérique en V et le siège métallique soudé en alliage dur, ce qui la rend particulièrement adaptée aux fluides contenant des fibres, de fines particules solides, etc. La vanne à bille multivoies permet non seulement de contrôler avec précision la confluence, la dérivation et le sens d'écoulement du fluide dans la canalisation, mais aussi de fermer un canal pour en raccorder deux autres. Ce type de vanne est généralement installé horizontalement dans la canalisation. Les vannes à bille se divisent en vannes pneumatiques, électriques et manuelles selon leur mode d'actionnement.

Qu'est-ce qu'une vanne à bille ?

UNLes vannes à boisseau sphérique ont été inventées dans les années 1950. Grâce au développement rapide des sciences et des technologies, ainsi qu'à l'amélioration continue des procédés de fabrication et de la conception des produits, elles sont devenues, en seulement 40 ans, un type de vanne majeur. Dans les pays industrialisés occidentaux, leur utilisation ne cesse de croître.

Dans mon pays, les vannes à boisseau sphérique sont largement utilisées dans le raffinage du pétrole, les oléoducs longue distance, la chimie, la papeterie, la pharmacie, la gestion de l'eau, l'électricité, l'administration municipale, la sidérurgie et d'autres industries, et elles jouent un rôle important dans l'économie nationale. Elles fonctionnent par rotation à 90 degrés, le corps de la vanne est sphérique et un orifice ou canal circulaire traverse son axe.

Les vannes à boisseau sphérique servent principalement à interrompre, distribuer et modifier le sens d'écoulement d'un fluide dans une canalisation. Une rotation de 90 degrés et un couple très faible suffisent à assurer une fermeture étanche. Les vannes à boisseau sphérique de type V sont particulièrement adaptées aux applications de commutation et d'arrêt. Outre les paramètres de la canalisation, il convient de porter une attention particulière aux conditions environnementales d'utilisation des vannes électriques. En effet, le dispositif électrique qui les compose étant un appareil électromécanique, son fonctionnement est fortement influencé par son environnement.

Quelles sont les caractéristiques des vannes à bille ? 

• résistance à l'usure: puisque le noyau de la vanne à bille à joint dur est en acier allié soudé par projection,La bague d'étanchéité est revêtue d'acier allié, ce qui limite l'usure de la vanne à bille à étanchéité renforcée lors des manœuvres. (Son coefficient de dureté est de 65 à 70.)

• Bonne étanchéitéComme le joint de la vanne à bille à étanchéité rigide est rodé manuellement, elle ne peut être utilisée que jusqu'à ce que le noyau de la vanne et la bague d'étanchéité soient parfaitement ajustés. Son étanchéité est donc fiable.

• Couple faible: puisque la partie inférieure de la bague d'étanchéité de la vanne à bille à joint rigide utilise un ressort pour maintenir fermement la bague d'étanchéité et le noyau de la vanne ensemble, le passage est très léger lorsque la force extérieure dépasse la précharge du ressort.

• Service longVie quotidienne : Il a été largement utilisé dans divers secteurs tels que le pétrole, l'industrie chimique, la production d'énergie, la fabrication du papier, l'énergie atomique, l'aviation, les fusées et dans la vie quotidienne des gens.

Quels sont les avantages des vannes à bille ?

Comparées à d'autres types de vannes, les vannes à bille s'ouvrent rapidement, en douceur et de manière fiable, sont largement utilisées et présentent les avantages suivants :

1. Le palier de butée réduit le couple de frottement de la tige de soupape, ce qui permet à cette dernière de fonctionner de manière fluide et flexible pendant longtemps.
2. Fonction antistatique : un ressort est placé entre la bille, la tige de la vanne et le corps de la vanne afin de conduire l’électricité statique générée lors du processus de commutation.
3. Étant donné que des matériaux tels queLe polytétrafluoroéthylène possède de bonnes propriétés autolubrifiantes et une faible perte de charge avec la bille, ce qui confère à la vanne à bille une longue durée de vie.
4. Faible résistance à l'écoulement : les vannes à bille pneumatiques présentent la plus faible résistance à l'écoulement parmi toutes les catégories de vannes. Même pour les vannes à bille pneumatiques de diamètre réduit, leur résistance à l'écoulement reste très faible.
5. Étanchéité fiable de la tige de soupape : comme la tige de soupape ne fait que tourner sans se soulever, le joint d’étanchéité de la tige de soupape est difficile à endommager et son étanchéité augmente avec la pression du fluide.
6. Bonne étanchéité du siège de soupape : la bague d’étanchéité en matériaux élastiques tels que le polytétrafluoroéthylène assure une étanchéité facile, et la capacité d’étanchéité de la vanne à bille augmente avec la pression du fluide.
7. Les vannes à bille de grand diamètre, présentant une faible résistance à l'écoulement, n'offrent pratiquement aucune résistance au flux.
8. Structure simple, petite taille et poids léger.
9. Étanche et fiable, cette vanne à bille possède deux surfaces d'étanchéité, généralement en divers plastiques, offrant ainsi une excellente étanchéité et une fermeture complète. Elle est également largement utilisée dans les systèmes de vide.
10. Facile à utiliser, ouverture et fermeture rapides, il suffit de pivoter de 90° pour passer de l'ouverture complète à la fermeture complète, pratique pour le contrôle à distance.
11. Facile d'entretien, la vanne à bille possède une structure simple et la bague d'étanchéité est généralement mobile, ce qui facilite le démontage et le remplacement.
12. En position complètement ouverte ou complètement fermée, la surface d'étanchéité de la bille et du siège de soupape est isolée du fluide, et ce dernier ne provoque pas d'érosion de la surface d'étanchéité de la soupape lors de son passage.
13. Large gamme d'applications, diamètres allant de quelques millimètres à plusieurs mètres, et utilisables du vide poussé à la haute pression.
14. Comme la vanne à bille possède une propriété d'essuyage lors du processus d'ouverture et de fermeture, elle peut être utilisée dans des milieux contenant des particules solides en suspension.
15. Haute précision d'usinage, coût élevé, ne convient pas à une utilisation à haute température, en cas d'impuretés dans la canalisation, celle-ci risque de se bloquer, empêchant ainsi l'ouverture de la vanne.

Quelles sont les catégories de vannes à bille ?

 Classification fonctionnelle

• vanne de dérivation: les vannes à bille sont généralement ouvertes par l'eau statique, les vannes de dérivation sont donc réglées pour égaliser la pression en premier, c'est-à-dire que les deux côtés sont remplis d'eau ;
• Valve d'air: lors du remplissage d'eau, l'air est évacué et le flotteur ferme automatiquement la vanne ; lors de la vidange, l'air est ajouté et le flotteur descend automatiquement ;
• Soupape de décharge de pression :Lors de l'ouverture et de la fermeture de la vanne, la pression d'eau entre la vanne et le couvercle d'étanchéité est supprimée afin d'éviter l'usure du couvercle d'étanchéité ;
• vanne de vidange: vidanger les eaux usées de la partie inférieure de la coque du ballon.

Classification des actionneurs de vannes à bille

• vanne à bille pneumatique
• vanne à bille électrique
• vanne à bille hydraulique
• vanne à bille pneumatique et hydraulique
• vanne à bille électrohydraulique
• vanne à bille de transmission de turbine

Classification selon le matériau du corps/de la virole à bille

• Vanne à bille en métal: tel queVannes à bille en acier au carbone, vannes en acier allié, vannes à bille en acier inoxydable, vannes en fonte, vannes en alliage de titane, vannes en Monel, vannes en alliage de cuivre, vannes en alliage d'aluminium, vannes en alliage de plomb, etc.
• Soupapes à corps métallique: comme les vannes à revêtement en caoutchouc, les vannes à revêtement fluoré, les vannes à revêtement en plomb, les vannes à revêtement en plastique, les vannes à revêtement émaillé.
• Vannes en matériaux non métalliques: comme les vannes en céramique, les vannes en verre, les vannes en plastique.

Principaux paramètres d'une vanne à bille

• Pression nominalePression nominale : PN 1,0-42,0 MPa, classe ANSI 150-2500, JIS 10-20 000
• Diamètre nominal: DN6~1200, NPS 1/4~48
• Connexion finale: bride, soudage bout à bout, filetage, soudage par emboîtement, etc.
• Température applicable: -196℃~540℃;
• Opération: transmission manuelle, à engrenages à vis sans fin, pneumatique, électrique, hydraulique, à liaison gaz-liquide, à liaison électro-hydraulique ;
• Matériau du corps de vanne: WCB, ZG1Cr18Ni9Ti, ZG1Cr18Ni12Mo2Ti, CF8(304), CF3(304L), CF8M(316), CF3M (316L), Ti., Différents matériaux peuvent être utilisés pour l'eau, la vapeur, l'huile, l'acide nitrique, l'acide acétique, le milieu oxydant, l'urée et d'autres milieux.

Méthode et étapes d'installation d'une vanne à bille sur une canalisation 

1. Retirez les protections situées de part et d'autre de l'extrémité à bride, puis rincez et nettoyez la vanne lorsqu'elle est complètement ouverte.
2. Avant l'installation, la machine entière doit être testée conformément au signal spécifié (électricité ou gaz) (pour éviter que les vibrations dues au transport n'affectent ses performances), et elle ne peut être installée en ligne qu'après avoir réussi le test (câblage selon le schéma du circuit de l'actionneur électrique).
3. Avant de raccorder la canalisation, rincez et nettoyez les impuretés restantes (ces substances peuvent endommager le siège et la bille de la soupape).
4. Lors de l'installation, veuillez ne pas utiliser la partie actionneur de la vanne comme point de levage afin d'éviter d'endommager l'actionneur et ses accessoires.
5. Ce type de vanne doit être installé horizontalement ou verticalement dans la canalisation.
6. La canalisation à proximité du point d'installation ne doit pas fléchir ni être soumise à des forces extérieures. Des supports ou des brides peuvent être utilisés pour corriger toute déviation de la canalisation.
7. Après le raccordement au pipeline, serrez en croix les boulons de raccordement de la bride au couple spécifié.

Occasions d'utilisation des vannes à bille

Les vannes à bille utilisent généralement du caoutchouc, du nylon ou du polytétrafluoroéthylène pour la bague d'étanchéité du siège. Leur température de fonctionnement est donc limitée par le matériau de cette bague. L'étanchéité de la vanne est assurée par la pression exercée par le fluide (bille flottante) contre le siège en plastique. Sous une certaine pression de contact, la bague d'étanchéité subit une déformation élastique et plastique localisée. Cette déformation compense les imperfections de fabrication et la rugosité de surface de la bille et garantit l'étanchéité de la vanne.

Étant donné que le joint du siège de soupape de la vanne à bille est généralement en plastique, la résistance au feu et la prévention des incendies de la vanne à bille doivent être prises en compte lors du choix de sa structure et de ses performances, notamment dans les secteurs du pétrole, de la chimie, de la métallurgie et autres. L'utilisation de vannes à bille dans les équipements et les systèmes de canalisations contenant des fluides inflammables et explosifs doit faire l'objet d'une attention particulière en matière de résistance au feu et de prévention des incendies.

En général, les vannes à bille sont recommandées dans les systèmes de canalisations avec réglage à double position, performances d'étanchéité strictes, résistance à la boue, à l'usure et au rétrécissement du canal, action d'ouverture et de fermeture rapide (ouverture et fermeture en 1/4 de tour), coupure haute pression (grande différence de pression), faible bruit, résistance à la cavitation et à la gazéification, faible fuite à l'atmosphère, faible couple de manœuvre et faible résistance au fluide.

Les vannes à boisseau sphérique conviennent également aux réseaux de canalisations à structure légère, à faible pression de coupure (faible différence de pression) et aux fluides corrosifs. Elles peuvent aussi être utilisées dans les dispositifs et réseaux de canalisations fonctionnant à très basse température (froid extrême). Dans les réseaux de canalisations d'oxygène de l'industrie métallurgique, il est impératif d'utiliser des vannes à boisseau sphérique rigoureusement dégraissées. Lorsque la canalisation principale des oléoducs et gazoducs doit être enterrée, une vanne à boisseau sphérique soudée à passage intégral est nécessaire. Pour une régulation précise, 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 métal-métal sont recommandées pour les réseaux de canalisations fonctionnant à des températures supérieures à 200 °C.

Avantages et inconvénients des vannes à bille

Avantages des vannes à bille :

1. Elle présente la plus faible résistance à l'écoulement (en réalité 0) ;
2. Comme il ne se bloque pas pendant son fonctionnement (en l'absence de lubrifiant), il peut être utilisé de manière fiable dans des milieux corrosifs et des liquides à bas point d'ébullition ;
3. Il permet d'obtenir une étanchéité complète dans une large plage de pression et de température ;
4. Elle permet une ouverture et une fermeture rapides, le temps d'ouverture et de fermeture de certaines structures n'étant que de 0,05 à 0,1 s, ce qui garantit son intégration dans les systèmes d'automatisation des bancs d'essai. L'ouverture et la fermeture rapides de la vanne assurent un fonctionnement sans à-coups.
5. La pièce de fermeture sphérique peut se positionner automatiquement à la limite ;
6. Le fluide de travail est scellé de manière fiable des deux côtés ;
7. En position complètement ouverte et complètement fermée, la surface d'étanchéité de la bille et du siège de soupape est isolée du fluide, de sorte que le fluide traversant la soupape à grande vitesse ne provoquera pas d'érosion de la surface d'étanchéité ;
8. La structure est compacte et légère, et elle peut être considérée comme la structure de vanne la plus raisonnable pour les systèmes à fluide basse température ;
9. Le corps de la vanne est symétrique, notamment grâce à sa structure soudée, ce qui lui permet de bien résister aux contraintes exercées par la canalisation ;
10. Le dispositif d'obturation résiste à la forte différence de pression en position fermée. ⑾ La vanne à bille, avec son corps entièrement soudé, peut être enterrée directement, protégeant ainsi ses composants internes de la corrosion et lui assurant une durée de vie maximale de 30 ans. C'est la vanne idéale pour les oléoducs et gazoducs.

Inconvénients des vannes à bille

1. Le joint d'étanchéité principal du siège de soupape de la vanne à bille étant en polytétrafluoroéthylène (PTE), ce matériau présente un coefficient de dilatation élevé, est sensible aux variations de température et possède une faible conductivité thermique. Par conséquent, son durcissement compromet l'étanchéité.
2. De plus, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) résiste mal aux températures élevées et ne peut être utilisé qu'à une température inférieure à 180 °C. Au-delà de cette température, le matériau d'étanchéité se dégrade. Pour une utilisation prolongée, on recommande généralement de l'utiliser à une température maximale de 120 °C.
3. Ses performances de réglage sont inférieures à celles de la vanne d'arrêt, en particulier de la vanne pneumatique (ou de la vanne électrique).