Un robinet à tournant sphérique est une vanne à mouvement rotatif. La boule se compose d'un disque en forme de boule. Ce disque en forme de boule tourne pour arrêter ou démarrer le flux. La bille a un trou, ou orifice, au milieu de sorte que lorsque l'orifice est aligné avec les deux extrémités de la vanne, un écoulement se produit. La bille remplit la même fonction que le disque dans la vanne à soupape.
Qu'est-ce qu'un Robinet à tournant sphérique de type flottant?
Dans un robinet à tournant sphérique flottant, la bille est suspendue dans le fluide en écoulement et est maintenue en position par la compression de deux sièges en élastomère contre elle.
L'arbre est relié au sommet de la boule et permet le passage d'une position ouverte à une position fermée avec un mouvement quart de tour (90 degrés).
Lorsque l'arbre est déplacé, une charge est appliquée à la bille qui est pressée contre ses sièges.
Cette conception, légère et économique, convient à des alésages allant jusqu'à 10 pouces : au-delà de cette taille, les sièges de la soupape ne pourraient pas supporter des billes de plus en plus lourdes et la soupape ne fonctionnerait pas de manière sûre et efficace.
Les vannes à bille flottante permettent une fermeture bidirectionnelle du débit (comme le type à tourillon).
Comment fonctionne un robinet à tournant sphérique flottant ?
Les robinets à bille flottants sont actionnés par un arbre, ou tige, fixé au sommet de la bille qui la fait tourner de 90 degrés (un quart de tour). Lorsque la bille tourne, l'orifice est recouvert ou découvert par la paroi du corps de la vanne, libérant ou arrêtant le flux de fluide. La tige est fixée suffisamment lâchement à la bille pour que, lorsque la bille tourne sur son axe, la pression du flux pousse la bille contre son siège aval, créant ainsi un joint étanche. Pour cette raison, les vannes à bille flottante peuvent ne pas assurer une étanchéité aussi efficace dans les applications à très basse pression après une certaine usure du siège. En effet, il se peut qu'il n'y ait pas suffisamment de pression du fluide pour forcer la bille contre le siège en aval afin de créer un joint étanche. Cependant, dans la plupart des applications, la pression en aval est suffisante pour maintenir une étanchéité longue après que les sièges ont commencé à s'user.
Composants du type flottant du robinet à tournant sphérique
Les principaux composants d’un robinet à tournant sphérique flottant comprennent :
Corps de soupape – Un récipient sous pression contenant les composants nécessaires pour contrôler ou arrêter le débit dans un tuyau. Il est conçu pour relier deux ou plusieurs sections de tuyaux ou de tubes les unes aux autres.
Boule – Une sphère avec un chemin d’écoulement (trou ou tunnel) passant par son centre et un point de connexion pour un arbre pour la faire tourner.
Sièges – Disques ronds en forme de beignet qui forment un joint entre le corps et la boule.
Tige – Un arbre qui relie la bille interne à l’extérieur de la valve pour faciliter la rotation de la bille.
Emballage – Des joints flexibles qui s’adaptent autour de l’arbre et empêchent le fluide circulant à travers la vanne de s’échapper vers l’extérieur.
Bonnet – La partie du corps de la vanne qui abrite la tige et la garniture.
Opérateur ou actionneur – Un dispositif externe conçu pour faire tourner la tige de la vanne. Il peut s'agir d'un levier, d'un engrenage, d'un engrenage motorisé (actionneur électrique) ou d'un actionneur pneumatique/hydraulique.
Types de robinet à tournant sphérique
Basé sur la conception de la balle
La conception la plus courante est la « conception à boule flottante ». Le ballon est suspendu dans le support et maintenu en place par deux anneaux d'étanchéité. Certaines vannes de haute qualité ont une « conception à tourillon ». La bille est soutenue en haut et en bas pour réduire la charge sur les sièges de soupape.
- Flottant Soupape à bille – La majorité des robinets à bille sont équipés d’une bille flottante. La bille est soutenue par les sièges de soupape.
- Tourillon Soupape à bille – Les vannes de grand diamètre et de pressions de service élevées (par exemple DN >100 mm et 30 bar) sont souvent conçues à tourillon. La boule est soutenue en bas et en haut pour réduire la charge sur les anneaux de siège. Le couple de fonctionnement est généralement plus faible pour les vannes à tourillon.
Le trou traversant la bille peut avoir différents profils tels qu'un alésage complet, un alésage réduit ou une forme en V.
- Robinet à boisseau sphérique à alésage réduit – La plupart des robinets à tournant sphérique ont un alésage réduit. En conséquence, le robinet à bille introduit des pertes par frottement dans le système. Ces pertes restent relativement faibles par rapport aux autres types de vannes. Les robinets à tournant sphérique monobloc ont presque toujours un alésage réduit.
- Passage intégral Soupape à bille – Les vannes à passage intégral ont le même diamètre d'alésage que le tuyau. L'avantage est qu'il n'y a pas de pertes de friction supplémentaires et que le système est mécaniquement plus facile à nettoyer (raclage). L'inconvénient est que la bille et le boîtier sont plus gros qu'un robinet à bille standard à alésage réduit. Le coût est donc légèrement plus élevé et cela n’est pas nécessaire pour de nombreuses applications.
- en forme de V Soupape à bille – Le trou de la bille ou du siège de soupape a un profil en forme de « V ». De ce fait, le débit souhaité peut être contrôlé plus précisément en faisant tourner la bille. En optimisant le profil, une caractéristique d'écoulement linéaire peut être approchée.
Différences entre le robinet à tournant sphérique flottant et Robinet à tournant sphérique
Quelles sont les différences entre le robinet à tournant sphérique flottant et le robinet à tournant sphérique. Il y a 5 points majeurs.
1. Apparence du robinet à tournant sphérique flottant par rapport au tourillon
Les vanne à bille flottante et le robinet à tournant sphérique sont faciles à distinguer en apparence. Si le corps de la vanne a un arbre fixe en bas, il doit s'agir du robinet à tournant sphérique.
Si le corps du robinet à tournant sphérique est doté d'un dispositif d'injection de graisse, il s'agit essentiellement d'un robinet à tournant sphérique. Cependant, s'il n'y a pas de dispositif d'injection, peut-on dire qu'il doit s'agir d'un robinet à tournant sphérique flottant ? Ceci est incorrect, car les robinets à tournant sphérique de petite taille tels que 2 pouces de 150 LB ne sont généralement pas non plus remplis de dispositif d'injection.
2. Surface d'étanchéité du tourillon par rapport au robinet à tournant sphérique flottant
Comme la bille du robinet à tournant sphérique flottant flotte, sous la pression du fluide, la bille flottante se déplacera et contre le siège en aval. Ainsi, le joint du robinet à tournant sphérique flottant appartient au joint unilatéral. La bille de le robinet à tournant sphérique ne peut pas être déplacé, les deux côtés du robinet à tournant sphérique doivent donc être scellés.
Étant donné que le principe d'étanchéité est différent, les exigences des deux robinets à bille concernant le matériau de la surface d'étanchéité sont différentes, en particulier la surface d'étanchéité du robinet à tournant sphérique flottant doit être capable de supporter la pression provoquée par la bille flottante.
3. Principe de fonctionnement du robinet à tournant sphérique flottant ou à tourillon
Le robinet à tournant sphérique flottant n'a qu'une tige supérieure et la boule peut avoir un léger déplacement, c'est pourquoi on l'appelle robinet à tournant sphérique flottant. Le robinet à tournant sphérique à tourillon a une autre tige en bas pour fixer la position de la boule, de sorte que la boule ne peut pas se déplacer.
L'étanchéité du robinet à tournant sphérique flottant est réalisée par la pression du milieu, lorsque le robinet à tournant sphérique est fermé, la bille flottante est pressée contre la surface d'étanchéité sous l'action de la pression pour réaliser l'étanchéité. Lorsque le robinet à tournant sphérique est fermé, le la balle ne produit pas de déplacement, mais les sièges flottants se déplaceront et se presseront contre la balle sous l'action de la pression du média pour réaliser l'étanchéité.
4. Demande du robinet à tournant sphérique à tourillon par rapport au flottant
Le robinet à tournant sphérique flottant convient aux moyennes et basses pressions et a généralement un petit diamètre. Le robinet à tournant sphérique à tourillon peut être utilisé dans des conditions de haute pression et sa taille peut aller jusqu'à 60 pouces.
Le robinet à tournant sphérique est une sorte de vanne à double blocage et purge (DBB), tandis que le robinet à tournant sphérique flottant scelle uniquement le côté aval. Le robinet à tournant sphérique peut bloquer les fluides en amont et en aval. Et lorsque la pression dans la cavité centrale est supérieure à la force du ressort du siège, le siège sera poussé pour ouvrir pour relâcher la pression à l'intérieur de la chambre afin d'assurer la sécurité.
5. Caractéristiques du tourillon du robinet à tournant sphérique par rapport au flottant
Par rapport aux vannes à bille flottante, les vannes à bille à tourillon sont généralement utilisées plus longtemps, ont une taille plus petite et sont plus faciles à utiliser.
Le robinet à tournant sphérique à tourillon a également la fonction de libération automatique de la pression. Lorsque la température du fluide dans la vanne augmente et provoque une augmentation anormale de la pression, le robinet à tournant sphérique à tourillon peut relâcher automatiquement la pression sans soupape de décharge. Ceci est très important pour assurer la sécurité de production industrielle.
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