Vanne à bille motorisée

Qu’est-ce qu’une vanne à bille motorisée ?

Une vanne à bille motorisée est un type de vanne à bille qui utilise l’électricité pour fonctionner. Ce type de vanne utilise une boule perforée, creuse et tournante pour contrôler le débit du fluide. Les vannes à bille motorisées ont une bille avec un trou au centre. Un moteur électrique est utilisé pour contrôler la position de la bille afin d’améliorer ou de bloquer l’écoulement du fluide. Les fabricants de vannes à bille motorisées conçoivent la bille de manière à ce qu’elle puisse contrôler, diriger, guider et moduler le débit du fluide. La vanne à bille motorisée peut fonctionner dans des gaz, des liquides et des vapeurs. Le robinet à boisseau sphérique motorisé ferme ou ouvre le débit en tournant la boule de 90^o dans le sens inverse des aiguilles d’une montre ou dans le sens des aiguilles d’une montre respectivement. Un robinet à bille motorisé déclenche l’écoulement du fluide lorsque le trou de la bille tourne parallèlement à la direction de l’écoulement du fluide. Les vannes à bille motorisées sont connues pour leur longue durée de vie et leur grande fiabilité.

Figure : Vanne à bille motorisée.

Composants d’une vanne à bille motorisée

Corps de vanne/boîtier de vanne

Le corps de vanne ou le boîtier de vanne d’une vanne à bille motorisée est le composant utilisé pour contenir toutes les pièces internes de la vanne. Le corps de la vanne est fabriqué à partir de matériaux solides, durs et rigides afin qu’il puisse avoir une résistance suffisante pour supporter les hautes pressions et les hautes températures associées à l’écoulement du fluide. Les orifices d’entrée et de sortie d’une vanne à bille motorisée sont également réalisés sur le corps de la vanne.

Boule rotative

La boule est un composant sphérique avec un trou en son centre. Le trou au centre de la boule est appelé alésage. Le trou ou l’alésage de la bille sert d’ouverture à l’écoulement du fluide. La bille d’une vanne à bille motorisée peut être une bille creuse ou une bille pleine. Dans le cas d’une bille pleine, le diamètre d’ouverture est constant, ce qui favorise un écoulement fluide à vitesse constante. Dans le cas d’une bille creuse, l’espace à l’intérieur permet à une plus grande quantité de fluide de s’écouler à travers la vanne. Cependant, les billes creuses dans une vanne à bille motorisée ont tendance à avoir plus de turbulences ainsi que des vitesses élevées. Néanmoins, une bille creuse dans une vanne à bille motorisée rend la vanne légère et bon marché par rapport à une bille pleine.

Tige (arbre)

C’est le composant d’un robinet à boisseau sphérique motorisé qui relie le moteur électrique à la boule. La tige est un arbre qui transmet la puissance du moteur électrique pour faire fonctionner le robinet à boisseau sphérique motorisé. La tige d’un robinet à boisseau sphérique motorisé est conçue avec des joints tels que des joints toriques et des bagues de garniture pour assurer l’étanchéité du chapeau ainsi que de la tige/arbre afin d’éviter toute fuite de fluide.

Bonnet

Le chapeau d’un robinet à boisseau sphérique motorisé est le composant placé au-dessus du corps du robinet pour couvrir les parties internes. Le chapeau et le corps de la vanne dans une vanne à boisseau sphérique motorisée sont reliés à l’aide de vis, de boulons et d’écrous ou par soudage pour garantir l’absence de fuites. Tout comme le corps de la vanne, le chapeau doit être fabriqué dans des matériaux solides, durs et rigides, capables de résister à des pressions et des températures élevées, conformément à l’utilisation prévue de la vanne.

Siège

Le siège d’un robinet à boisseau sphérique motorisé est un composant utilisé pour assurer l’étanchéité entre le corps du robinet et la bille. Il y a un siège amont adjacent au côté d’entrée de la vanne et un siège aval placé à l’opposé du siège amont adjacent au côté de décharge de la vanne.

Actionneur

L’actionneur est le composant d’une vanne à boisseau sphérique motorisée qui est utilisé pour fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement de la vanne. L’actionneur est un moteur électrique. L’actionneur peut être automatique ou semi-automatique.

Emballage

La garniture désigne le joint qui entoure la tige/arbre de la vanne et qui sert à empêcher les fuites de fluide.

Figure : Composants d’une vanne à bille motorisée.

Comment fonctionne une vanne à bille motorisée ?

Les vannes à bille motorisées fonctionnent en convertissant l’énergie électrique en énergie mécanique. C’est l’énergie mécanique qui est utilisée pour ouvrir/fermer les vannes à bille motorisées. L’énergie électrique est convertie en énergie mécanique à l’aide d’un moteur électrique. Le fonctionnement d’une vanne à bille motorisée est décrit ci-dessous.

1. Alimentation du système. La vanne à bille motorisée s’ouvre en mettant le courant électrique. Cela permet au courant électrique de circuler vers le moteur électrique. Le moteur électrique est alors mis en marche et tourne, ce qui fait tourner l’arbre qui transmet l’énergie mécanique pour ouvrir la vanne. La puissance requise pour ouvrir une vanne à bille motorisée dépend de certains facteurs tels que sa taille. Dans la plupart des cas, la puissance requise pour faire fonctionner une vanne à bille motorisée peut être de 12, 24 ou 48 V en courant continu ou de 24, 48, 120 ou 240 V en courant alternatif.
2. La puissance du moteur électrique est transmise par un ensemble d’engrenages pour réduire sa vitesse et augmenter simultanément son couple (car la vitesse et le couple sont inversement proportionnels). Ainsi, l’actionneur de vanne à bille motorisé sera capable de produire différents niveaux de couple ou de force en fonction des commandes du jeu d’engrenages. Le couple produit par les trains d’engrenages est utilisé pour faire tourner la tige de la boule motorisée et, puisque la tige est reliée à la boule, elle la fera tourner selon les besoins.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille motorisée.

Types de vannes à bille motorisées

Vanne à bille motorisée monocorps

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée avec un seul corps. Cette vanne à bille motorisée est conçue avec un corps de vanne en fonte solide qui réduit les fuites. Le robinet à bille motorisé à corps unique est le moins cher de tous les robinets à bille motorisés. Cependant, ce robinet à boisseau sphérique ne peut pas être ouvert pour le nettoyage ou la maintenance. Le robinet à boisseau sphérique motorisé à corps unique est utilisé pour des fonctions moins exigeantes. Ces vannes ont une petite ouverture, elles sont moins chères et elles sont généralement jetables.

Vanne à bille motorisée à corps en deux parties

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée qui se compose de deux parties. La première contient le corps et le joint d’extrémité, la seconde est fixée à la première. Une vanne à bille motorisée en deux parties peut être démontée facilement pour l’inspection, le nettoyage et la maintenance. Pour séparer les deux pièces de cette vanne à bille motorisée, il faut la déconnecter complètement de la canalisation.

Vanne à bille motorisée à corps en trois parties

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée composée de trois parties, à savoir le corps et deux joints d’extrémité. Les trois composants sont reliés par des boulons et des écrous. Cette conception d’un robinet à boisseau sphérique motorisé à corps en trois parties facilite le retrait des pièces principales du robinet telles que la tige, le siège et la bille du système de tuyauterie. Cette conception d’un robinet à boisseau sphérique motorisé permet de retirer efficacement les matériaux obstrués, de remplacer les joints et les sièges sans avoir à retirer la tuyauterie du corps. Cependant, ce type de vanne à bille motorisée est vendu à un prix plus élevé.

Vanne à bille motorisée à entrée par le haut

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée dans laquelle la bille est assemblée à partir de la partie latérale de la section supérieure. Cette conception d’un robinet à boisseau sphérique motorisé permet de réparer le boisseau et le siège sans avoir à démonter le robinet. Le robinet à boisseau sphérique motorisé à entrée par le haut permet d’obtenir un corps de vanne plus grand. Dans la plupart des cas, les fabricants de robinets à tournant sphérique motorisés conçoivent le robinet de telle sorte qu’il n’est pas nécessaire de le retirer de la canalisation. L’avantage des vannes à bille motorisées à entrée par le haut est qu’elles ont un minimum de raccords filetés, ce qui réduit les fuites.

Vanne à bille motorisée à entrée latérale

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée dans laquelle la bille est assemblée à partir de la partie latérale de la vanne. Dans la plupart des cas, la boule de ce robinet à boisseau sphérique motorisé est assemblée en deux ou trois parties du corps du robinet. Chaque partie est assemblée à l’aide de vis ou de boulons, comme pour l’assemblage de deux brides. Les vannes à bille motorisées à entrée latérale présentent un minimum de défauts dus au processus de fabrication et sont faciles à assembler.

Vanne à bille motorisée à corps soudé

Il s’agit d’une vanne à bille motorisée entièrement soudée, ce qui la rend exempte de toute fuite. Ce type de vanne à bille motorisée ne peut pas être réparé comme les autres vannes à bille motorisées. Les vannes à bille motorisées à corps soudé sont utilisées dans les applications souterraines et enterrées où la maintenance n’est pas nécessaire, comme dans les applications de transport de gaz et de transport sous-marin. Une fois que ces vannes à bille motorisées sont soudées, elles sont soumises à des essais non destructifs (NDTS) pour vérifier qu’elles ne présentent aucune fuite.

Applications des vannes à bille motorisées

• Les vannes à bille motorisées sont utilisées dans les applications de traitement de l’eau et d’irrigation.
• Les vannes à bille motorisées sont utilisées dans le traitement des aliments et des boissons.
• Ils sont utilisés dans les industries du gaz et du pétrole.
• Ces vannes sont utilisées dans les industries pharmaceutiques.
• Les vannes à bille motorisées sont utilisées dans les centrales électriques.
• Ils sont utilisés dans les foyers pour contrôler l’eau dans une machine à laver la vaisselle et le linge.
• Ils sont utilisés dans l’industrie automobile.
• Les vannes à bille motorisées sont utilisées dans les usines de fabrication de produits chimiques.

Avantages des vannes à bille motorisées

• Les vannes à bille motorisées sont faciles à utiliser. Ces vannes sont comparativement faciles et rapides à installer, à réparer et à entretenir.
• Les vannes à bille motorisées ont un rendement élevé. Ces vannes n’ont pas besoin d’être lubrifiées et ont des joints étanches qui garantissent qu’aucun fluide et aucune pression d’écoulement ne sont gaspillés.
• Les vannes à bille motorisées sont abordables car elles sont de conception simple par rapport aux autres vannes.
• Les vannes à bille motorisées ont une longue durée de vie, surtout si elles sont utilisées conformément aux instructions du fabricant.
• La conception des vannes à bille motorisées fait appel à des matériaux solides par rapport à l’utilisation prévue, ce qui leur permet de résister à des conditions d’écoulement comme la pression.
• Les vannes à bille motorisées sont polyvalentes car elles sont utilisées dans un large éventail d’applications.

Inconvénients des vannes à bille motorisées

• Les vannes à bille motorisées subissent une usure importante lorsqu’elles sont utilisées pour une mauvaise application.
• Les vannes à bille motorisées ne sont pas idéales pour les applications d’étranglement.

Dépannage des vannes à bille motorisées

Fuite du siège de la bille

• Matières étrangères autour du siège de la bille. Nettoyez/enlevez les matières étrangères ou remplacez le siège de la bille s’il a été endommagé par ces matières.
• Le siège de la bille a été endommagé parce qu’il a été utilisé à demi-ouvert. Remplacez le siège de la bille. Utilisez la vanne lorsqu’elle est complètement ouverte/fermée.
• Le siège de la bille a été endommagé par la chaleur thermique. Remplacez le siège de la bille par celui recommandé par le fabricant de la vanne à bille motorisée. 

Fuite du joint du corps

• Boulons, écrous ou vis desserrés. Serrez les boulons ou les vis de manière égale.
• Le joint du corps est endommagé. Remplacez le joint.

Fuite de la garniture du presse-étoupe

• Boulon de presse-étoupe desserré. Serrez les boulons du presse-étoupe en diagonale et avec un couple égal.
• La garniture de presse-étoupe est usée. Remplacez la garniture de presse-étoupe.

L’actionneur ne fonctionne pas

• L’interrupteur, les fils ou autres fils sont lâches ou déconnectés. Inspectez et rebranchez-les en conséquence.
• Un condensateur n’est pas connecté correctement ou est desserré. Vérifiez le schéma de câblage selon les instructions du fabricant de la vanne à bille motorisée et connectez-le en conséquence.
• La protection contre les surcharges thermiques est activée. Laissez à l’actionneur électrique le temps de refroidir et minimisez la fréquence de fonctionnement.
• Les fils du bornier sont déconnectés ou lâches. Inspectez-les et connectez-les en conséquence.
• Le moteur ne fonctionne pas ou est endommagé. Remplacez le moteur.

Le moteur de la vanne à bille motorisée est calé alors qu’il est sous tension

• Un condensateur est défaillant. Remplacez le condensateur.
• La vanne motorisée a besoin de plus de couple. Vérifiez qu’il n’y a pas d’obstruction et retirez/nettoyez.
• Les composants de la carte de contrôle de la vanne à bille motorisée sont défectueux. Inspecter les composants, les recâbler ou les remplacer.

Résumé

Une vanne à bille motorisée est un type de vanne à bille qui fonctionne à l’aide d’un moteur électrique. Cette vanne à bille motorisée utilise l’électricité comme source d’énergie. L’électricité est utilisée pour alimenter le moteur électrique qui convertit ensuite l’énergie électrique en énergie mécanique. L’énergie mécanique est utilisée par le moteur électrique pour ouvrir la vanne à bille motorisée et permettre l’écoulement du fluide. Les vannes à bille motorisées utilisent une bille qui tourne à 90^o pour fermer/ouvrir le débit du fluide. Les vannes à bille motorisées conviennent aux applications tout ou rien. Les fabricants de vannes à bille motorisées conçoivent les vannes en tenant compte de leur capacité à résister à la pression et à la température du fluide. Les vannes à bille motorisées sont utilisées dans différentes applications telles que les centrales électriques, la transformation des aliments et des boissons, le pétrole et le gaz, les produits pharmaceutiques, l’approvisionnement en eau et les systèmes d’irrigation, entre autres. Les vannes à bille motorisées sont économes en énergie, abordables, durables, faciles à utiliser, polyvalentes, solides et simples à nettoyer et à réparer.