Exploration du domaine pionnier des robinets à tournant sphérique, de l’invention à la domination industrielle moderne

L’invention du robinet à boisseau sphérique peut être considérée comme un développement révolutionnaire dans l’industrie de la robinetterie, offrant de nombreuses solutions uniques pour répondre aux exigences modernes en matière de contrôle des flux. Cependant, ses avantages uniques ne se sont pas manifestés tout de suite. Au début, en raison de l’absence de technologie d’usinage permettant de produire des billes véritablement sphériques et de l’utilisation limitée de matériaux d’étanchéité tels que le caoutchouc naturel, les robinets à tournant sphérique n’ont pas pu être utilisés dans des environnements industriels.

Au cours de la période allant de la Seconde Guerre mondiale aux années 1950, les technologies de traitement mises au point pour les besoins de la guerre ont permis d’introduire les avantages uniques des robinets à boisseau sphérique dans les applications militaires. Le développement de matériaux synthétiques tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), plus connu sous le nom de marque Teflon, a ouvert la voie à l’application industrielle des robinets à tournant sphérique.

Aujourd’hui, les robinets à tournant sphérique sont largement utilisés pour contrôler le débit des liquides, des gaz et même des solides. Ces applications vont de températures de -267°C (-450°F) à plus de 871°C (1600°F), et les plages de pression peuvent s’étendre du vide complet à plus de 20 000 psi.

Le développement des robinets à boisseau sphérique en Chine s’est fait à partir de deux systèmes indépendants et a connu trois étapes principales :

1. Première étape (de la fin des années 1950 à la fin des années 1970) : L’exposition d’un robinet à boisseau sphérique flottant du Japon en 1958 a conduit au développement du robinet à boisseau sphérique flottant de la série Q41 et du robinet à boisseau sphérique fixe de la série Q47, qui était basé sur la structure du robinet à boisseau sphérique fixe introduit par la société japonaise KTM.
2. Deuxième phase (du début des années 1980 à la fin des années 1990) : Après la réforme et l’ouverture, la Chine a adopté les produits de robinetterie américains et les normes ASME/ANSI pour la conception, la fabrication et les essais des robinets. Cette période a vu l’introduction des produits de robinetterie à boisseau sphérique de norme américaine. La création de la première coentreprise sino-étrangère en 1992 entre l’entreprise américaine JAMESBURY et l’usine d’origine Shanghai Valve Factory a constitué un développement important. Cette entreprise a introduit des robinets à tournant sphérique et des robinets à papillon haute performance basés sur le principe de l’étanchéité souple induite par les fluides, ce qui a permis d’élever considérablement le niveau technique global des robinets chinois.
3. Troisième phase (à partir du 21ème siècle) : Depuis le début du XXIe siècle, la Chine a réalisé des progrès significatifs dans le domaine des robinets à bille pour pipelines longue distance et des robinets à bille à siège métallique.

Les principaux composants d’un robinet à tournant sphérique sont le corps, la sphère, le siège et la tige, avec différents matériaux utilisés pour ces composants. Le robinet à boisseau sphérique peut offrir de multiples raccords, y compris des raccords à brides, filetés, soudés et des raccords de type “wafer”.

Corps : le corps d’un robinet à tournant sphérique peut être fabriqué à partir de divers métaux, notamment le laiton, le bronze, l’aluminium, le fer, l’acier au carbone, l’acier inoxydable, les alliages à base de nickel et les métaux réactifs tels que le titane, le tantale et le zirconium. Les matières plastiques et les polymères, notamment le PVC, le polyéthylène et le polypropylène, peuvent également être utilisés, soit comme matériau principal, soit comme revêtement. La conception de base du corps est conforme aux normes ASME.

Bille : L’élément de contrôle du débit d’un robinet à bille est la bille. Elle agit sur le siège pour empêcher ou contrôler le débit à travers la vanne. Les billes peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux, notamment des métaux, des céramiques ou des plastiques. Les billes métalliques peuvent subir des revêtements ou des traitements de surface pour améliorer des propriétés telles que la résistance à l’usure, la résistance à la corrosion ou la dureté.

Siège : Les améliorations apportées à la conception et à la technologie des sièges ont élargi la gamme d’applications des robinets à tournant sphérique. Les sièges remplissent diverses fonctions en fonction de la conception de la vanne et du matériau du siège. Les sièges souples, souvent appelés “cassettes” ou “lèvres flexibles”, réduisent le couple et prolongent la durée de vie. Les matériaux de siège comprennent le caoutchouc (par exemple, le caoutchouc chloroprène et le caoutchouc nitrile), les fluoropolymères (par exemple, PTFE, TFM, PBI et PFA), le polyéthylène à poids moléculaire ultra-élevé (UHMWPE), le polyétheréthercétone (PEEK), le Delrin et le nylon.

Tige : La tige est responsable de la rotation du robinet à boisseau sphérique en position ouverte ou fermée ou dans une position intermédiaire pour le contrôle du débit. Les matériaux de la tige doivent résister à la pression exercée par le corps, la bille ou le siège, et conserver une résistance suffisante pour supporter le couple appliqué pendant le fonctionnement du robinet. Les matériaux couramment utilisés pour les tiges comprennent des matériaux plus résistants et résistants à la corrosion.

L’article examine également les applications des robinets à tournant sphérique dans diverses industries, notamment la pétrochimie, les systèmes d’approvisionnement en eau et de drainage, la production d’énergie, l’alimentation et les produits pharmaceutiques, les systèmes de réfrigération et de conditionnement d’air et le génie maritime.

La conception compacte, le fonctionnement simple, la facilité d’entretien et les performances polyvalentes font des robinets à tournant sphérique une conception dominante dans les applications industrielles modernes. Alors que les industries accordent de plus en plus d’importance à la sécurité, à la protection de l’environnement, à l’amélioration de l’efficacité et à la réduction des coûts, les robinets à tournant sphérique, avec leur valeur unique, jouent un rôle crucial pour assurer une production sûre et un fonctionnement efficace dans l’industrie moderne.