Valve à bille forgée

Qu’est-ce qu’un robinet à boisseau sphérique forgé ?

Une vanne à bille forgée est une vanne qui fonctionne en utilisant un composant en forme de bille pour ouvrir et fermer le flux de fluide. La vanne est fabriquée par la méthode du forgeage. La méthode de forgeage consiste à façonner des matériaux métalliques et des alliages à l’état solide. Des outils de taille industrielle et la chaleur fournissent des forces de compression qui plient les alliages et les métaux. Des matrices sont également utilisées pour façonner et couper les matériaux afin d’obtenir la vanne à bille forgée. En fonction du matériau utilisé pour fabriquer la vanne, le forgeage peut être effectué à différentes températures. La fabrication par la méthode de forgeage présente certains avantages, comme l’économie de matériaux. En outre, comme ces vannes sont fabriquées par forgeage, peu d’efforts sont nécessaires pour donner au matériau la forme et la taille appropriées, ce qui réduit le coût global de la vanne. La plupart des utilisateurs de vannes préfèrent les vannes à bille forgées car elles sont solides, ce qui les rend idéales pour les applications à haute pression et à haute température. En outre, grâce à la méthode de fabrication par forgeage, la structure des grains du matériau est plus fine, ce qui augmente la solidité globale et la résistance aux chocs.

Figure : Robinet à bille forgé.

Composants d’un robinet à boisseau sphérique forgé

Levier à main/volant à main

Le volant ou le levier d’un robinet à boisseau sphérique forgé est l’endroit où l’opérateur applique une force pour faire tourner le robinet afin de fermer ou d’ouvrir le flux de fluide.

Tige

La tige d’un robinet à boisseau sphérique forgé relie la sphère et le volant à main. Elle assure la transmission de la force du levier à main à la sphère lorsque l’opérateur doit actionner le robinet.

Boule

Il s’agit d’un composant en forme de boule avec un trou traversant. La bille ouvre le passage du fluide lorsque le trou s’aligne avec le tuyau transportant le fluide et se ferme lorsqu’elle est alignée à un angle de 90^o degrés par rapport à ce même tuyau. Le travail de la bille consiste à fermer ou à ouvrir la vanne selon les besoins.

Siège

Le siège est un composant destiné à assurer l’étanchéité de l’intérieur de la vanne et à répartir uniformément les contraintes d’assise de la bille. Il empêche également les fuites de fluide entre la bille et le corps du robinet lorsque celui-ci est fermé. Les fabricants de robinets à boisseau sphérique forgés fabriquent les sièges à partir de matériaux métalliques ou souples comme le caoutchouc et le plastique. Le choix du matériau du siège dépend du domaine d’application et des températures prévues du fluide. Pour les liquides chauds, on utilise des sièges métalliques, tandis que pour les températures inférieures à 65^o C, on utilise des matériaux souples.

Corps de la valve

Le corps de la vanne, également appelé boîtier de la vanne, recouvre toutes les pièces internes de la pompe, telles que la bille, les sièges, les joints et les bagues. Le corps fournit les orifices d’entrée et de sortie de la vanne pour l’écoulement du fluide. Il permet également d’empêcher les contaminants et les solides de pénétrer dans la pompe.

Bonnet

Le chapeau est monté sur le corps de la vanne, et les deux sont reliés par des boulons et des écrous. Le chapeau a pour fonction de couvrir la tige et la garniture de la vanne. Il renforce également la sécurité de la tige et de la garniture.

Emballage

La garniture est un joint qui empêche les fuites de fluide autour de la tige. Elle empêche également l’entrée de saletés et de solides dans la pompe via la tige.

Figure : Composants d’une vanne à bille forgée.

Comment fonctionne une vanne à bille forgée ?

Un robinet à boisseau sphérique forgé ferme ou ouvre l’écoulement du liquide en fonction de l’alignement de l’orifice central de la boule avec l’orifice d’entrée du robinet. La boule reçoit la puissance d’ouverture/fermeture du volant ou du levier manuel par l’intermédiaire de la tige. La vanne s’ouvre lorsque le volant est tourné dans le sens des aiguilles d’une montre jusqu’à ce qu’il fasse un angle de 90^o degrés. La rotation du volant oblige la tige à tourner. Comme la tige et la sphère sont reliées, la sphère effectue la même rotation dans le sens des aiguilles d’une montre. En raison de la rotation d’un quart de tour de la sphère, le trou en son centre est aligné avec l’entrée de la vanne et le tuyau connecté à la vanne. Ainsi, la vanne reste ouverte, permettant au liquide de s’écouler à travers la vanne.

La vanne se ferme lorsque le volant est tourné de 90 degrés supplémentaires dans le sens inverse des aiguilles d’une montre^o . Ainsi, le trou central de la bille devient perpendiculaire au tuyau connecté à la vanne. Cette disposition ferme la voie d’écoulement du fluide, rendant la vanne fermée. Grâce au siège de la vanne, le fluide a du mal à fuir ou à s’écouler à travers la vanne. La vanne peut également être utilisée pour l’étranglement, en tournant légèrement le levier à main. Cela permet un certain débit de fluide. Cependant, l’utilisation d’une vanne à bille forgée pour l’étranglement du débit dans des conditions de haute pression entraîne une usure rapide des sièges de vanne.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille forgée.

Types de robinets à bille forgés

Robinets à bille forgés à trois voies

Ce type de vanne comporte trois orifices, contrairement à la vanne la plus courante qui en comporte deux (orifices d’entrée et de sortie). Les fabricants de robinets à bille forgée conçoivent ce type de vanne pour mélanger et dévier le flux de fluide dans différentes applications industrielles. Cette vanne est avantageuse car elle effectue le travail que deux ou plusieurs vannes peuvent faire. La vanne fonctionne en faisant tourner la bille par l’intermédiaire du volant à main. La rotation de la bille aligne ses canaux centraux découpés sur les orifices d’entrée et de sortie de la vanne. Il existe deux versions de la vanne : la version T et la version L. La vanne avec alésage découpé en forme de L permet l’écoulement du fluide à un angle de 90^o degrés d’un orifice à l’autre. La vanne a deux entrées et une sortie. Pour la vanne en L, le fluide peut s’écouler de deux entrées différentes vers la sortie selon un angle de 90^o degrés.

Figure : Robinet à boisseau sphérique forgé en T et L.

Le robinet en T est également connu sous le nom de robinet à boisseau sphérique forgé par mélangeur. Elle est également utilisée pour diriger le flux de fluide à droite, à gauche ou en ligne droite. Puisque la vanne peut combiner deux flux de fluide en un seul flux de sortie, cette vanne est bonne dans les applications qui nécessitent un mélange de fluides, comme les produits chimiques et pharmaceutiques.

Figure : Vanne à bille forgée à trois voies

Vanne à bille forgée à entrée latérale.

Une vanne à bille forgée à entrée latérale est une vanne dans laquelle la bille est assemblée par ses côtés. L’assemblage relie deux ou trois pièces du corps de la vanne. Des boulons ou des goujons assemblent chaque partie du corps pour les réunir en deux pièces. L’assemblage se fait après le forgeage de chaque pièce du corps de la vanne. Les types de vannes à entrée latérale présentent l’avantage de réduire les défauts courants lorsque la vanne est fabriquée par la méthode du moulage. La vanne a également l’avantage d’être facile à assembler et les pièces de garniture sont faciles à aligner. Ces vannes sont très répandues sur le marché et dans les industries en raison de leur facilité d’assemblage, de réparation et de nettoyage.

Figure : Vanne à bille forgée à entrée latérale.

Vanne à bille forgée à entrée par le haut.

Le robinet à boisseau sphérique forgé à entrée par le haut est un robinet dans lequel la bille est assemblée par le haut. Cette vanne est similaire au robinet à soupape, mais elle utilise une bille pour contrôler le débit du fluide. La vanne est constituée d’un seul corps. Les fabricants de robinets à boisseau sphérique forgé recommandent ce type de robinet pour une utilisation où le démontage pour la maintenance des pièces internes est minimal. Cette vanne est solide et convient aux applications lourdes impliquant des débits et des pressions élevés. La construction de cette vanne permet un raccordement par filetage minimal, ce qui réduit la possibilité de fuite de fluide.

Figure : Robinet à bille forgé à entrée par le haut.

Robinet à boisseau sphérique forgé monocorps.

Il s’agit d’une vanne à bille forgée dont le corps est constitué d’une seule pièce. Ce type de vanne est très fiable car il ne présente pratiquement aucune fuite de fluide, comme c’est le cas pour les autres vannes dont le corps est assemblé à l’aide de boulons. Cette vanne a également l’avantage d’être de petite taille et peu coûteuse. Cependant, cette vanne ne peut pas ouvrir son corps pour être réparée, entretenue ou nettoyée. Une fois que la vanne devient défectueuse, elle n’est plus utile. Le robinet à boisseau sphérique forgé monocorps est idéal pour les applications à faible débit et pression qui impliquent un fluide propre et libre.

Figure : Robinet à bille forgé à corps simple.

Robinet à boisseau sphérique forgé à corps en deux parties.

Il s’agit du robinet à boisseau sphérique forgé qui comporte deux pièces du corps du robinet. L’une des pièces contient le joint d’extrémité et le corps, tandis que la seconde pièce est attachée à la première pour fixer la garniture de la vanne dans une position correcte. L’un des principaux avantages de cette vanne est qu’elle est facile à assembler et à désassembler pour la réparation, l’entretien et le nettoyage. Cependant, elle doit être entièrement retirée du système de tuyauterie pour que les deux pièces puissent être séparées. Si l’on compare cette vanne au type à corps unique, elle est bien meilleure car elle peut supporter une pression et un débit plus élevés et elle est réparable.

Figure : Vanne à bille forgée en deux parties.

Applications des robinets à bille forgés

• Les vannes à bille forgées sont utilisées dans les centrales électriques qui contrôlent le débit d’eau à haute pression et à haute température.
• Ils sont utilisés dans les usines de dessalement et de traitement de l’eau.
• Ces vannes sont utilisées pour gérer le débit d’eau dans le système d’irrigation.
• Les vannes à bille forgées sont utilisées dans les usines de fabrication de produits chimiques pour contrôler le flux des réactifs.
• Ils sont utilisés dans les industries pharmaceutiques.
• Ces vannes sont utilisées dans les usines de transformation des aliments et des boissons.
• Ils sont utilisés pour le transport de l’eau municipale et domestique.
• Les vannes à bille forgées sont utilisées pour contrôler le débit de pétrole et de gaz.

Avantages des robinets à bille forgés

• Ces vannes sont robustes pour les hautes pressions et les hautes températures.
• Selon le matériau du siège, ils peuvent être utilisés à la fois pour les basses et les hautes températures.
• Les robinets à boisseau sphérique forgé sont polyvalents en termes de taille, ce qui les rend adaptés aux applications de petite à haute pression.
• Elles sont très durables si elles sont utilisées conformément aux instructions du fabricant de la vanne à bille forgée.
• Ces vannes sont de conception simple et compacte, ce qui les rend faciles à réparer, à nettoyer et à entretenir.
• Ils s’ouvrent et se ferment rapidement, ce qui permet de gagner du temps.
• Ils assurent des joints étanches sans fuite de fluide.
• Les vannes à bille forgées sont faciles à utiliser.
• Ils peuvent être utilisés dans une large gamme d’applications industrielles.

Inconvénients des robinets à bille forgés

• Le siège et la bille de la vanne s’usent rapidement lorsqu’ils sont utilisés pour contrôler des fluides contenant des boues.
• La vanne se ferme et s’ouvre rapidement, ce qui entraîne une surpression et une rupture par martelage.
• Ils ne conviennent pas aux applications d’étranglement.

Dépannage des robinets à bille forgés

Le fluide ne passe pas par la valve

• Matières étrangères dans la vanne. Démontez le robinet conformément aux instructions du fabricant du robinet à boisseau sphérique forgé et nettoyez les solides qui bloquent le robinet.
• La vanne est fermée. Tournez la vanne d’un quart de tour pour ouvrir le débit du fluide.
• Obstruction du tuyau. Vérifiez le tuyau et retirez tout matériau qui pourrait bloquer l’écoulement du fluide.

Fuite à travers le siège

• Le siège est endommagé. Remplacez le siège de la vanne.
• Des corps étrangers ont obstrué le siège. Retirez les matières étrangères.
• Pression excessive du fluide. Utilisez la vanne à la pression recommandée par le fabricant de la vanne à bille forgée.

Fuite à travers le joint du corps

• Les boulons reliant le tuyau et la vanne sont desserrés. Serrez les boulons et les écrous.
• Le débit du fluide est à haute pression. Assurez-vous que la vanne est utilisée à la pression recommandée par le fabricant de la vanne à bille forgée.
• Le joint du corps est endommagé. Remplacez le joint.

La vanne est difficile à manœuvrer

• Matériaux étrangers collés sur la tige. Ouvrez le chapeau de la vanne et nettoyez les matières étrangères.
• Siège défectueux. Remplacez le siège de la valve.

Résumé

Les robinets à bille forgés sont des robinets à bille fabriqués par la méthode de forgeage. Cette méthode consiste à façonner la vanne à partir de matériaux métalliques en les chauffant à une température spécifique. Cette méthode permet d’obtenir des robinets très résistants, adaptés aux hautes pressions et aux hautes températures. La vanne fonctionne en tournant le volant d’un quart de tour. La rotation du volant dans le sens des aiguilles d’une montre entraîne l’ouverture de la vanne et permet ainsi l’écoulement du fluide. Une rotation du volant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre ferme le passage du fluide.

Les fabricants de robinets à boisseau sphérique forgé proposent des variétés de ce type de robinet, notamment des robinets à corps unique, des robinets à boisseau sphérique forgé en deux parties, des robinets à boisseau sphérique forgé à entrée par le haut, des robinets à boisseau sphérique forgé à entrée latérale et des robinets à boisseau sphérique forgé à trois voies. Les applications de cette vanne comprennent l’approvisionnement en eau des municipalités, le traitement chimique, les aliments et les boissons, l’irrigation, les produits pharmaceutiques et les centrales électriques, entre autres. Les avantages de l’utilisation de cette vanne sont la rapidité de fonctionnement, la haute résistance, la polyvalence des dimensions, la durabilité et l’idéal pour diverses applications industrielles.