Robinet à bille à siège métallique

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

Les vannes à bille à siège métallique sont des vannes conçues avec un joint métal sur métal entre la bille et les sièges. Les robinets à bille à siège métallique sont destinés à être utilisés dans des applications de corrosion, d’abrasion, de haute pression ou de haute température. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique améliorent l’étanchéité de l’écoulement des fluides dans les deux sens et dans un sens unique dans les applications sévères. Les robinets à bille à siège métallique peuvent être rendus plus durs en les revêtant, par exemple, d’un revêtement par pulvérisation ultrasonique, de carbure de chrome, d’un revêtement dur par satellite et de carbure de tungstène. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique utilisent un matériau métallique comme l’acier inoxydable 316 ou le Monel pour fabriquer le siège du robinet. La plupart des robinets à boisseau sphérique utilisent des sièges souples en thermoplastique, comme le PTFE, qui sont destinés à un service propre uniquement, contrairement aux robinets à boisseau sphérique à siège métallique. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique sont restés parmi les meilleures solutions pour les applications de service sévère. Chaque type de robinet à boisseau sphérique à siège métallique possède ses propres caractéristiques qui lui confèrent des avantages et des inconvénients uniques.

Composants d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique

Corps de la valve

Le corps de vanne est le composant d’une vanne à bille à siège métallique qui recouvre les composants internes de la vanne. Le corps contribue à renforcer la sécurité des parties intérieures. Le corps contient les orifices par lesquels le fluide entre et sort de la vanne à bille à siège métallique. Le corps doit être solide afin de pouvoir fournir une barrière fiable à la pression du fluide.

Bonnet

Le chapeau est la partie d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique qui est utilisée pour couvrir la tige et la garniture. Le chapeau renforce la sécurité de la garniture et de la tige. Le chapeau est placé sur le corps de la vanne et les deux sont reliés par soudure ou à l’aide de boulons et d’écrous. Le chapeau est fabriqué dans le même matériau métallique que le corps de la vanne.

Actionneur

L’actionneur est un composant intégré au robinet à boisseau sphérique à siège métallique automatique pour fournir le couple nécessaire à l’ouverture/la fermeture du robinet. Avec un actionneur, un opérateur de vanne à bille à siège métallique n’est pas nécessaire. Les actionneurs qui peuvent être utilisés dans les vannes à bille à siège métallique sont notamment les actionneurs électriques, pneumatiques et hydrauliques. Un système automatique est utilisé pour améliorer le contrôle du fluide par l’actionneur.

 Poignée

La poignée est un composant utilisé dans un robinet à boisseau sphérique à siège métallique à commande manuelle. C’est sur la poignée que l’opérateur applique le couple pour ouvrir ou fermer le robinet à tournant sphérique à siège métallique.

Boule de soupape

Il s’agit d’un composant métallique d’une vanne à bille à siège métallique qui est utilisé pour ouvrir ou fermer le flux de fluide. La bille a un trou en son centre où le fluide s’écoule.

Tige

Une tige est un arbre dans un robinet à boisseau sphérique à siège métallique qui est utilisé pour transmettre le couple nécessaire pour ouvrir ou fermer le robinet. La tige relie l’actionneur ou la poignée à la boule.

Sièges

Les sièges font référence aux disques installés entre le corps du robinet et la bille. Un robinet à boisseau sphérique à siège métallique possède deux sièges qui assurent l’étanchéité entre la bille et le corps. La bille se place entre les sièges pour bloquer ou permettre l’écoulement du fluide. Il y a un siège aval monté près du côté de la sortie et un siège amont monté près du côté de l’entrée de la vanne. Les deux sièges sont installés à l’opposé l’un de l’autre.

Emballage

La garniture est un joint placé sur la tige pour empêcher toute fuite de fluide par la tige.

Figure : Composants d’une vanne à bille à siège métallique.

Comment fonctionne un robinet à bille à siège métallique ?

Une vanne à bille à siège métallique utilise une bille avec un alésage dans la section centrale pour ouvrir/fermer le flux de fluide. Un robinet à boisseau sphérique à siège métallique fonctionne en tournant la poignée d’un quart de tour pour ouvrir ou fermer le flux de fluide. La boule d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique est reliée à l’actionneur ou à la poignée par la tige. Lorsque la poignée est tournée, la tige tourne et, comme elle est reliée à la boule, celle-ci tourne également. Pour ouvrir un robinet à boisseau sphérique à siège métallique, on tourne la poignée d’un quart de tour, soit 90^o , dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. La tige et la sphère tournent alors simultanément à la rotation de la poignée. Cela permet à l’alésage de la sphère d’être colinéaire avec la canalisation. Lorsque l’alésage de la sphère est aligné avec le fluide dans la canalisation, le fluide s’écoule à travers la vanne. Pour fermer un robinet à boisseau sphérique à siège métallique, la poignée est tournée dans le sens des aiguilles d’une montre selon un angle de 90^o . Cela fait tourner l’alésage de la bille de telle sorte qu’elle devient perpendiculaire à l’écoulement du fluide. Dans ce cas, la bille bloque l’écoulement du fluide et on dit que la vanne à bille à siège métallique est fermée.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille à siège métallique.

Types de robinets à bille à siège métallique

Vanne à bille à entrée latérale et à siège métallique

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique qui est assemblé à partir de ses pièces latérales. Le robinet à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale comporte deux ou trois pièces de corps reliées entre elles. Chaque pièce d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique à entrée latérale est reliée par des boulons/boulons et des écrous, de la même manière que deux brides peuvent être reliées par des boulons. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale sont fabriqués dans des matériaux métalliques résistants par la méthode de forgeage. Chaque pièce d’un robinet à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale est fabriquée par la méthode de forgeage, puis assemblée. La méthode de forgeage d’un robinet à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale permet de minimiser les défauts qui émanent d’un robinet fabriqué par la méthode de moulage. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale sont faciles à assembler et l’alignement des composants de garniture est aisé. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale peuvent être ouverts pour être nettoyés, inspectés, réparés et entretenus, ce qui leur confère une longue durée de vie, contrairement aux autres robinets qui sont mis au rebut dès qu’un composant se brise ou qui ne peuvent pas être entretenus ou nettoyés.

Figure : Robinet à bille à entrée latérale et à siège métallique.

Vanne à bille à siège métallique à entrée par le haut

Le robinet à tournant sphérique à siège métallique à entrée par le haut est un robinet dont les composants sont assemblés par le haut. Ce robinet à boisseau sphérique à siège métallique améliore l’accès aux garnitures pour le nettoyage, la réparation et la maintenance sans avoir à retirer le robinet de la canalisation. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée par le haut sont généralement des robinets à tournant sphérique de grande taille requis pour les applications à haute pression et à haute température. Dans la plupart des cas, les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée par le haut sont fabriqués selon la méthode du moulage afin de les rendre exempts de fuites de fluide. Une fois le robinet à boisseau sphérique à siège métallique à entrée supérieure fabriqué par la méthode de moulage, il est soumis à un test NDE pour s’assurer qu’il ne présente aucun défaut pouvant provenir du processus de moulage. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée supérieure sont raccordés à la canalisation à l’aide de boulons et d’écrous, ce qui constitue une méthode d’installation plus facile et améliore également l’étanchéité du service.

Entrée supérieure : Robinet à bille à siège métallique.

Robinet à boisseau sphérique à corps soudé et à siège métallique

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique qui est entièrement assemblé par la méthode de soudage. Un robinet à boisseau sphérique à siège métallique à corps soudé garantit l’absence de fuites, contrairement aux raccords à boulons et écrous qui peuvent provoquer des fuites lorsque le joint est usé. Cependant, un robinet à boisseau sphérique à siège métallique et corps soudé ne peut pas être ouvert pour être nettoyé ou réparé et entretenu sur le terrain. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique et corps soudé sont utilisés dans des applications enterrées ou souterraines où il n’est pas prévu d’effectuer des opérations d’entretien et de maintenance, comme dans les applications sous-marines et le transport de gaz. Des tests non destructifs sont effectués sur les joints de soudure circonférentiels du corps du robinet pour s’assurer que le robinet ne présente pas de pores susceptibles de provoquer des fuites de fluide.

Figure : Robinet à boisseau sphérique à corps soudé et à siège métallique.

Robinet à boisseau sphérique à siège métallique

Il s’agit d’une vanne à bille à siège métallique conçue de telle sorte que la bille puisse tourner dans une position fixe. La bille d’une vanne à bille à siège métallique à tourillon ne se déplace pas dans la direction latérale car elle est maintenue en position en bas et en haut par un arbre appelé tourillon. Un robinet à tournant sphérique à siège métallique crée un joint en forçant une bague de siège métallique flottante contre la bille. Le tourillon de ce robinet à boisseau sphérique à siège métallique absorbe la pression de l’écoulement du fluide, ce qui garantit que le contact entre le siège et la bille n’est pas soumis à des contraintes excessives et que le couple de fermeture/ouverture reste faible, ce qui facilite l’ouverture/la fermeture par rapport aux autres robinets à boisseau sphérique à siège métallique. Un robinet à tournant sphérique à siège métallique fonctionne efficacement dans une large gamme de pressions, ce qui le rend adapté à de nombreuses applications à haute pression. Le fonctionnement d’un robinet à tournant sphérique à siège métallique nécessite un couple plus faible par rapport aux autres robinets à tournant sphérique à siège métallique.

Figure : Robinet à bille à siège métallique à tourillon.

Applications du robinet à boisseau sphérique à siège métallique

• Les vannes à bille à siège métallique sont utilisées pour le transfert de produits acides.
• Ils sont utilisés dans les industries du pétrole et du gaz.
• Les vannes à bille à siège métallique sont utilisées dans les centrales à vapeur.
• Ils sont utilisés pour le transfert de fluides avec des boues.
• Les vannes à bille à siège métallique sont utilisées dans l’industrie alimentaire et des boissons.
• Ils sont utilisés dans les industries pharmaceutiques.
• Les vannes à bille à siège métallique sont utilisées dans les industries pétrolières.

Avantages des robinets à bille à siège métallique

• Les vannes à bille à siège métallique fonctionnent rapidement.
• Les vannes à bille à siège métallique sont résistantes à l’usure par abrasion.
• Ces vannes sont résistantes à la corrosion.
• Les robinets à bille à siège métallique sont très résistants pour les applications à haute température et à haute pression.
• Les vannes à bille à siège métallique peuvent être réparées, nettoyées et inspectées, ce qui leur permet de durer longtemps.
• Les vannes à bille à siège métallique sont polyvalentes car elles peuvent être utilisées dans différentes industries pour différentes applications.
• Les robinets à boisseau sphérique à siège métallique sont dotés de joints étanches qui ne laissent passer aucune fuite.

Inconvénients des robinets à bille à siège métallique

• Les robinets à bille à siège métallique sont plus chers que les autres robinets à bille.
• Les vannes à bille à siège métallique ont des cavités autour du siège et de la bille, ce qui fait que la boue se solidifie ou bloque la cavité, rendant la vanne difficile à ouvrir/fermer.
• Le mécanisme d’entraînement d’un robinet à boisseau sphérique à siège métallique doit être installé verticalement.

Dépannage d’une vanne à bille à siège métallique

Fuite lorsque la vanne à siège métallique est fermée

• Boule endommagée. Remplacez la bille.
• Sièges de billes endommagés. Remplacez les sièges.
• La bille n’est pas en position complètement fermée. Vérifiez les réglages de fermeture/ouverture de la bille.

Mouvement irrégulier du ballon

• Matériaux étrangers entre le siège et la bille ou le corps et la bille. Nettoyer les surfaces d’étanchéité, rincer l’intérieur de la vanne et remplacer les sièges.

Le robinet à bille à siège métallique nécessite un couple très élevé

• Sièges de soupape endommagés. Utilisez des joints d’urgence en remplissant de mastic les orifices d’injection des raccords d’extrémité. Remplacez les joints et les sièges dès que possible.
• Haute pression ou haute température. Assurez-vous que la vanne à bille à siège métallique fonctionne à la température et à la pression nominales recommandées.
• Matières étrangères dans la vanne à bille à siège métallique. Nettoyez l’intérieur de la vanne.

Fonctionnement bruyant ou coup de bélier

• Le fluide s’écoule à grande vitesse ou il y a eu une erreur dans le dimensionnement de la vanne. Assurez-vous que la taille de la vanne correspond au débit du fluide.

Fuite du fluide de la tige

• Vis du bouchon du presse-étoupe desserrée. Serrez la vis.
• Tige endommagée. Remplacez la tige.

Résumé

Les vannes à bille à siège métallique sont des vannes conçues avec un joint métal sur métal entre les sièges et la bille. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique fonctionnent bien même dans les applications de corrosion, d’abrasion, de haute pression et de haute température. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique peuvent assurer une fermeture étanche même dans des applications sévères. Le siège et la bille d’un robinet à tournant sphérique à siège métallique sont fabriqués dans un matériau métallique tel que l’acier ou le Monel.

Les différents types de robinets à tournant sphérique à siège métallique présentent des caractéristiques et des avantages différents. Ces types de robinets à tournant sphérique à siège métallique comprennent les robinets à tournant sphérique à siège métallique à corps soudé, les robinets à tournant sphérique à siège métallique à tourillon, les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée latérale et les robinets à tournant sphérique à siège métallique à entrée supérieure. Les robinets à boisseau sphérique à siège métallique présentent plusieurs avantages, notamment une ouverture/fermeture rapide, une polyvalence, une durabilité, une résistance élevée, la possibilité d’être ouvert pour l’inspection, la réparation et le nettoyage, la capacité de résister à la corrosion et à l’abrasion, ainsi que la capacité de fournir un joint étanche. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique sont utilisés dans diverses applications telles que les centrales thermiques à vapeur, le pétrole et le gaz, l’alimentation et les boissons, les produits pharmaceutiques, l’agriculture, l’approvisionnement en eau, etc.