Soupape à orbite

Qu’est-ce qu’une valve orbitale ?

La vanne à orbite est un type de vanne à bille. La vanne Orbit utilise un mécanisme d’inclinaison et de rotation qui élimine le frottement du joint. Le frottement des joints est la principale cause de défaillance des vannes telles que les robinets à bille, les robinets-vannes et les robinets à tournant conique. Ces vannes sont dotées de joints d’étanchéité solides, principalement en métal, afin d’améliorer leur capacité à fonctionner dans des conditions difficiles et agressives. Les vannes Orbit peuvent être utilisées pour l’isolation des compteurs, les lignes d’écoulement, la dérivation et le blocage, la commutation des sécheurs, l’arrêt d’urgence, la séparation des produits, l’isolation de la décharge et de l’aspiration, entre autres. Les vannes Orbit sont utilisées dans plusieurs industries telles que le gaz, le pétrole, la pétrochimie et d’autres industries.

Figure : Valve orbitale.

Fonctionnement de la vanne orbitale

Les vannes orbitales sont conçues avec un fonctionnement par commutation et basculement pour aider à éliminer le frottement des joints, qui est la principale cause d’usure des vannes à bille. En position fermée, le noyau de la vanne Orbit se colle automatiquement contre le siège. Dans cette position, la vanne améliore la fermeture positive. Lorsque la vanne commence à s’ouvrir, le noyau est incliné loin de son siège, ce qui permet à l’écoulement de passer uniformément autour de la face du noyau. Cela permet de se débarrasser de l’écoulement localisé à grande vitesse du fluide qui crée une usure inégale du siège dans les vannes à bille, les robinets à tournant conique et les vannes à siège conventionnelles. Ensuite, le noyau tourne pour compléter une position ouverte. L’absence de frottement du joint d’étanchéité à chaque fermeture et ouverture permet d’améliorer le faible couple, la simplicité de fonctionnement de la vanne ainsi que la longévité et la fiabilité de ses performances. Lors de la fermeture d’une vanne orbitale, la rotation du volant commence à faire descendre la tige. Des rainures de précision dans la tige agissent contre des goupilles de guidage fixes, faisant tourner le noyau et la tige. Lorsque vous continuez à tourner le volant, la tige et le noyau tournent pour faire un tour de 90^o sans que le noyau n’entre en contact avec le siège. La dernière rotation du volant cale mécaniquement la tige vers le bas. Cela permet de presser le noyau de manière rigide contre le siège et de fermer l’écoulement du fluide.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille orbitale.

Types de vannes orbitales

Vannes orbitales manuelles

Les vannes orbitales manuelles sont des vannes qui utilisent un actionneur manuel pour contrôler le débit du fluide. Comme leur nom l’indique, ces vannes n’ont pas besoin d’une alimentation extérieure pour fonctionner, mais utilisent plutôt un mécanisme à volant pour améliorer le contrôle du débit. Le mécanisme de cette vanne comporte une série d’engrenages qui augmentent le couple de sortie par rapport au couple d’entrée appliqué par l’opérateur de la vanne. Les vannes orbitales manuelles ont l’avantage d’être peu coûteuses, fiables et de ne pas nécessiter de source d’énergie externe comme l’électricité ou le pneumatique. Ces vannes sont autonomes et, comme elles utilisent le même volant pour s’ouvrir et se fermer, il est facile pour l’opérateur de repérer la cause d’un problème technique ou d’une erreur. Cependant, les vannes orbitales manuelles ne peuvent pas être automatisées et, en tant que telles, elles doivent être contrôlées manuellement en permanence. Cela signifie qu’un opérateur doit être disponible pour contrôler et voir le bon fonctionnement de la vanne.

Figure : Vanne orbitale manuelle avec un volant pour appliquer le couple.

Vannes pneumatiques à orbite

Les vannes à orbite pneumatiques sont des vannes qui utilisent de l’air sous pression pour les faire fonctionner. Ces vannes fonctionnent en utilisant la force de l’air qui est appliquée à un diaphragme ou à un piston fixé à la tige de la vanne. Contrairement aux vannes orbitales manuelles, les vannes orbitales pneumatiques peuvent être entièrement automatisées ou semi-automatisées. Les vannes à orbite pneumatiques sont les plus courantes parmi les types de vannes à orbite en raison de leur conception simple et de leur fiabilité. Les avantages des vannes orbitales pneumatiques sont les suivants : faibles coûts, faibles risques d’incendie, facilité d’utilisation, conception simple et fiable. Cependant, ces vannes sont peu performantes à basse vitesse.

Figure : Valve pneumatique à orbite.

Vannes orbitales électriques

Les vannes électriques orbitales sont des vannes qui utilisent l’électricité pour fonctionner. Ces vannes utilisent des moteurs électriques pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique adaptée au fonctionnement (ouverture/fermeture) de la vanne. Les vannes électriques à orbite sont polyvalentes car elles peuvent s’ouvrir/se fermer automatiquement, semi-automatiquement ou manuellement. Dans les vannes électriques à orbite, le moteur peut fonctionner dans les deux sens. Cela permet d’entraîner la tige de la vanne à l’aide d’engrenages. Les avantages des vannes orbitales électriques sont qu’elles n’ont pas besoin de fluide ou d’air pressurisé et qu’elles peuvent produire un couple très élevé pour les applications à usage intensif. Cependant, ces vannes sont très chères par rapport aux vannes à orbite manuelles et pneumatiques. En outre, les vannes orbitales électriques présentent un risque d’incendie et sont sensibles aux pertes de puissance.

Figure : Vanne électrique à orbite.

Valves orbitales hydrauliques

Les vannes orbitales hydrauliques sont des vannes qui utilisent un fluide sous pression pour en contrôler le débit. Le fluide hydraulique utilisé dans ces valves est soit de l’huile, soit de l’eau. La pression du fluide provoque le déplacement d’un piston qui contrôle ensuite le débit du fluide. Les vannes orbitales hydrauliques peuvent être automatisées ou semi-automatisées. Les vannes orbitales hydrauliques sont connues pour être plus puissantes que les vannes orbitales pneumatiques de même taille. Ces valves permettent un contrôle précis du fluide et ont une faible perte d’énergie en raison de l’incompressibilité du fluide. Cependant, les vannes orbitales hydrauliques nécessitent une pompe hydraulique externe pour améliorer le débit du fluide. En outre, ces vannes peuvent provoquer des fuites de fluide hydraulique, ce qui peut facilement provoquer un incendie.

Caractéristiques des vannes orbitales

Les vannes orbitales ne présentent aucun frottement entre les surfaces d’étanchéité.

Ces vannes ont un fonctionnement oscillo-battant qui élimine l’abrasion du joint, principale cause d’usure des sièges dans la plupart des robinets à bille, des robinets à tournant conique et des robinets-vannes.

Emballage injectable

Lors de la maintenance en service, le matériau pour la garniture de la tige peut être injecté via le raccord de garniture pour permettre un contrôle total des émissions fugitives.

Conception monoplace

Les fabricants de vannes Orbit conçoivent cette vanne avec un siège fixe et unique dans les deux sens. Cela permet de réduire les risques de pression piégée entre les joints de la vanne.

Longue durée de vie

La fabrication de vannes orbitales a permis d’éliminer les vannes gênantes, car ces vannes sont conçues pour offrir des avantages en termes de performances, ce qui permet de réduire les coûts d’arrêt et de propriété des installations.

Les vannes orbitales améliorent le débit optimal

Les ouvertures à port réduit ou à port complet des vannes orbitales donnent un coefficient d’écoulement élevé. Cela améliore l’efficacité du pompage et réduit les problèmes d’érosion.

Conception de l’entrée par le haut

Les vannes Orbit sont conçues avec une entrée par le haut, ce qui facilite les réparations, les inspections en ligne et simplifie les opérations de maintenance après la dépressurisation.

Les vannes Orbit utilisent des guides de tige doubles

Ces vannes sont constituées de fentes de tige dures et d’axes de guidage solides pour contrôler l’action de rotation et de levée de la tige de la vanne.

Auto-nettoyage

Lorsque le noyau est incliné à l’écart du siège avant la rotation, cela provoque immédiatement un écoulement circulaire autour de la face du noyau. L’écoulement du fluide chasse toutes les particules étrangères du siège sans écoulement érosif localisé à grande vitesse.

Il a besoin d’un faible couple pour fonctionner

Les fabricants de vannes orbitales conçoivent ces vannes pour qu’elles fonctionnent sans frottement du joint, ce qui leur permet de tourner facilement avec un faible couple.

Les vannes orbitales sont résistantes à l’usure

Les vannes Orbit sont fabriquées avec une face dure en matériau poli qui les aide à travailler dans des conditions difficiles sans perte d’intégrité du joint.

Composants de la valve orbitale

La vanne orbitale comporte plusieurs composants, comme le montre la figure ci-dessous. Certains de ces composants sont présentés ci-dessous.

Corps de la valve

Le corps de la vanne est l’enveloppe extérieure d’une vanne orbitale. Il est utilisé pour abriter les composants internes de la vanne orbitale. Le corps de la vanne doit être solide pour résister aux pressions élevées associées au fluide qui s’écoule. Les matériaux utilisés pour fabriquer le corps de la vanne sont l’acier inoxydable, le laiton et l’acier au carbone.

 Bonnet

Il s’agit du composant d’une vanne orbitale utilisé pour couvrir le corps de la vanne. Cette pièce est reliée au corps de la vanne à l’aide d’écrous et de boulons ou de vis. Lors de l’installation d’une vanne orbitale, les composants internes sont placés dans le corps de la vanne, puis le chapeau est relié au corps.

Tige

La tige est un composant solide fabriqué à partir de matériaux métalliques comme l’acier. Elle est utilisée pour connecter le mécanisme de commande externe au mécanisme interne de la vanne. En bref, la tige relie la vanne orbitale à l’actionneur.

Emballage

La garniture est un joint maintenu autour de la tige pour empêcher le fluide de s’échapper.

Actionneur

L’actionneur d’une vanne orbitale est la source d’énergie qui permet d’ouvrir/de fermer la vanne. L’actionneur peut être manuel, pneumatique, électrique ou hydraulique.

Joint anti-incendie

Il s’agit d’un joint utilisé pour protéger la vanne contre le feu, notamment lorsque la vanne est utilisée pour travailler sur des produits inflammables tels que le pétrole. Les joints sont fabriqués dans des matériaux anti-incendie comme le graphite.

Roulements

Les roulements sont utilisés pour soutenir l’arbre de la vanne orbitale contre les charges tout en améliorant le faible couple de fonctionnement et en réduisant l’usure. Les roulements sont fabriqués dans des matériaux solides, tels que l’acier inoxydable, afin qu’ils puissent résister au poids interne des composants et à la pression interne.

Figure : Composants de la valve orbitale.

Que devez-vous prendre en compte lors du choix/de l’achat d’une vanne orbitale ?

Pression nominale

Les fabricants de vannes à orbite fabriquent des vannes de différentes forces pour gérer différents niveaux de pression. Ainsi, lors du choix d’une vanne orbitale, il faut d’abord savoir à quelle pression la vanne sera exposée. Cela peut être déterminé en fonction de la pression du fluide. Si la pression du fluide est supérieure à la résistance de la vanne, la vanne orbitale sera endommagée ou blessera l’opérateur.

Plage de température

Les vannes à orbite peuvent fonctionner dans une large gamme de pressions. Cependant, les fabricants de vannes à orbite conçoivent les vannes avec une plage de température de fonctionnement spécifique. Avant d’acheter la vanne à orbite, il est très important de connaître les températures minimales et maximales que le média aura. Les températures élevées peuvent endommager la vanne. Les températures très basses peuvent provoquer le gel de la vanne.

Source d’alimentation de la valve orbitale

L’ouverture et la fermeture d’une vanne orbitale nécessitent une certaine puissance pour fournir un effet de rotation pour la fermeture ou l’ouverture de la vanne. La source d’énergie détermine l’actionneur à utiliser. Il faut donc choisir la vanne orbitale en fonction de la puissance disponible, à savoir un actionneur manuel (actionné à la main), électrique, pneumatique ou hydraulique.

Conditions environnementales

C’est le cas lorsque la vanne peut être exposée à des conditions susceptibles d’affecter son fonctionnement, telles que des températures chaudes/froides et des milieux corrosifs. Un environnement chaud peut endommager la vanne ou provoquer un incendie si elle travaille sur des produits inflammables comme le pétrole. Des températures très basses peuvent provoquer le gel. Les matériaux corrosifs peuvent endommager les composants externes de la vanne, comme les vis, les écrous et les boulons, et affaiblir le corps de la vanne.

Poids et support

Il est important de prendre en compte le poids de la valve orbitale et son support. Certaines valves sont très lourdes et cela pourrait exercer une forte pression sur d’autres composants du plumage et finalement les détruire.

Taille de la valve

Il est important de connaître la taille de la vanne car cela vous aidera à acheter une vanne orbitale qui s’adaptera facilement aux autres composants de la plomberie. Cela permettra également de s’assurer que la vanne orbitale ne heurte pas d’autres composants du système de tuyauterie ou qu’elle ne nécessite pas de modifier le système de tuyauterie.

Applications des vannes orbitales

• Les vannes Orbit sont utilisées dans le contrôle des produits pétroliers car elles utilisent des joints résistants au feu.
• Ces vannes sont utilisées dans les industries chimiques.
• Ils sont utilisés dans un approvisionnement en eau propre.
• Les vannes à orbite sont utilisées dans la production de pétrole et de gaz.
• Ces vannes sont utilisées pour travailler dans des fluides visqueux.
• Ces vannes sont utilisées dans les industries pharmaceutiques.
• Les vannes orbitales sont utilisées dans les séchoirs à tamis à taupe.

Avantages des vannes orbitales

• Les vannes à orbite sont exemptes de tout frottement du siège.
• Ces valves ont une conception simple qui facilite leur réparation.
• Ces vannes sont exemptes de fuites, ce qui réduit le gaspillage et la pollution de l’environnement.
• Les vannes Orbit sont résistantes à la corrosion.
• Les vannes Orbit peuvent être utilisées dans des fluides chauds ou de transfert de chaleur.
• Ils peuvent être utilisés en cas d’arrêt d’urgence.
• Ces vannes ont une conception à entrée par le haut qui facilite l’accès à l’inspection en ligne pour les réparations.
• Les vannes Orbit sont résistantes à l’abrasion.
• Les vannes Orbit peuvent être actionnées par différents actionneurs selon les préférences des clients.
• Les vannes à orbite sont autonettoyantes.
• Ces vannes ont une large gamme de températures de fonctionnement allant de -104°C à 427°C.

Inconvénients des valves orbitales

• Les vannes à orbite sont chères par rapport aux autres vannes.
• Les vannes orbitales sont utilisées dans des applications critiques qui nécessitent que les opérations soient effectuées conformément aux instructions du fabricant pour éviter de causer des dommages mortels à l’environnement, par exemple celles utilisées dans l’industrie pétrolière.

Dépannage des vannes orbitales

Rupture structurelle

• Poignée cassée. Cela peut être dû à des mouvements figés ou à un impact extérieur. Identifiez et corrigez la source du problème.
• Tige cassée. Cela peut être dû à un impact externe ou à des mouvements gelés. Vérifiez les critères de solution des mouvements gelés et la cause de l’échec de l’impact.
• La connexion de l’extrémité est cassée. Cela peut être dû à un mauvais alignement ou à un impact extérieur. Assurez-vous que l’alignement du système est parfait.

Le corps est brisé

• Mauvais alignement du système. Assurez-vous que le système est correctement aligné.
• Pression interne excessive. Assurez-vous que la pression interne est conforme aux recommandations du fabricant de la vanne orbitale.
• Attaque chimique. Assurez-vous que le produit chimique utilisé sur la vanne orbitale est compatible avec les matériaux internes de la vanne pour éviter toute attaque de la vanne.

Difficulté à fermer ou à ouvrir la valve

• Obstruction interne ; accumulation de particules ou de sédiments. Retirez la vanne orbitale pour vérifier la présence de débris, de solides ou de dépôts de ciment solvant. Nettoyez ces matériaux et réinstallez la vanne.

Fuite interne

• Dommages thermiques. Cela peut déformer la vanne orbitale. Vérifiez la plage de températures de fonctionnement de la vanne orbitale ainsi que les sources de chaleur externes produites par la conception du système.

La vanne d’orbite ne se ferme pas

• Mauvais sens de rotation. Vérifiez le sens de fermeture de la vanne selon les instructions du fabricant.
• L’automatisation a un défaut. Pour les vannes orbitales automatisées, cela peut être dû à un actionneur défectueux. S’il s’agit d’une vanne semi-automatique, utilisez un système manuel pour fermer la vanne. Sinon, appelez un expert technique pour intervenir sur l’actionneur.

Résumé

Les vannes orbitales sont des vannes qui utilisent un mécanisme d’ouverture/fermeture oscillant et tournant. Ces vannes sont très avantageuses par rapport à d’autres vannes car elles utilisent un mécanisme qui élimine le frottement des joints, qui est la principale cause de défaillance des vannes telles que les robinets-vannes, les robinets à boisseau et les vannes à bille. Les fabricants de vannes Orbit conçoivent les vannes avec des matériaux solides qui les rendent résistantes aux matériaux abrasifs et corrosifs. Les vannes à orbite peuvent être classées en fonction des types d’actionneurs utilisés, à savoir les vannes à orbite manuelles, les vannes à orbite pneumatiques, les vannes à orbite hydrauliques et les vannes à orbite électriques. Les fabricants de vannes orbitales utilisent des principes de conception communs sur les vannes orbitales, ce qui fait que ces vannes ont le même principe de fonctionnement et les mêmes caractéristiques. Les caractéristiques des vannes à orbite sont les suivantes : conception à siège unique, absence de frottement entre les surfaces du siège, autonettoyage, conception à entrée par le haut et fonctionnement à faible couple en raison de l’absence de frottement, usure et résistance à l’abrasion. Ces caractéristiques confèrent aux vannes à orbite des avantages par rapport aux autres vannes conventionnelles telles que les vannes à bille, les vannes à passage direct et les vannes à boisseau. Ces vannes sont utilisées dans différentes industries telles que le pétrole et le gaz, le pétrole, la chimie, l’approvisionnement en eau, entre autres. Comment toujours, malgré que ces vannes aient de superbes caractéristiques et avantages, elles sont coûteuses à fabriquer et à acheter.