Vanne à bille pneumatique

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

Une vanne à bille pneumatique est un type de vanne à bille qui utilise un actionneur pneumatique. Ce type de vanne est adapté aux applications de type “tout ou rien”. Les vannes à bille pneumatiques sont rapides à utiliser, ce qui permet de gagner du temps. Les vannes à bille pneumatiques peuvent être automatisées ou semi-automatisées, selon vos préférences. Le fonctionnement d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique dépend de la rotation d’une bille avec un alésage. La bille d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique comporte un trou dans sa partie centrale. C’est par ce trou que passe le fluide dans un robinet à bille pneumatique lorsqu’il provient du système de tuyauterie. Les vannes à bille pneumatiques s’ouvrent/se ferment lorsque l’actionneur de la vanne fait un quart de tour pour permettre ou bloquer l’écoulement du fluide. Les vannes à bille pneumatiques sont fabriquées dans des matériaux solides, principalement des métaux comme l’acier inoxydable, l’acier au carbone et le laiton, entre autres. Le matériau résistant est principalement utilisé pour fabriquer le corps de la vanne, qui est le composant principal déterminant la résistance de la vanne aux applications à haute pression. Les vannes à bille pneumatiques sont de différents types, ce qui rend ces vannes utiles dans de nombreuses applications, notamment pour les gaz et les liquides.

Figure : Vanne à bille à commande pneumatique.

Comment fonctionne une vanne à bille pneumatique ?

Une vanne à bille pneumatique utilise un actionneur pneumatique avec un engrenage à crémaillère pour produire une énergie mécanique adaptée à la fermeture ou à l’ouverture d’un flux de fluide. Une vanne à bille pneumatique dépend de l’air comprimé pour générer de l’énergie de pression qui est convertie en énergie mécanique. Dans un actionneur pneumatique, lorsqu’une pression pneumatique est appliquée, le piston et la crémaillère se déplacent linéairement, entraînant la rotation du pignon. Le pignon fait alors tourner un arbre d’entraînement qui fait tourner la tige de la vanne à bille pneumatique. La bille d’une vanne à bille pneumatique est reliée à la tige de la vanne. La tige est reliée à l’actionneur pneumatique. Pour ouvrir un robinet à boisseau sphérique pneumatique, l’actionneur est mis en marche et, à l’aide de la crémaillère et du pignon de l’actionneur, il fait tourner la tige de 90^o , ce qui fait également tourner la boule du robinet à la même vitesse de 90^o . Lorsque la boule est tournée d’un quart de tour, cela permet de faire en sorte que le trou de la boule soit aligné avec la canalisation et permette ainsi au fluide de s’écouler. Dans ce cas, on dit que la vanne à bille pneumatique est ouverte. Pour fermer le robinet à boisseau sphérique pneumatique, l’actionneur fait tourner la tige du robinet dans le sens inverse des aiguilles d’une montre sur un angle de 90^o . Cela fait que la tige fait également tourner la boule de vanne dans le même sens inverse des aiguilles d’une montre pour un angle de 90^o . À ce stade, l’alésage de la sphère est maintenant perpendiculaire à la canalisation et bloque l’écoulement du fluide. On dit alors que la vanne est fermée et qu’aucun fluide ne s’écoule.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille pneumatique.

Types de vannes à bille pneumatiques

Robinet à boisseau sphérique à actionnement pneumatique

Il s’agit d’une vanne à bille pneumatique dans laquelle la bille tourne dans une position fixe. Dans un robinet à tournant sphérique pneumatique, la bille est maintenue en position par un arbre sur les côtés inférieur et supérieur, ce qui l’empêche de se déplacer dans la direction latérale. Le joint d’étanchéité d’un robinet à tournant sphérique à actionnement pneumatique est créé lorsque la pression du fluide force la bague de siège flottante contre la bille ou en exerçant une pression sur la bille et les sièges. Le tourillon ou l’arbre d’un robinet à tournant sphérique à actionnement pneumatique contribue à absorber la pression du flux de fluide. Ainsi, le contact entre le siège et la bille n’est pas trop sollicité et le couple d’ouverture/fermeture reste faible, ce qui rend le robinet à tournant sphérique pneumatique facile à utiliser. Les vannes à bille pneumatiques avec une pression de fonctionnement élevée et de grands diamètres sont généralement conçues avec une bille à tourillon.

Figure : Vanne à bille à tourillon à actionnement pneumatique.

Vanne à bille pneumatique en deux parties

Il s’agit d’une vanne à bille pneumatique qui est divisée en deux parties. L’une des pièces de cette vanne à bille pneumatique contient un corps de vanne et un joint d’extrémité. La deuxième pièce de la vanne est attachée à la première pièce et elle fixe la garniture à sa position. La deuxième pièce contient également l’autre joint d’extrémité pour le côté opposé. L’avantage d’un robinet à boisseau sphérique à commande pneumatique en deux parties est qu’il peut être démonté pour les travaux de réparation, de nettoyage et d’entretien. Cependant, un robinet à boisseau sphérique à actionnement pneumatique en deux parties doit être entièrement retiré de la canalisation pour séparer les deux pièces.

Figure : Vanne à bille pneumatique en deux parties.

Vanne à bille pneumatique à trois pièces

Il s’agit d’une vanne à bille pneumatique dont le corps est divisé en trois parties. Les trois parties sont le corps de la vanne et deux extrémités reliant la vanne à bille pneumatique au système de tuyauterie. Les trois parties sont reliées par des boulons et des écrous. Un robinet à boisseau sphérique à commande pneumatique en trois parties permet de retirer facilement de la canalisation le composant central du robinet, c’est-à-dire la partie qui contient la boule, la tige et le siège. Un robinet à boisseau sphérique à commande pneumatique en trois parties facilite l’élimination de la saleté, le remplacement des joints et des sièges sans avoir à retirer le robinet du système de tuyauterie. L’un des principaux avantages d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique en trois parties est qu’il peut être réparé ou nettoyé sans être retiré du système de tuyauterie. Cependant, un robinet à boisseau sphérique pneumatique en trois parties est plus cher que les autres robinets.

Figure : Vanne à bille pneumatique à trois pièces.

Vanne à bille pneumatique à trois voies

Il s’agit d’une vanne à boisseau sphérique à actionnement pneumatique à trois orifices. Un robinet à bille pneumatique à trois voies utilise des configurations en T ou en L qui dépendent du schéma d’écoulement requis. Un robinet à boisseau sphérique pneumatique à trois voies est le mieux adapté pour mélanger ou dévier le flux de fluide dans différentes applications. La configuration en T d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique à trois voies est utilisée pour fabriquer un robinet qui peut mélanger deux flux de fluide en un seul flux. Le mélange de deux fluides dans une vanne à bille pneumatique se fait en fusionnant les deux flux à l’entrée. De même, la configuration en T d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique à trois voies peut être utilisée comme mécanisme de déviation de fluide dans lequel un orifice d’entrée est utilisé pour dévier le fluide dans deux directions simultanément. La configuration en L d’une vanne à bille pneumatique à trois voies permet de dévier le fluide dans une seule direction à la fois. Grâce à cette configuration, le fluide peut être dirigé vers deux orifices de sortie différents.

Figure : Vanne à bille pneumatique à trois voies.

Vanne à bille pneumatique à deux voies

Une vanne à bille pneumatique à deux voies possède deux orifices, à savoir les orifices d’entrée et de sortie. Les orifices d’entrée et de sortie d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique à deux voies sont alignés en ligne presque droite, ce qui permet au fluide de s’écouler directement du système de canalisation vers la canalisation suivante via le robinet. En tant que telles, les vannes à bille pneumatiques à deux voies sont des vannes à débit unidirectionnel, car le fluide s’écoule de l’entrée vers la sortie uniquement. Les vannes à bille pneumatiques à deux voies sont les plus courantes de toutes les vannes à bille pneumatiques. En effet, ces vannes sont simples de conception et fiables pour la plupart des applications. Les vannes à bille pneumatiques à deux voies sont connectées au système de tuyauterie de plusieurs façons, notamment à l’aide de filets, de boulons et d’écrous, ce qui les rend faciles à démonter pour le nettoyage, la réparation et l’entretien.

Figure:Vanne à bille pneumatique à deux voies

Vanne à bille pneumatique à passage réduit

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique à actionnement pneumatique dans lequel le diamètre intérieur de la bille du robinet est inférieur au diamètre intérieur de l’orifice du robinet. Une vanne à bille pneumatique à alésage réduit introduit des pertes par frottement dans le système en raison du diamètre réduit de l’alésage. Cependant, ces pertes par frottement sont comparativement faibles par rapport à celles qui se produisent dans d’autres types de vannes. Les vannes à boisseau sphérique pneumatiques à passage réduit conviennent aux endroits où il y a des turbulences, des chutes de pression et où les caractéristiques du matériau ne sont pas la principale préoccupation. Les robinets à boisseau sphérique à passage réduit sont de petite taille et ont un coût inférieur. Les robinets à boisseau sphérique à actionnement pneumatique à passage réduit peuvent être sélectionnés pour une utilisation lorsque le débit requis n’est pas strict, car ils sont moins chers et leur poids est comparativement plus faible.

Vanne à bille pneumatique à passage intégral

Il s’agit de robinets à boisseau sphérique à actionnement pneumatique dans lesquels le diamètre de l’alésage du boisseau est le même que celui de la conduite. L’un des principaux avantages d’un robinet à boisseau sphérique pneumatique à passage intégral est qu’il ne présente pas de pertes de charge supplémentaires et qu’il est plus facile à nettoyer. La facilité d’inspection et de nettoyage sans avoir à démonter la vanne et sans arrêter la production dans les grands systèmes ne doit pas être sous-estimée. L’un des principaux défis des robinets à boisseau sphérique à passage intégral et à commande pneumatique est leur coût plus élevé, ce qui constitue un inconvénient dans de nombreuses applications. Les vannes à bille à passage intégral sont utilisées dans les cas où une faible résistance à l’écoulement du fluide est importante, comme sur les conduites d’aspiration des pompes, où une chute de pression peut affecter les performances de la pompe.

Applications des vannes à bille pneumatiques

• Les vannes à bille pneumatiques sont utilisées dans les industries du gaz et du pétrole.
• Les vannes à bille à actionnement pneumatique sont utilisées dans le traitement des aliments et des boissons.
• Ils sont utilisés dans des applications pharmaceutiques.
• Ces vannes sont utilisées dans les centrales électriques à vapeur.
• Les vannes à bille pneumatiques sont utilisées dans les mélanges chimiques.
• Les vannes à bille à actionnement pneumatique sont utilisées dans de nombreuses industries manufacturières pour des applications tout ou rien.

Avantages des vannes à bille pneumatiques

• Les vannes à bille pneumatiques fonctionnent rapidement.
• Ces vannes ont une structure simple, elles sont légères et de petite taille.
• Les vannes à bille pneumatiques sont dotées de bons joints d’étanchéité qui améliorent l’absence de fuites.
• Les vannes à bille à actionnement pneumatique sont faciles à nettoyer, à réparer et à entretenir.
• Ces vannes peuvent être automatisées ou semi-automatisées.
• Ces vannes sont polyvalentes car elles peuvent être utilisées dans différentes applications dans différentes industries.
• Les vannes à bille pneumatiques sont de différents types, ce qui aide les utilisateurs à choisir la meilleure vanne en fonction du coût et des applications.

Inconvénients des vannes à bille pneumatiques

• Les vannes pneumatiques à bille ont des cavités autour du siège et de la bille, ce qui fait que ces vannes ne sont pas adaptées aux boues car les particules solides ont tendance à bloquer la vanne, ce qui augmente le couple d’ouverture/fermeture ainsi que la défaillance de la vanne.
• Les vannes à bille pneumatiques se ferment et s’ouvrent rapidement, ce qui peut provoquer des problèmes de martelage et de surpression.

Dépannage des vannes à bille pneumatiques

Fuite de liquide par le siège de la bille

• Siège endommagé. Laver et flasher le robinet à boisseau sphérique pneumatique. Si le siège est endommagé, remplacez-le.
• Les surfaces d’appui et les billes ne s’emboîtent pas correctement. Vérifiez les surfaces de contact et ajustez-les en conséquence.

Fuite du joint du corps

• Boulons et écrous de la bride desserrés. Serrez les boulons et les écrous en diagonale avec un couple égal.
• Joint d’étanchéité endommagé. Remplacez le joint d’étanchéité.

Fuite de la garniture du presse-étoupe

• Raccordement du presse-étoupe desserré. Serrez le raccord.
• Garniture de presse-étoupe usée. Remplacez la garniture de presse-étoupe.

L’actionneur pneumatique n’atteint pas une position complètement ouverte ou fermée.

• La pression est trop faible. Appliquez la pression recommandée par le fabricant de la vanne à bille pneumatique.
• Le dimensionnement du robinet n’est pas correct. Vérifiez le couple requis pour le robinet à bille pneumatique avec le couple de l’actionneur et utilisez les valeurs de couple recommandées.
• Le pignon n’est pas monté dans la bonne position. Remontez l’actionneur pneumatique en conséquence.
• Les vis de butée sont mal réglées. Réglez les vis en conséquence.

Résumé

Une vanne à bille à actionnement pneumatique est une vanne qui utilise de l’air comprimé pour ouvrir ou fermer un flux de fluide. L’actionneur pneumatique comporte un piston, une crémaillère et un pignon qui permettent de convertir l’énergie de la pression en énergie mécanique. C’est l’énergie mécanique qui est utilisée pour ouvrir ou fermer la vanne. Lorsque l’actionneur pneumatique reçoit une pression pneumatique, le piston et la crémaillère se déplacent linéairement, ce qui fait tourner le pignon. Lorsque le pignon tourne, il fait tourner la tige et la bille de la vanne de 90^o . Cela permet de fermer/ouvrir l’écoulement du fluide. Les vannes à bille pneumatiques sont conçues avec une bille ayant un trou en son centre. Le fluide s’écoule à travers la vanne par ce trou. La vanne à bille pneumatique est ouverte lorsque le trou de la bille est en ligne avec le tuyau contenant le fluide. Lorsque le trou de la bille de la vanne est tourné de 90^o , ce qui le rend perpendiculaire à l’écoulement du fluide, la vanne est fermée car aucun fluide ne peut s’y écouler. Les vannes à bille pneumatiques sont utilisées dans diverses applications telles que la transformation des aliments et des boissons, les produits pharmaceutiques, les industries pétrolières et gazières, les industries manufacturières, les centrales électriques, etc. Les avantages des vannes à bille pneumatiques incluent la facilité d’utilisation, l’automatisation, l’utilisation dans diverses applications, le nettoyage et la réparation, la rapidité de fonctionnement, la polyvalence et la durabilité.