Vanne à bille à segment

Un robinet à tournant sphérique à segment est un type de robinet à tournant sphérique doté d'un segment à encoche en V dans le tournant. Les robinets à tournant sphérique à segment sont des robinets de contrôle qui ont une bonne capacité de contrôle, de gamme et d'arrêt. Ce type de robinet est capable de produire une capacité élevée et un contrôle du débit sans colmatage. Les fabricants de robinets à segment sphérique conçoivent la sphère avec des contours spéciaux pour améliorer la capacité, l'intégrité de l'arrêt et la durée de vie du joint. Les robinets à tournant sphérique à segment sont réputés pour être économiques et très performants. Ces vannes peuvent être très variées, allant des petites vannes légères aux grandes vannes lourdes. Les vannes légères sont faciles à monter et à manipuler. Les robinets à tournant sphérique de poids élevé sont utilisés dans des environnements difficiles pour fournir un contrôle optimisé et pour les applications tout ou rien. Grâce à ces caractéristiques, les robinets à tournant sphérique à segment sont utilisés dans de nombreuses industries telles que les industries du papier et de la pâte à papier, les raffineries et les services pétrochimiques, entre autres. Ces vannes sont durables et fiables, même lorsqu'elles sont utilisées dans des environnements difficiles. 

Figure : Segmenter les fabricants de robinets à tournant sphérique

 

Composants de la vanne à bille à segment

Les principaux composants d'une vanne à bille de segment sont les suivants :

Boîtier de soupape 

Il s'agit du composant utilisé pour loger tous les composants internes du robinet à tournant sphérique à segment. Cette pièce est fabriquée à l'aide de matériaux rigides et durs, de matériaux métalliques revêtus de thermoplastique ou de thermoplastique pour protéger les composants de la vanne. Cette pièce permet également aux composants externes d'accéder au mécanisme de commande pour faire tourner la bille et ainsi ouvrir ou fermer le flux.

Boule de segment 

Il s'agit d'une boule profilée en forme de V. Cette bille segmentée est utilisée comme ouverture pour l'écoulement du fluide. La bille segmentée fournit une action de cisaillement pour produire des caractéristiques d'écoulement.

Arbres 

Les arbres sont utilisés pour connecter le mécanisme de contrôle de la vanne à bille segmentée afin de faire tourner la bille segmentée. Les arbres sont équipés de bagues de garniture et de joints toriques qui contribuent à l'étanchéité de l'arbre, ainsi que d'un chapeau qui empêche les fuites. L'arbre peut être actionné manuellement, à l'aide d'un actionneur pneumatique ou électrique.

Siège 

Le siège est utilisé pour assurer l'étanchéité entre le corps de la vanne à segment sphérique et le segment sphérique.

Joints de palier

Ces joints protègent les roulements métalliques contre la pénétration des fluides.

 

Comment fonctionne un robinet à boisseau sphérique à segment ? 

Un robinet à tournant sphérique à segment est un robinet à tournant sphérique quart de tour. Son fonctionnement est similaire à celui d'un robinet à tournant excentré. Le robinet est équipé d'arbres qui permettent d'élargir la voie d'écoulement centrale. Un arbre moteur se connecte à un côté de la bille et un arbre suiveur se connecte au côté opposé. Lorsque l'arbre d'entraînement tourne, la bille segmentée tourne, exposant la voie d'écoulement par l'intermédiaire de l'encoche en V. L'utilisation de l'encoche en V permet d'améliorer une large gamme d'écoulement de fluide en raison d'une petite zone d'écoulement à faible course et d'une course maximale permettant une grande zone d'écoulement. Les robinets à tournant sphérique à segment peuvent avoir deux raccords d'extrémité pour le corps, à savoir les raccords à brides et les raccords sans brides. 

 

Types de robinets à tournant sphérique à segment

Robinet à boisseau sphérique à entrée latérale 

Le robinet à tournant sphérique à entrée latérale est un robinet de haute performance. Ce robinet est fabriqué sur la base d'un robinet à boisseau sphérique de type O. Le robinet à tournant sphérique à entrée latérale permet de transporter des fluides biphasés solides-gaz et solides-liquides. Cela signifie que ce robinet peut contrôler le flux de solides et de liquides ou de gaz et de solides de manière pratique. 

Les caractéristiques des robinets à tournant sphérique à entrée latérale sont les suivantes 

• Facilité d'utilisation. En effet, le robinet à tournant sphérique à segment peut être éloigné de son siège sans contact, ce qui permet d'obtenir un faible couple de démarrage.
• Le robinet à tournant sphérique à entrée latérale est doté d'un corps de vanne à passage droit, ce qui lui permet de conserver un débit linéaire lorsqu'il est complètement ouvert. Cela permet de réduire les pertes d'énergie par rapport aux autres vannes. 
• Le robinet à boisseau sphérique à entrée latérale est doté d'une structure à double excentrique qui rend le robinet à boisseau sphérique parfaitement étanche et fermé. 
• Lorsque le robinet à boisseau sphérique à entrée latérale est fermé, sa force de cisaillement peut éliminer les corps étrangers, ce qui lui confère une performance anti-tartre. 

Figure : Robinet à boisseau sphérique à entrée latérale

Robinet à boisseau sphérique à entrée par le haut 

Le robinet à tournant sphérique à entrée par le haut est un robinet qui convient aux industries pharmaceutiques, chimiques et alimentaires qui ont besoin d'un nettoyage excellent et rapide. Ce robinet à boisseau sphérique à entrée par le haut présente certains avantages qui le font préférer dans les industries qui ont besoin de produits propres : 

• Nettoyage facile et rapide de l'intérieur et des parties de la tuyauterie sans démonter le robinet. 
• Remplacement rapide et facile des pièces usées. 
• Il n'a pas de pièces de rechange à l'intérieur du corps

 

Caractéristiques des robinets à tournant sphérique à segment 

Corps de vanne intégré 

Les fabricants de robinets à tournant sphérique de segment conçoivent les robinets dans un corps d'une seule pièce. Cela permet d'assurer une plus grande rigidité face aux fluctuations des charges dans les conduites. Ces robinets ont une structure d'entrée latérale qui renforce la rigidité et rend les fuites et les déformations difficiles malgré les fortes contraintes dues au fluide et au couple de fermeture.

Boule de segment 

Les fabricants de vannes à segment sphérique fabriquent des vannes avec un segment sphérique à orifice en V. Cela permet d'offrir un large éventail de possibilités pour contrôler le débit du fluide. Cela permet d'offrir une large gamme de possibilités pour contrôler le débit du fluide. La vanne convient donc aux applications d'étranglement à haute consistance et aux services de sirop. Le segment est conçu pour fournir un débit optimal et sa face sphérique à revêtement dur empêche le grippage.

Palier autolubrifié 

Les robinets à tournant sphérique à segment utilisent des roulements doubles sur les tiges inférieure et supérieure du robinet afin d'assurer une bonne stabilité. La surface de contact avec la tige est ainsi plus grande, ce qui permet d'obtenir un faible coefficient de frottement et une capacité de charge élevée, tout en réduisant le couple de fonctionnement.

Siège d'étanchéité souple et métallique 

Les fabricants de robinets à tournant sphérique de segment fabriquent les robinets avec des sièges en PTFE ou en métal. Le matériau utilisé dépend du fluide à écouler. Les faces d'étanchéité des sièges métalliques sont recouvertes d'un alliage dur et résistant, tandis que la surface de la bille est durcie par chromage dur, nitruration au plasma, etc. Cela permet d'augmenter la durée de vie de la face d'étanchéité et d'améliorer la résistance à la température. Les sièges en PTFE ou RPTFE présentent d'excellentes performances d'étanchéité, une bonne résistance à la corrosion et de nombreuses applications.

Praticité économique 

Les fabricants de robinets à tournant sphérique à segment visent à rendre ces robinets aussi légers que possible et à réduire le couple de la tige. Ces paramètres de conception critiques permettent d'installer le robinet avec de petits actionneurs électriques ou pneumatiques, et d'être rentable par rapport aux robinets de régulation de petite taille ou d'une autre catégorie.

 

Sélection des robinets à tournant sphérique à segment 

Type d'opération 

C'est dans ce cas qu'il faut décider du type de mécanisme qui alimente l'actionneur. L'actionneur peut être manuel, pneumatique ou électrique. Le type d'actionneur dépend de la source d'énergie disponible, par exemple l'électricité ou l'air comprimé, ainsi que du couple requis. Les actionneurs pneumatiques fournissent des valeurs de couple élevées, tandis que les actionneurs électriques ont un coût initial élevé, mais leur coût d'exploitation est inférieur à celui des actionneurs pneumatiques.

Matériau du boîtier 

Le robinet à tournant sphérique à segment doit être conçu de manière à ce que le matériau utilisé pour fabriquer le boîtier soit compatible avec le fluide contrôlé. Les différents matériaux ont des propriétés différentes, telles que

Le laiton convient aux milieux non corrosifs et neutres, il est durable et résiste aux températures élevées. Il ne convient pas à l'eau salée, aux acides et aux chlorures.

L'acier inoxydable est résistant aux produits chimiques, à l'abrasion et aux températures élevées, mais il ne résiste pas aux chlorures, aux acides chlorhydriques, à l'eau de Javel et au brome.

Le PVC résiste bien aux fluides corrosifs tels que les acides, l'eau salée, les bases et les solvants organiques. Toutefois, il ne résiste pas aux hydrocarbures chlorés et aromatiques. La résistance à la température et à la pression du PVC est inférieure à celle du laiton et de l'acier inoxydable.

Pression nominale 

Le robinet à tournant sphérique sélectionné doit être capable de résister à la pression maximale et minimale du fluide pendant le fonctionnement. La pression nominale du robinet à tournant sphérique à segment sera déterminée par le matériau utilisé pour fabriquer le boîtier. Les matériaux solides tels que l'acier inoxydable peuvent supporter une pression élevée par rapport aux matériaux en PVC.

Températures de travail 

Les différents matériaux des robinets à tournant sphérique peuvent supporter différents niveaux de température, des valeurs minimales aux valeurs maximales. La plage de température du robinet à tournant sphérique à segment est déterminée par le matériau du joint et du boîtier. Le laiton peut supporter des températures comprises entre 20°C et 60°C, l'acier inoxydable peut supporter des températures comprises entre -40°C et 220°C, tandis que le robinet à boisseau sphérique en PVC peut supporter des températures comprises entre -10°C et 60°C.

Normes et agréments 

En fonction de l'utilisation du robinet à tournant sphérique à segment, les fabricants de robinets peuvent être amenés à respecter certaines normes émanant d'organismes de réglementation. Cela est souvent nécessaire pour les vannes utilisées dans l'eau potable, les produits alimentaires, les produits pharmaceutiques ou le gaz.

 

Actionneurs de vannes à boisseau sphérique à segment 

Le robinet à tournant sphérique à segment peut utiliser différents types d'actionneurs pour s'ouvrir et se fermer. Les types d'actionneurs pouvant être utilisés par ces vannes sont les actionneurs manuels, pneumatiques et électriques.

Actionneur de vanne à boisseau sphérique à segment manuel 

Il s'agit d'un actionneur de vanne à boisseau segmenté qui est actionné par la main de l'homme. Ce type d'actionneur est doté d'une poignée sur laquelle l'opérateur applique un couple pour tourner la poignée et ainsi tourner le mécanisme du robinet pour ouvrir ou fermer le robinet.

Actionneur pneumatique à crémaillère 

Les actionneurs pneumatiques à pignon et crémaillère sont des actionneurs utilisés dans les vannes à bille à segment pour ouvrir, tourner et fermer la vanne selon les besoins. Ces actionneurs convertissent l'énergie de l'air comprimé à l'aide de cylindres pneumatiques en un mouvement rotatif oscillant. Ces actionneurs ont besoin d'un gaz sec, propre et processé fourni par une station centrale d'air comprimé.

Actionneur électrique

Ces actionneurs sont utilisés dans les vannes à segment sphérique pour contrôler la fermeture et l'ouverture de la vanne. Ces actionneurs peuvent fournir un mouvement rotatif ou linéaire. Comme leur nom l'indique, ces actionneurs utilisent l'électricité pour améliorer leur fonctionnement. Le couple nécessaire à l'ouverture/la fermeture de la vanne est transmis à l'aide d'un arbre pour ouvrir ou fermer la vanne.

 

Applications des robinets à tournant sphérique à segment

• Utilisé pour contrôler le débit dans les industries du papier et de la pâte à papier. 
• Contrôler le flux de produits chimiques dans les usines chimiques. 
• Ils sont utilisés dans les stations d'épuration des eaux usées car ils peuvent agir sur les particules solides. 
• Industries électriques pour contrôler le débit des fluides de chauffage et de refroidissement. 
• Les industries pétrolières car ils peuvent résister aux produits inflammables. 
• Les industries pharmaceutiques pour réguler le flux des composés de production. 
• Les industries alimentaires en raison de leur facilité de nettoyage et d'entretien.

 

Avantages des robinets à tournant sphérique à segment 

• Haute efficacité. 
• Ces vannes sont de conception simple. 
• Poids et volume réduits. 
• Facile à démonter et à réparer. 
• Avoir une étanchéité parfaite. 
• Ils peuvent fournir une faible chute de pression et des débits élevés. 
• S'ouvre et se ferme rapidement.
• Facile à nettoyer.

 

Inconvénients des robinets à tournant sphérique à segment 

• Les cavités autour du siège ont tendance à provoquer des blocages. 
• Lorsqu'il est utilisé sous forme de particules solides, il peut s'éroder et commencer à fuir et à tomber en panne.

 

Dépannage d'une vanne à bille à segment 

Fuite du presse-étoupe 

• Écrous de presse-étoupe desserrés. Serrer les écrous de presse-étoupe desserrés. 
• Garniture de presse-étoupe usée. Remplacer la garniture du presse-étoupe. 
• La tige est corrodée ou rayée. Nettoyer la tige ou la remplacer ainsi que le presse-étoupe. 
• Le presse-étoupe est corrodé. Nettoyez-le et remplacez le presse-étoupe. Le robinet à boisseau sphérique du segment peut être remplacé s'il présente une corrosion excessive. 

Fuite au niveau du joint de la plaque de fond 

• Écrous desserrés. Serrer les écrous. 
• Le joint est endommagé. Remplacer le joint. 
• Corrosion/endommagement dans la zone d'étanchéité. Nettoyer la corrosion ou remplacer la plaque et le corps en fonction du degré d'endommagement.

Fuite de liquide au travers de l'alésage 

• Le segment n'est pas en position de fermeture complète. Fixer la course de fin de course de fermeture dans l'actionneur. 
• Désalignement entre le siège et le segment. Desserrer le presse-étoupe pour centrer le segment. Veillez à resserrer le presse-étoupe après l'alignement afin d'obtenir un couple de serrage suffisant. 
• Média piégé ou solidifié. Nettoyer le ressort du siège et les surfaces d'étanchéité. 
• Le siège du joint est endommagé. Remplacer les joints endommagés. 
• Le segment ou le siège est endommagé. Remplacer le cas échéant. 

Couple de la vanne à bille à segment élevé 

• Écrous de presse-étoupe trop serrés. Réduire le couple de serrage des écrous du presse-étoupe aux niveaux recommandés par le fabricant du robinet à tournant sphérique à segment.
• Actionner le segment dans le sens inverse pour le désengager du siège. Faire perdre le dispositif de retenue de la chemise pour réengager le siège et le segment en position fermée. Augmenter le couple de serrage de la garniture une fois que le segment et le siège sont alignés. 
• L'actionneur/la motorisation est mal aligné(e) avec la tige du robinet. Desserrer les fixations et modifier la base de montage pour qu'elle soit parallèle et s'assurer que l'opérateur est centré. Serrer les fixations. 
• Roulement endommagé. Le remplacer. 
• Segment ou siège endommagé. Remplacer le cas échéant. 
• Accumulation ou solidification du fluide. Retirer le fluide de la cavité du robinet, du siège, du segment et nettoyer les surfaces d'étanchéité. 
• Le robinet à boisseau sphérique du segment a été installé dans le mauvais sens. Le robinet doit être installé conformément à l'étiquette de l'indicateur de débit. 

 

Résumé 

Un robinet à tournant sphérique à segment est un robinet à tournant sphérique qui effectue un quart de tour pour ouvrir/fermer l'écoulement du fluide. Cette vanne comporte un segment sphérique creux soutenu par un roulement et un arbre du côté de l'actionneur de la vanne. L'autre extrémité de la vanne est équipée d'un palier et d'un axe. La bille segmentée tourne autour d'un pivot pour réaliser un joint amont unique et continu en position fermée. L'étanchéité de ce robinet à tournant sphérique segmenté est assurée par un élastomère souple ou une bague de siège souple qui s'appuie sur le segment sphérique. Le corps des robinets à tournant sphérique à segment est constitué de matériaux robustes, principalement de l'acier inoxydable, avec une construction sans bride ou à bride.

Les robinets à tournant sphérique à segment peuvent être classés en robinets à tournant sphérique à entrée latérale et en robinets à tournant sphérique à entrée par le haut. Ces vannes utilisent une conception et une technologie qui leur permettent de fonctionner même dans des fluides visqueux et des boues. Ces vannes sont utilisées dans de nombreuses industries telles que la pétrochimie, l'industrie pharmaceutique, l'industrie alimentaire, le traitement des eaux usées, le traitement chimique, etc. Les robinets à tournant sphérique segmentés ont de nombreuses applications en raison de leurs excellentes caractéristiques telles que la facilité de nettoyage, la facilité de réparation et d'entretien, la simplicité de conception, la taille et le poids réduits, la résistance à la corrosion et la grande solidité pour supporter les boues. Les paramètres importants à prendre en compte lors de l'achat d'un robinet à tournant sphérique segmenté sont le type d'actionneur, la pression nominale, les températures de fonctionnement, les matériaux du boîtier, les normes et les approbations.