Guide complet de dimensionnement des robinets à tournant sphérique

Comprendre le dimensionnement des robinets à boisseau sphérique est essentiel pour les industries utilisant des systèmes de contrôle des fluides. De nombreux paramètres doivent être pris en compte lors du dimensionnement d'un robinet à boisseau sphérique, notamment le type de fluide, le débit, la pression, la vitesse et les conditions de fonctionnement. Cet article traite en détail du dimensionnement des robinets à tournant sphérique, y compris les facteurs clés à prendre en compte, les différentes méthodes et les tableaux de dimensionnement pour les applications courantes. Pour plus d'informations sur la conception et le fonctionnement des robinets à boisseau sphérique, lisez notre article sur les robinets à boisseau sphérique.

Table des matières

• Comment dimensionner les robinets à tournant sphérique
  • Considérations sur le débit
  • Pression
  • Relation avec la taille du tuyau
  • Raccords de vannes
  • Vélocité des médias
• Comment mesurer la taille d'un robinet à boisseau sphérique
• Tableau des dimensions des robinets à boisseau sphérique
• FAQ

Comment dimensionner les robinets à tournant sphérique

Il existe des considérations essentielles à prendre en compte lors du dimensionnement des robinets à tournant sphérique pour diverses applications, notamment les paramètres de pression, les relations entre la taille du robinet et celle du tuyau, les raccords du robinet, la vitesse du fluide et les préoccupations relatives à la cavitation.

Considérations sur le débit

Lors du dimensionnement des robinets à tournant sphérique pour diverses applications, il est essentiel de prendre en compte les débits, souvent représentés par les valeurs Cv et Kv. Ces valeurs indiquent la capacité de débit de la soupape, c'est-à-dire la quantité de fluide qui peut passer à travers la soupape sous une pression donnée. Une valeur Cv ou Kv plus élevée signifie que la valve peut laisser passer plus de fluide avec moins de résistance, offrant ainsi un meilleur contrôle du débit. Voici quelques considérations sur les flux à prendre en compte :

• Le débit maximal est atteint lorsque l'ouverture est d'environ 90 % : Cela permet de s'assurer que la vanne ne fonctionne pas à sa limite, ce qui peut contribuer à prévenir l'usure et à prolonger sa durée de vie.
• Débit minimum lorsque l'ouverture est d'environ 10 % : Cela permet de contrôler et d'autoriser de faibles débits lorsque la vanne est à peine ouverte, ce qui pourrait entraîner une instabilité ou un contrôle imprécis.
• Débit normal lorsque l'ouverture est d'environ 60-70% : Cela permet d'obtenir un équilibre entre le contrôle et la durée de vie, car le fonctionnement de la soupape dans cette plage permet un certain réglage dans l'une ou l'autre direction sans pousser la soupape jusqu'à ses limites.

Pression

• Concevoir la vanne pour utiliser 10 à 15 % de la perte de charge totale ou 0,7 bar (10 psi), la valeur la plus élevée étant retenue. Cela permet à la vanne de gérer les variations de pression dans le système sans risque d'endommagement ou de défaillance.
• Dimensionner les vannes de régulation de manière à ce qu'elles absorbent environ 1/3 de la perte de charge totale du système au débit maximal. Cette répartition des pertes de charge permet à la vanne de régulation de réguler efficacement le débit tout en garantissant un fonctionnement efficace et sûr du système.
• Régler la chute de pression de contrôle à 50-60% de la perte de pression par frottement des systèmes de tuyauterie. La chute de pression correspond à la réduction de la pression lorsque le fluide traverse la soupape. En réglant cette valeur à 50-60% de la perte de pression par frottement des systèmes de tuyauterie, la vanne peut gérer efficacement le débit sans provoquer une diminution excessive de la pression qui pourrait nuire à l'efficacité du système.

Relation avec la taille du tuyau

• Les vannes de contrôle ne doivent pas être dimensionnées à moins de la moitié de la taille du tuyau. Cela permet de s'assurer que la vanne peut s'adapter au débit requis sans provoquer de chute de pression importante ou d'écoulement à grande vitesse, ce qui pourrait entraîner des problèmes tels que la cavitation ou le bruit.
• Les vannes d'arrêt doivent être de la même taille que le tuyau (également appelé taille de la conduite). Cela permet de minimiser la perturbation du flux lorsque la vanne est complètement ouverte.
• Ne jamais utiliser un robinet à boisseau sphérique plus grand que le tuyau dans lequel il sera installé. Une vanne plus grande risque de ne pas s'adapter correctement, de perturber la dynamique du flux et de provoquer une chute de pression excessive ou d'autres problèmes de fonctionnement.

Raccords de vannes

Les raccords à brides sont courants et sont généralement utilisés conformément aux spécifications de la ligne. Toutefois, pour les robinets à tournant sphérique d'un diamètre de 1½ pouce ou moins, un indice minimum de 300 ANSI (American National Standards Institute) est recommandé, car ces robinets sont utilisés dans des applications à haute pression, telles que la production de pétrole et de gaz, le traitement chimique et la production d'énergie. La norme ANSI 300 indique que la vanne peut supporter une pression maximale de 49,6 bars (720 psi) à température ambiante.

Vélocité des médias

Une vitesse d'environ 3 m/s (10 ft/s) est recommandée pour les liquides propres et non abrasifs. Cependant, il est essentiel de maintenir la vitesse aussi basse que possible pour les fluides abrasifs afin de minimiser l'usure de la vanne. La vitesse doit rester suffisamment élevée pour empêcher les particules abrasives de se déposer hors du fluide. Lisez notre article sur les vannes pour fluides à haute viscosité pour plus de détails.

Il est recommandé d'avoir une section de tuyau droite après la vanne pour éviter la cavitation. La cavitation fait référence à la formation et à l'effondrement de bulles de vapeur dans un fluide, ce qui peut endommager la soupape. Cela permet au fluide de s'écouler en douceur, réduisant ainsi le risque de perturbation. Une jonction en "T" ou un coude immédiatement après la vanne peut perturber l'écoulement et entraîner une cavitation.

Comment mesurer la taille d'un robinet à boisseau sphérique

Utilisez notre calculateur Kv ou Cv pour calculer le débit nécessaire pour un fluide et une perte de charge donnés. Lors du choix des soupapes, il convient de sélectionner la valeur Cv (ou Kv) la plus proche du résultat calculé, en arrondissant généralement au chiffre inférieur, à moins que la pression différentielle maximale spécifiée pour une soupape ne soit dépassée. Une vanne surdimensionnée peut provoquer des coups de bélier et une usure prématurée de l'emballage de la vanne. Inversement, une vanne sous-dimensionnée peut ne pas fournir un débit suffisant et dépasser la pression différentielle disponible entre les orifices.

Le tableau 1 présente les valeurs Cv et Kv en fonction des dimensions standard des robinets à boisseau sphérique à trois voies à orifice réduit. Si la valeur Cv calculée est de 15, choisissez un robinet à boisseau sphérique d'une taille de ½ pouce car il est le plus proche de la valeur Cv nominale (15,2) pour cette taille. Si la valeur Cv calculée est de 110, choisissez une taille de robinet à boisseau sphérique de 2 pouces, et ainsi de suite.

Tableau des dimensions des robinets à boisseau sphérique

Les valeurs Cv et Kv des différents types de robinets à tournant sphérique sont indiquées dans les tableaux 1 à 5.

Vanne à boisseau sphérique à passage intégral Diagramme Cv & Diagramme Kv

Tableau 1 : Tableau des dimensions des robinets à tournant sphérique à passage intégral en mm (tableau Cv)

Taille BSP (en pouces)	DN (mm)	Cv en cas d'ouverture complète	Kv, à pleine ouverture
1/4	8	18	15.35
3/8	10	20	17.06
1/2	15	23	19.6
3/4	20	55	46.9
1	25	95	81.03
1 1/4	32	155	132.2
1 1/2	40	260	221.8
2	50	440	375.3
2 1/2	65	710	605.6
3	80	1050	895.6
4	100	2040	1740.1

Robinet à boisseau sphérique à brides 3 voies à passage intégral Tableau Cv & Kv

Tableau 2 : Robinet à boisseau sphérique 3 voies à passage intégral Diagramme Cv

Taille (en pouces)	Taille (en mm)	Cv	Kv (m3/h)
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19	23.3	20
1	25.4	45.5	39
1 1/4	31.75	58.4	50
1 1/2	38.1	112	96
2	50.8	224.1	192
2 1/2	63.5	308.1	264
3	76.2	409.6	351
4	101.6	762.1	653

Vanne à boisseau sphérique fileté 3 voies à orifice réduit Tableau Cv et Kv

Tableau 3 : Vanne à boisseau sphérique fileté 3 voies à orifice réduit Tableau Cv et Kv

Taille (en pouces)	Taille (mm)	Cv (gallons/min)	Kv (m3/h)
1/4	6.35	12.8	11
3/8	9.525	12.8	11
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19.05	17.5	15
1	25.4	36.2	31
1 1/4	31.75	45.5	39
1 1/2	38.1	72.4	62
2	50.8	120.2	103
2 1/2	63.5	239.2	205
3	76.2	270.7	232
4	101.6	480.8	412

V-port ball valve Cv chart

Un robinet à boisseau sphérique à orifice en V est doté d'un boisseau en forme de V profilé à l'intérieur qui permet de contrôler avec précision les débits dans les applications industrielles.

Tableau 4 : V-port ball valve Cv dimension chart

Taille de la vanne (pouces)	Taille de la vanne (mm)	Angle de la bille	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.1	0.1	0.2	0.3	0.5	0.8	1.1	1.6	2.2	2.6
		60°	0.1	0.1	0.3	0.5	0.9	1.4	2	3.3	4.4	6
3/4	19.05	30°	0.1	0.2	0.5	0.7	1.1	1.8	2.4	3.3	4.5	5.4
		60°	0.1	0.2	0.7	1	1.7	2.8	4	6.5	9	12
1	25.4	30°	0.1	0.3	0.8	1.3	2.3	3.5	5.1	9.8	8.5	10
		60°	0.2	0.4	1.1	1.8	3.4	5.3	7.9	12.3	15.3	21
1 1/4	31.75	30°	0.2	0.4	1.1	2	3.7	5.5	8	10	13	15
		60°	0.2	0.6	1.8	3	5.5	9.5	12.8	19	26	39
1 1/2	38.1	30°	0.3	0.6	1.6	3	5	7.5	11	14	17	20
		60°	0.4	0.8	2.5	4	8	13	19	27	40	52
2	50.8	30°	0.4	1.2	3.8	6	10	15	23	31	43	60
		60°	0.4	1.	4.6	9	16.5	27	39	55	83	110
2 1/2	63.5	30°	0.4	1	4	8	12	18	28	37	62	75
		60°	0.4	1.5	5	10	21	34	53	75	103	150
3	76.2	30°	0.5	1.2	4	8	14	23	33	46	65	82
		60°	0.5	2.5	6	4	25	40	65	91	128	165
4	101.6	30°	0.6	2	6	15	29	48	71	100	130	159
		60°	0.7	3	11	25	40	59	90	141	212	356
6	152.4	30°	0.9	3.2	14	33	60	103	155	220	280	350
		60°	2	5	22	60	110	190	285	416	586	800

V port ball valve Kv chart

Tableau 5 : V-port ball valve Kv dimension chart

Taille de la vanne (pouces)	Taille de la vanne (mm)	Angle de la bille	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.08	0.08	0.17	0.25	0.42	0.68	0.93	1.36	1.87	2.2
		60°	0.08	0.08	0.25	0.43	0.77	1.19	1.706	2.8	3.7	5.12
3/4	19.05	30°	0.08	0.17	0.42	0.6	0.93	1.5	2.04	2.8	3.8	4.6
		60°	0.08	0.17	0.59	0.85	1.45	2.4	3.412	5.5	7.7	10.23
1	25.4	30°	0.08	0.25	0.68	1.1	1.96	2.98	4.3	8.3	7.25	8.53
		60°	0.17	0.34	0.93	1.5	2.9	4.5	6.73	10.5	13.05	17.91
1 1/4	31.75	30°	0.1	0.34	0.94	1.7	3.16	4.7	6.82	8.53	11.1	2.8
		60°	0.17	0.51	1.53	2.6	4.7	8.1	10.9	16.2	22.1	33.3
1 1/2	38.1	30°	0.25	0.51	1.36	2.5	4.2	6.4	9.4	11.9	14.5	17.06
		60°	0.34	0.68	2.13	3.4	6.8	11.1	16.2	23.03	34.12	44.3
2	50.8	30°	0.34	1.02	3.24	5.1	8.5	12.8	19.6	26.4	36.7	51.2
		60°	0.3	0.8	3.9	7.7	14.07	23.03	33.2	46.9	70.7	93.8
2 1/2	63.5	30°	0.3	0.8	3.4	6.8	10.2	15.3	23.9	31.5	52.9	63.9
		60°	0.3	1.3	4.3	8.5	17.9	29	45.2	64	87.8	127.9
3	76.2	30°	0.4	1	3.4	6.8	11.9	19.6	28.1	39.2	55.4	69.9
		60°	0.4	2.1	5.1	3.4	21.3	34.1	55.4	77.6	109.2	140.7
4	101.6	30°	0.5	1.7	5.1	12.8	24.7	40.9	60.5	85.3	110.9	135.6
		60°	0.6	2.55	9.4	21.3	34.1	50.3	76.8	120.3	180.8	303.6
6	152.4	30°	0.7	2.73	11.9	28.1	51.2	87.8	132.2	187.7	238.8	298.5
		60°	1.7	4.3	18.7	51.2	93.8	162	243.1	354.8	499.8	682.4

FAQ

Qu'est-ce que le dimensionnement des soupapes ?

Le dimensionnement d'une vanne consiste à choisir les dimensions et les caractéristiques appropriées pour s'assurer qu'elle peut contrôler efficacement le débit d'un fluide dans un système de tuyauterie, en fonction des exigences spécifiques de l'application.

Comment dimensionner un robinet à boisseau sphérique ?

Le dimensionnement d'un robinet à boisseau sphérique consiste à prendre en compte des facteurs tels que les débits, les pertes de charge, la taille des conduites et les exigences spécifiques à l'application afin de sélectionner la taille et la configuration appropriées du robinet permettant de contrôler efficacement la circulation des fluides dans un système.

Quel est le Cv d'un robinet à boisseau sphérique ?

Le Cv (coefficient de débit) d'un robinet à boisseau sphérique représente sa capacité à contrôler le débit de fluide qui le traverse et est généralement fourni par le fabricant du robinet sous la forme d'une valeur numérique, les valeurs de Cv les plus élevées indiquant une plus grande capacité de débit.

Comment calculer le Cv des vannes ?

Le Cv (coefficient de débit) pour les vannes est calculé en utilisant : Cv = Q / sqrt(deltaP). Q est le débit en GPM, deltaP est la perte de charge en psi.

Comment mesurer la taille d'une valve ?

Pour mesurer la taille du robinet, déterminez le diamètre nominal du tuyau (NPS) ou le diamètre du raccord d'entrée/sortie du robinet à l'aide d'un ruban à mesurer ou d'un pied à coulisse. Les tailles NPS courantes sont 1/2", 3/4" et 1".