Contrôle du débit des fluides avec les vannes à bille

Un robinet à bille est un type de robinet quart de tour doté d'une bille creuse qui contrôle le débit. Une rotation de 90 degrés de la vanne positionne le trou de la bille dans le sens du débit, et l'inverse permet d'obturer complètement la vanne en position fermée. Une tige est fixée au sommet de la sphère et s'étend vers l'extérieur à travers le joint de la tige pour se connecter à une poignée manuelle ou à un actionneur pneumatique/électrique. Les robinets à tournant sphérique sont souvent utilisés pour le fonctionnement ON/OFF, mais ils peuvent également servir de régulateur de débit.

Les robinets à tournant sphérique sont de trois types principaux : à orifice standard, à orifice complet et à orifice en V (pour un contrôle précis du débit). Ils sont exceptionnellement durables et peu coûteux. Ils conservent des performances constantes après de nombreux cycles de fonctionnement, sont étanches, supportent des pressions élevées et ne nécessitent que peu ou pas d'entretien. Le mécanisme simple d'un robinet à boisseau sphérique, sa facilité d'utilisation et sa flexibilité le rendent populaire dans les applications industrielles avec des pressions allant jusqu'à 1 000 bars (14 500 psi) et des températures allant jusqu'à 400°C (752°F). Lisez notre article sur les robinets à tournant sphérique pour en savoir plus sur la conception et le fonctionnement des robinets à tournant sphérique.

Régulation du débit à l'aide de robinets à boisseau sphérique

Lorsque les paramètres (coût, maintenance, précision, etc.) des vannes de régulation de débit sont comparés, les vannes à bille conviennent souvent à la plupart des applications. Il est assez courant d'utiliser un robinet à boisseau sphérique pour contrôler le débit, car il s'agit d'une solution économique, et la plupart des processus ne nécessitent pas une précision exacte des débits. La simplicité des robinets à tournant sphérique et leur robustesse pour le contrôle du débit les rendent compatibles avec les applications domestiques, commerciales et industrielles.

La figure 2 montre les différentes caractéristiques de débit des robinets à tournant sphérique en fonction de leur conception. Comme vous pouvez le constater, les caractéristiques de l'écoulement changent en fonction de la conception. Un robinet à boisseau sphérique à orifice en V présente une courbe caractéristique à pourcentage égal (figure 2 étiquetée B), ce qui augmente la précision du contrôle du débit. Une courbe caractéristique à pourcentage égal se rapproche d'une courbe linéaire, mais n'est pas tout à fait une courbe linéaire, car la pente du pourcentage de débit maximal augmente au fur et à mesure que la vanne s'ouvre.

Lorsqu'elle est utilisée dans une application appropriée, cette caractéristique d'un robinet à boisseau sphérique à orifice en V peut s'avérer avantageuse. Par exemple, les robinets à boisseau sphérique à orifice en V sont particulièrement utiles lorsque le taux de changement de température diminue avec l'augmentation du débit (c'est-à-dire dans les processus de transfert de chaleur). 

Les avantages des robinets à boisseau sphérique en tant que régulateur de débit

Les robinets à tournant sphérique ont un taux de réduction élevé (rapport entre le débit maximal et le débit minimal). Cela signifie qu'un robinet à boisseau sphérique peut réguler le débit sur une large plage. La rotation de la valve est cohérente et régulière, sans effet de saut (glissement dans le mouvement de la valve). Cela garantit qu'un signal d'entrée proportionnel provenant d'un actionneur fournira des débits constants pour de petites ouvertures de vannes. Les robinets à tournant sphérique sont couramment utilisés dans les applications de contrôle qui nécessitent des pertes de charge modérées, car l'orifice du tournant sphérique offre peu de restrictions de débit, contrairement à la plupart des autres types de robinets. Les robinets à tournant sphérique sont utiles pour la régulation des débits d'urgence, car leur conception quart de tour garantit un dispositif d'actionnement rapide. Pour en savoir plus sur les avantages de l'utilisation d'un robinet à boisseau sphérique pour le contrôle du débit, consultez notre article comparant les robinets à papillon et les robinets à boisseau sphérique. 

Autres avantages des robinets à boisseau sphérique en tant que régulateurs de débit

• Il peut fonctionner à des pressions et des températures élevées.
• Il n'y a pas de fuite lorsqu'il est complètement fermé. 
• Il possède un excellent coefficient de débit de soupape en position complètement ouverte. Un robinet à tournant sphérique à passage intégral possède les caractéristiques d'écoulement de la conduite.
• La surface d'étanchéité est autonettoyante, c'est pourquoi ils peuvent être utilisés avec des supports peu sales.
• Elle est relativement plus petite et plus légère que d'autres types de vannes ayant des caractéristiques de débit similaires.
• Les robinets à tournant sphérique sont disponibles dans une large gamme de types de raccords, tels que les raccords à brides, les écrous-raccords, les raccords filetés, etc. 

Les inconvénients des robinets à boisseau sphérique en tant que régulateur de débit

Lorsqu'ils sont utilisés comme vannes de régulation modulante, les robinets à tournant sphérique à port intégral et standard sont parfaits pour des applications telles que le remplissage d'un réservoir d'eau et d'autres contrôles de débit où les débits ajustés de façon linéaire ne sont pas aussi importants. L'ouverture du trou cylindrique du robinet à boisseau sphérique crée une distribution inégale du débit pour chaque degré d'ouverture. Malgré leur polyvalence, les robinets à tournant sphérique se caractérisent par un mauvais étranglement, en particulier à faible débit. Avec une petite ouverture de la vanne, la vitesse d'écoulement élevée peut user les pièces de la vanne. Les robinets à tournant sphérique ne sont pas non plus disponibles pour des diamètres de tuyaux plus importants ou sont coûteux pour de tels diamètres. Les robinets à tournant sphérique sont principalement conçus pour des applications de type "tout ou rien" et peuvent ne pas permettre une régulation précise du débit à des pressions élevées. L'ouverture ou la fermeture soudaine de la sphère peut provoquer des pics de pression et des fluctuations de débit. Dans certains cas, un robinet à boisseau sphérique peut même se refermer automatiquement s'il est utilisé pour réguler le débit à haute pression, ce qui peut provoquer un pic de pression, endommager l'équipement en aval ou blesser le personnel se trouvant à proximité.

Qu'est-ce qu'un robinet à boisseau sphérique v-Port ?

Un robinet à boisseau sphérique à orifice en V est un type de robinet à boisseau sphérique dont la forme en V caractérise l'ouverture des orifices pour l'écoulement des fluides, comme le montre la figure 4. La forme en V se trouve généralement sur la balle, mais peut également se trouver sur le siège. Cette forme en V permet de stabiliser le débit à travers la vanne pour les applications de débit de contrôle.

Comment le robinet à boisseau sphérique à orifice en V fonctionne-t-il pour le contrôle du débit ?

Lorsque la valve tourne à partir d'une position fermée, la petite extrémité de l'ouverture en "v" permet au fluide de s'écouler à grande vitesse. Le débit à travers le robinet continue d'augmenter à un taux plus élevé lorsque le robinet passe à l'état complètement ouvert, contrairement au robinet à boisseau sphérique à port plein et standard. Les angles courants du "v" sont 15°, 30°, 45°, 60° ou 90°.

Le robinet à boisseau sphérique à orifice en V conserve tous les avantages des robinets à boisseau sphérique à orifice standard, mais il offre également de meilleures capacités de contrôle du débit. Cette caractéristique supplémentaire fait qu'ils sont couramment utilisés dans des applications telles que l'industrie alimentaire, l'agriculture, l'industrie chimique, le traitement des déchets, etc. L'inconvénient du robinet à boisseau sphérique à orifice en V est sa construction qui nécessite des mesures supplémentaires pour gérer la vitesse d'écoulement plus élevée.

Pour en savoir plus sur la sélection du robinet à boisseau sphérique adapté à votre activité, lisez notre article technique sur la sélection des robinets à boisseau sphérique!

Conclusion

Le robinet à boisseau sphérique est une solution économique pour les applications de contrôle de débit où la régulation précise des débits n'est pas une exigence. Le robinet à boisseau sphérique à orifice en V offre une précision supplémentaire pour le contrôle du débit tout en conservant les avantages des robinets à boisseau sphérique à orifice complet et standard. Lorsque tous les paramètres de sélection des vannes sont pris en compte, les vannes à boisseau sphérique présentent plusieurs caractéristiques qui en font de meilleures vannes à usage général que d'autres types de vannes.