Guide de sélection des vannes à bille

Guide de sélection des vannes à bille

Figure 1 : Vue en coupe d'une vanne à bille

Figure 1 : Vue en coupe d'un robinet à bille

Une vanne à bille est une vanne d'arrêt qui utilise une bille rotative avec un alésage pour contrôler le débit d'un liquide ou d'un gaz. La bille rotative est tournée d'un quart de tour (90°) autour de son axe pour permettre ou bloquer le débit à travers la vanne. Ces vannes sont surtout préférées pour leur durée de vie plus longue et leurs propriétés d'étanchéité fiables. Il existe de nombreuses options disponibles sur le marché lorsqu'il s'agit de choisir des vannes à bille. Cependant, la vaste gamme d'opérations, le type de connexion, la fonction du circuit, le matériau du boîtier et de nombreux autres critères rendent le processus de sélection des vannes complexe. Cet article vous guidera dans le processus de sélection d'une vanne à bille.

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Étape 1 : Type d'opération

La vanne à bille peut être actionnée manuellement, électriquement ou pneumatiquement. Les différentes méthodes d'actionnement ont toutes leurs avantages et leurs inconvénients.

Manuel : Vous devriez choisir un robinet à boisseau sphérique manuel si vous avez un petit budget, si vous n'avez pas d'électricité/air comprimé à l'installation, ou si aucune automatisation n'est nécessaire. Si le robinet à boisseau sphérique doit être ouvert/fermé fréquemment ou si le système doit être automatisé, un robinet à boisseau sphérique manuel ne doit pas être utilisé.

Automatique : Il peut être difficile de choisir entre une vanne à bille électrique et une vanne à bille pneumatique. Cela dépend généralement de ce qui est disponible sur le site d'installation (électricité ou air comprimé) et du couple nécessaire (les robinets à boisseau sphérique pneumatiques ont un couple plus élevé, les pneumatiques sont donc utilisés pour les robinets de plus grande taille). Les vannes à bille électriques ont un coût initial plus élevé mais un coût d'exploitation plus faible que les vannes à bille pneumatiques. Pour une analyse plus approfondie, lisez notre article sur les vannes à bille électriques et pneumatiques.

Étape 2 : Fonction du circuit

Les vannes à bille peuvent avoir des fonctions de circuit à 2, 3, 4 ou 5 voies, en fonction du nombre de ports.

  • Robinets à bille à 2 voies: ce sont les robinets à bille les plus courants. Ces vannes assurent un passage direct de l'entrée à la sortie.
  • Robinets à bille à 3 voies: Les robinets à boisseau sphérique à 3 voies ont trois orifices et sont disponibles avec un alésage en L ou en T. Les désignations L et T font référence à la conception de l'alésage interne, qui déterminera la direction du débit. Un robinet à boisseau sphérique à 3 voies avec un orifice en T ou en L permet de mélanger, de distribuer ou de rediriger la direction du débit pour différentes applications. Cette vanne convient donc aux applications de chauffage ou de refroidissement de l'eau, des produits chimiques et des huiles.
  • Robinets à bille à 4 voies: Les vannes à bille à 4 voies ne sont pas aussi courantes que les vannes à bille à 2 et 3 voies, mais il est important d'en connaître les variations. Une vanne à bille à 4 voies est généralement disponible en quatre variantes différentes : Port L, port T, port X (port LL) et droit.
  • Robinets à boisseau sphérique à 5 voies: sont disponibles en tant que robinets avec un double alésage en L perpendiculaire ; ces robinets à 5 voies sont rares.

Lisez notre article sur la fonction de circuit des robinets à bille pour en savoir plus sur ce sujet.

Étape 3 : Matériau du boîtier.*

Le matériau du boîtier de la vanne doit être compatible avec le fluide utilisé pour l'application. Les matériaux courants et leurs caractéristiques sont les suivants :

Laiton

  • Convient aux milieux neutres et non corrosifs.
  • Le laiton est polyvalent, durable et résistant aux températures élevées.
  • Ne convient pas à l'eau salée (eau de mer), à l'eau distillée, aux acides et aux chlorures.

PVC

  • Convient aux milieux corrosifs tels que l'eau de mer, la plupart des acides et des bases, les solutions salines et les solvants organiques.
  • Non résistant aux hydrocarbures aromatiques et chlorés.
  • La plage de température et de pression est inférieure à celle du laiton et de l'acier inoxydable.

Acier inoxydable

  • Très bonne résistance chimique générale à presque tous les milieux.
  • Très résistant à l'abrasion et aux températures et pressions élevées.
  • Ne convient pas à l'acide chlorhydrique, aux chlorures, au brome et à l'eau de Javel. D'autre part, l'eau des piscines a une faible concentration de chlorure, ce qui permet d'utiliser l'acier inoxydable.

Étape 4 : Joint d'étanchéité

Les vannes à bille ont deux joints. Des bagues de siège, qui entourent la boule à l'entrée et à la sortie, et un joint torique pour assurer l'étanchéité de la tige. En général, les bagues de siège sont en PTFE. Pour les deux joints, le matériau du joint doit être compatible avec le fluide utilisé pour l'application. Les matériaux courants et leurs caractéristiques sont les suivants :

EPDM

  • L'EPDM convient parfaitement à l'eau, la vapeur, les cétones, les alcools, les liquides de frein, les acides et les alcalis à faible concentration.
  • Très bonne résistance aux influences climatiques et à l'ozone.
  • Plage de température de fonctionnement typique comprise entre -10° et 130°C.

FKM (Viton)

  • Bonne résistance aux huiles et aux solvants tels que les hydrocarbures aliphatiques, aromatiques et halogénés, les acides, les huiles animales et végétales.
  • Plage de température de fonctionnement typique comprise entre -10°C et 120°C.
  • Bonnes propriétés mécaniques, résistance à la compression rémanente, résistant aux températures élevées (pas pour l'eau chaude/vapeur).

NBR

  • Bonne résistance à la compression, à la déchirure et à l'usure.
  • Compatible avec les produits pétroliers, les solvants et l'alcool.
  • Température de fonctionnement typique jusqu'à 80°C.

PTFE (téflon)

  • Le PTFE est résistant à presque tous les fluides.
  • Il est relativement dur, ce qui le rend adapté à des pressions et des températures de fonctionnement plus élevées.
  • Plage de température de fonctionnement typique comprise entre -30°C et 180°C.

Polyoxyméthylène

  • Le POM convient aux applications à haute pression et à basse température.

CSM (Hypalon)

  • L'Hypalon est réputé pour sa résistance aux produits chimiques, aux températures extrêmes et aux rayons ultraviolets.

Étape 5 : Type et taille de la connexion

Il existe différentes tailles et différents types de raccords de vannes à bille pour les connecter à un système. Les plus courantes sont :

  • Vanne à bille standard/filetée : Lesraccords filetés sont les plus courants et sont utilisés dans une large gamme d'applications de température et de pression.
  • Vanne à bille à brides : Ces robinets à boisseau sphérique sont dotés d'un raccord à bride pour relier l'orifice au système de tuyauterie. Ces vannes sont souvent utilisées sur des tuyaux de plus grande taille. Pour choisir un robinet à boisseau sphérique à brides, il faut tenir compte de la pression nominale et de la classe de compression de la bride, qui indique la pression la plus élevée qu'il peut supporter.
  • Robinet à bille soudé : Dans le cas du raccordement soudé, le robinet à boisseau sphérique est soudé directement au tuyau. Ce type de connexion convient aux applications pour lesquelles une fuite nulle est requise.
  • Vanne à bille à union véritable : Ces vannes sont dotées d'un raccord à douille pour solvant à chaque orifice. La partie centrale de la vanne peut être facilement démontée et retirée pendant que la vanne est installée. Il convient pour une réparation et un entretien rapides dans le système d'écoulement.

Pour en savoir plus sur les types de raccordement des robinets à boisseau sphérique , lisez notre article technique sur les types de raccordement des robinets à boisseau sphérique.

Étape 6 : Coefficient de débit (Kv)

Le coefficient de débit, ou valeur Kv, est exprimé comme le débit enm3/h d'eau à 20°C pour une perte de charge de 1 bar. Le coefficient d'écoulement peut être calculé comme suit :

flow-coefficient
  • Où :
  • Kv= coefficient de débit
  • Débit (m3/h)
  • dP= Pression différentielle (bar)
  • SG= gravité spécifique (eau=1)

Utilisez notre calculateur de dimensionnement pour trouver la valeur Kv et la taille de vanne correspondante pour votre application. Toutes nos vannes sont désignées par une valeur Kv, ce qui vous permet de sélectionner facilement la bonne taille de vanne.

 

Étape 7 : Pression

Assurez-vous que la vanne à bille peut supporter les pressions minimale et maximale du système. Le matériau du boîtier contribue à déterminer la plage de pression d'un robinet à boisseau sphérique. Pour une pression maximale, l'acier inoxydable a généralement la cote la plus élevée, suivi du laiton puis des boîtiers en PVC. Il est important de consulter la fiche technique de votre vanne à bille pour confirmer la plage de pression appropriée.

Étape 8 : Température

Assurez-vous que le matériau de la vanne peut résister aux exigences de température maximale et minimale de votre opération. Le matériau du boîtier et du joint détermine généralement la plage de température d'un robinet à boisseau sphérique. Les plages courantes sont indiquées ci-dessous, mais consultez la fiche technique de votre vanne à bille pour confirmer.

  • Robinet à bille en laiton : -20°C à 60°C (-4°F à 140°F)
  • Robinet à bille en PVC : -10°C à 60°C (14°F à 140°F)
  • Vanne à bille en acier inoxydable : -40°C à 220°C (-40°F à 428°F)

Étape 9 : Agréments et normes

Selon l'application, les robinets à boisseau sphérique peuvent devoir être fabriqués selon certaines normes ou recevoir l'approbation d'organismes de réglementation pour être utilisés dans certaines applications, comme l'eau potable ou le gaz

  • Tuyau d'eau potable Agréments WRAS, KIWA, ou DVGW
  • Gas Homologations DVGW ou EN-331.
  • ATEX : Les réglementations ATEX sont deux directives européennes qui détaillent les exigences minimales de sécurité pour les lieux de travail et les équipements utilisés dans des atmosphères explosives.

Exemple d'application

L'une des applications les plus courantes du robinet à boisseau sphérique concerne les conduites d'eau résidentielles. Nous vous présentons notre processus de sélection pour ce robinet à boisseau sphérique en nous basant sur les étapes décrites ci-dessus.

  1. Type d'opération : Nous pouvons choisir une vanne à bille manuelle car cette application ne nécessite aucune automatisation et peut être actionnée manuellement.
  2. Fonction du circuit Dans ce cas, nous pouvons choisir une vanne à bille à 2 voies avec un chemin d'écoulement droit.
  3. Matériau du boîtier.* Le boîtier en laiton convient en raison de sa compatibilité avec l'eau.
  4. Matériau d'étanchéité.* Nous devrions choisir un joint en PTFE en raison de sa compatibilité avec l'eau potable.
  5. Taille du type de connexion : Nous pouvons choisir une vanne à bille standard ou filetée pour les applications d'eau potable.
  6. Coefficient de débit (Kv) : Nous pouvons calculer la valeur Kv en connaissant la pression d'entrée, la pression de sortie et le débit d'eau enm3 à l'intérieur de la résidence. Cependant, pour les applications courantes, comme une conduite d'eau résidentielle, il est souvent possible de dimensionner le système en fonction de la taille de la conduite environnante plutôt que de la valeur Kv.
  7. La pression : Une vanne en laiton peut résister à une pression maximale de 80 bars, suffisante pour nos objectifs.
  8. Température : La vanne doit pouvoir résister à une gamme de températures allant de -20°C à 60°C. Il est donc préférable d'utiliser une valve en laiton.
  9. Approbations : Si elle est utilisée pour l'eau potable, assurez-vous que la vanne est approuvée pour les applications d'eau potable.

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