Guide de sélection pour les vannes à bille

Une vanne à bille est une vanne d'arrêt qui utilise une bille rotative avec un alésage pour contrôler le flux 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 flux à travers la vanne. Les vannes à bille sont préférées pour leur durée de vie plus longue et leur propriété d'étanchéité fiable. La large gamme de types de fonctionnement, de types de connexion, de fonctions de circuit, de matériaux de boîtier et d'autres critères rendent le processus de sélection des vannes complexe. Cet article guide à travers ce processus pour le rendre plus facile pour nos lecteurs.

Table des matières

• Types de fonctionnement
• Fonctions de circuit
• Coefficient de débit (Kv)
• Matériau du boîtier
• Joint
• Types et tailles de connexion
• Pression
• Température
• Approbations et normes
• Exemple d'application
• FAQs

Types de fonctionnement

Les vannes à bille peuvent être actionnées manuellement (Figure 2 gauche), électriquement (Figure 2 centre) ou pneumatiquement (Figure 2 droite), chacune avec ses avantages et inconvénients.

Le fonctionnement automatique implique de choisir entre des vannes à bille électriques et pneumatiques. Cette décision dépend généralement de la disponibilité de l'électricité ou de l'air comprimé sur le site d'installation et des exigences de couple, car les vannes à bille pneumatiques offrent un couple plus élevé et sont donc adaptées aux vannes plus grandes. Bien que les vannes à bille électriques aient un coût initial plus élevé, elles ont tendance à avoir des coûts de fonctionnement inférieurs à ceux des vannes à bille pneumatiques.

Les vannes à bille manuelles sont idéales pour les situations avec un budget limité, absence d'électricité ou d'air comprimé, ou lorsque l'automatisation n'est pas requise. Cependant, elles ne sont pas recommandées si la vanne doit être actionnée fréquemment ou si le système nécessite une automatisation.

Lisez notre article sur les vannes à bille électriques vs pneumatiques pour une analyse plus approfondie.

Fonctions de circuit

Les vannes à bille ont généralement des fonctions de circuit à 2 voies ou 3 voies :

• 2 voies : Les vannes à bille à 2 voies (Figure 4 gauche) sont les plus courantes. Ces vannes offrent un chemin de flux direct de l'entrée à la sortie.
• 3 voies : Les vannes à bille à 3 voies (Figure 4 droite) ont trois ports et sont disponibles avec un alésage en L ou en T. Les désignations L et T se réfèrent au design de l'alésage interne, qui déterminera la direction du flux. Une vanne à bille à 3 voies avec un port en T ou en L permet de mélanger, distribuer ou rediriger la direction du flux pour différentes applications. Cela rend cette vanne adaptée aux applications de chauffage ou de refroidissement pour l'eau, les produits chimiques et les huiles.

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

Coefficient de débit (Kv)

Le coefficient de débit, ou valeur Kv, est exprimé comme le débit en m³/h d'eau à 20°C avec une chute de pression de 1 bar. Le coefficient de débit peut être calculé comme suit :

Où :

• Kv = coefficient de débit
• Q = débit (m³/h)
• dP = Différentiel de pression (bar)
• SG = Gravité spécifique (eau=1)

Utilisez notre calculateur de dimensionnement pour trouver la valeur Kv d'une application et la taille de vanne correspondante. Nos vannes sont désignées avec une valeur Kv pour que les clients puissent facilement sélectionner la bonne taille.

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 :

Laiton

• Convient pour les milieux neutres et non corrosifs.
• Le laiton est polyvalent, durable et résistant aux hautes températures.
• Non adapté pour l'eau salée (eau de mer), l'eau distillée, les acides et les chlorures.

Acier inoxydable

• Très bonne résistance chimique générale à presque tous les milieux.
• Très résistant à l'abrasion et résistant aux hautes températures et pressions.
• Non adapté pour l'acide chlorhydrique, les chlorures, le brome et l'eau de Javel. En revanche, l'eau de piscine a une faible concentration de chlorures, donc l'utilisation d'acier inoxydable ici est possible.

Plastique

Les vannes à bille en plastique sont légères, faciles à installer et offrent une excellente résistance à la corrosion, ce qui les rend idéales pour une utilisation dans des environnements corrosifs. Elles sont rentables pour de nombreuses applications mais ne conviennent généralement pas aux conditions de haute pression ou de haute température par rapport aux vannes métalliques.

• PVC (Chlorure de polyvinyle) : Idéal pour les systèmes d'eau, le PVC résiste aux acides, bases et sels, mais n'est pas adapté aux hautes températures ; il est abordable et léger.
• PP (Polypropylène) : Le PP offre une excellente résistance chimique et supporte des températures modérées, ce qui le rend adapté aux applications industrielles.
• PVDF (Fluorure de polyvinylidène) : Le PVDF offre une résistance chimique supérieure et convient aux températures plus élevées, souvent utilisé dans les applications de haute pureté.
• PFA (Perfluoroalkoxy) : Le PFA a une résistance chimique exceptionnelle et peut supporter des températures très élevées, ce qui le rend idéal pour les environnements corrosifs.

Joint

Les matériaux de joint sont cruciaux pour garantir des connexions étanches et maintenir l'intégrité du système dans diverses applications. Ils sont sélectionnés en fonction de leur compatibilité avec le milieu, la température et les conditions de pression. Alors que certains matériaux de joint offrent une excellente résistance chimique, d'autres sont mieux adaptés aux environnements de haute température ou de haute pression.

• PTFE (Polytétrafluoroéthylène) : Connu pour sa résistance chimique exceptionnelle, le PTFE est idéal pour une utilisation dans des environnements chimiques agressifs. Il peut résister à des températures élevées et est souvent utilisé dans des applications nécessitant une haute pureté.
• PA (Polyamide) : Les joints en PA offrent une bonne résistance mécanique et à l'usure. Ils conviennent aux applications à température modérée et fournissent une solution rentable pour de nombreux usages industriels.
• EPDM (Monomère d'éthylène-propylène-diène) : L'EPDM est excellent pour les applications d'eau et de vapeur en raison de sa résistance supérieure aux intempéries, à l'ozone et à l'exposition aux UV. Cependant, il n'est pas adapté à une utilisation avec des huiles et des hydrocarbures.
• FKM (Fluoroélastomère) : Les joints en FKM offrent une résistance exceptionnelle aux hautes températures et à une large gamme de produits chimiques, y compris les huiles et les carburants, ce qui les rend idéaux pour les applications exigeantes.
• POM (Polyoxyméthylène) : Également connu sous le nom d'acétal, le POM offre de bonnes propriétés mécaniques et est résistant à divers produits chimiques. Il convient aux applications nécessitant une faible friction et une haute stabilité dimensionnelle.

Types et tailles de connexion

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

• Vanne à bille standard/à filetage : Les connexions à filetage (Figure 3 en haut à gauche) sont le type de connexion le plus courant utilisé dans diverses applications de température et de pression.
• Vanne à bille à bride : Les connexions à bride (Figure 3 en bas à gauche) relient le port au système de tuyauterie. Ces vannes sont souvent utilisées sur des tuyaux de plus grande taille. Choisir une vanne à bille à bride nécessite de prendre en compte les classes de pression et de compression de la bride, qui indiquent la pression maximale qu'elle peut supporter.
• Vanne à bille à union vraie : Les connexions à union vraie (Figure 3 en haut au centre) ont une connexion de douille de solvant à chaque port. La partie centrale de la vanne peut être facilement démontée et retirée pendant que la vanne est installée. Cela convient pour des réparations rapides et un entretien dans le système de flux.
• Vanne à bille à bague de compression : Les connexions à bague de compression (Figure 3 en haut à droite) se connectent au système de tuyauterie en comprimant une bague sur le tuyau, créant un joint étanche. Ce type est souvent utilisé pour les tuyaux de plus petit diamètre et convient aux systèmes nécessitant un démontage et un remontage.
• Vanne à bille à bague de coupe : Les connexions à bague de coupe impliquent une bague métallique qui coupe dans le tuyau lorsqu'elle est serrée, créant un joint sûr et étanche. Cette connexion est couramment utilisée dans les systèmes hydrauliques car elle est fiable dans des conditions de haute pression.
• Vanne à bille à pilier de tuyau : Les connexions à pilier de tuyau (Figure 3 en bas à droite) sont conçues pour les raccords de tuyau flexible, avec une extrémité barbelée (pilier) qui permet de glisser un tuyau et de le fixer avec une pince. Utilisé typiquement dans les applications à basse pression et les systèmes où la flexibilité est requise.
• Vanne à bille à manchon collé : Les connexions à manchon collé impliquent l'utilisation d'un adhésif pour lier la vanne au système de tuyauterie. Ce type est souvent utilisé avec des tuyaux en plastique et convient aux systèmes avec une connexion permanente et étanche.
• Vanne à bille à manchon soudé : Les connexions à manchon soudé impliquent de souder la vanne directement au tuyau, créant une connexion permanente et robuste. Adapté aux applications de haute pression et de haute température, il est souvent utilisé dans les environnements industriels où la durabilité et la résistance sont critiques.

Pour en savoir plus sur les types de connexions de vannes à bille, lisez notre article technique sur les types de connexions de vannes à bille.

Pression

Lors de la sélection d'une vanne à bille, il est crucial de s'assurer qu'elle peut supporter les pressions minimales et maximales de votre système. Les matériaux du boîtier et du joint influencent considérablement la plage de pression de la vanne à bille. Les boîtiers en acier inoxydable offrent généralement les classes de pression les plus élevées, suivis des matériaux en laiton et en plastique comme le PVC.

Cependant, le matériau du joint joue également un rôle critique. Par exemple, les joints en FKM (Fluoroélastomère) offrent une excellente résistance aux hautes pressions et à une large gamme de produits chimiques, ce qui les rend adaptés aux applications exigeantes. Consultez toujours la fiche technique de la vanne à bille pour confirmer la plage de pression spécifique pour une application.

Température

La plage de température qu'une vanne à bille peut supporter est déterminée par les matériaux du boîtier et du joint. Chaque combinaison offre différentes capacités :

• Vanne à bille en laiton : Généralement adaptée aux températures allant de -20 °C à 160 °C. Lorsqu'elle est associée à des joints en PTFE, la vanne peut supporter des températures plus élevées en raison de la résistance thermique exceptionnelle du PTFE.
• Vanne à bille en PVC : Fonctionne généralement entre -10 °C et 60 °C. L'utilisation de joints en EPDM peut améliorer les performances dans les applications d'eau et de vapeur, bien qu'ils ne soient pas adaptés aux huiles et hydrocarbures.
• Vanne à bille en acier inoxydable : Offre une large plage de température de -40 °C à 220 °C. Lorsqu'elle est combinée avec des joints en FKM, la vanne peut supporter des températures encore plus élevées et une large gamme de produits chimiques.

Approbations et normes

Selon l'application, les vannes à bille peuvent devoir être fabriquées selon des normes spécifiques ou recevoir des approbations d'organismes de réglementation pour des applications particulières, comme les applications d'eau potable ou de gaz.

• Eau potable : Approbations WRAS, KIWA ou DVGW
• Gaz : Approbations DVGW ou EN-331.
• ATEX : Les réglementations ATEX sont deux directives de l'UE détaillant les exigences minimales de sécurité pour les lieux de travail et les équipements utilisés dans les atmosphères explosives.

Exemple d'application

Les conduites d'eau résidentielles ont souvent des vannes à bille à différents points. Les étapes suivantes décrivent comment choisir une vanne à bille pour ce type d'application.

1. Type de fonctionnement : Sélectionnez une vanne à bille manuelle, car cette application ne nécessite pas d'automatisation et peut être actionnée manuellement.
2. Fonction de circuit : Choisissez une vanne à bille à 2 voies avec un chemin de flux direct.
3. Matériau du boîtier : Le boîtier en laiton est adapté en raison de sa compatibilité avec l'eau chaude.
4. Matériau du joint : Choisissez un joint en EPDM en raison de sa compatibilité avec l'eau potable.
5. Taille du type de connexion : Choisissez une vanne à bille standard/à filetage pour les applications d'eau potable.
6. Coefficient de débit (Kv) : Calculez la valeur Kv en connaissant la pression d'entrée de l'eau, la pression de sortie et le débit en m³ à l'intérieur de la résidence. Cependant, pour des applications typiques comme une conduite d'eau résidentielle, il peut souvent être dimensionné simplement en fonction de la taille du tuyau environnant plutôt que de la valeur Kv.
7. Pression : Une vanne en laiton peut supporter une pression maximale allant jusqu'à 80 bar, suffisante pour l'objectif.
8. Température : Les vannes en laiton peuvent fonctionner à des températures allant jusqu'à 160 °C, ce qui est suffisamment élevé pour les systèmes d'eau résidentiels.

FAQs

Qu'est-ce qu'un guide de sélection de vanne à bille ?

Un guide de sélection de vanne à bille aide à choisir la bonne vanne en fonction du type de fonctionnement, du type de connexion, des matériaux et des spécifications.

Comment mesure-t-on la taille d'une vanne à bille ?

Mesurez la taille d'une vanne à bille en déterminant le diamètre du tuyau ou de l'ouverture dans laquelle la vanne s'adaptera, généralement en pouces ou en millimètres.

Quels facteurs influencent la sélection du matériau de la vanne à bille ?

La sélection du matériau de la vanne à bille dépend du type de fluide, de la température, de la pression et des conditions environnementales pour assurer la durabilité et la performance.

Comment choisir le matériau du siège de la vanne à bille ?

Choisissez le matériau du siège de la vanne à bille en fonction de la compatibilité avec le fluide, de la température, de la pression et de la résistance à l'usure pour un scellement optimal et une longévité.