Vannes à bille à tourillon - Leur fonctionnement

Robinets à bille à tourillon - Leur fonctionnement

Les vannes à bille à tourillon sont des vannes quart de tour utilisées pour arrêter ou démarrer l'écoulement d'un fluide dans une conduite. Le type le plus courant de robinet à boisseau sphérique est de conception "flottante", le type à tourillon est donc un changement de conception. Dans un robinet à tournant sphérique, la bille est reliée à la tige d'un côté et à un arbre appelé tourillon de l'autre. Grâce à ce changement de conception, la balle est maintenue fermement en place. Dans un robinet à boisseau flottant, le boisseau n'est relié qu'à la tige, il est donc dit flottant. Ceci est illustré dans la figure 1 et mis en évidence par un encadré rouge.

Les robinets à boisseau sphérique à tourillon présentent de nombreux avantages par rapport aux robinets à flotteur libre. Ils conviennent aux applications à basse et haute pression et offrent des coûts d'exploitation inférieurs à ceux des robinets à flotteur libre. Pour en savoir plus sur les vannes à bille, consultez notre guide complet sur les vannes à bille.

Figure 1 : Vanne à bille flottante (gauche) et vanne à bille montée sur tourillon (droite)

Figure 1 : Vanne à bille flottante (à gauche) et vanne à bille montée sur tourillon (à droite)

Avantages du robinet à boisseau sphérique à tourillon

Applications haute pression

Pour les applications à haute pression, une vanne à bille à tourillon est le type de vanne à bille idéal. Dans les vannes à bille flottante, la bille a une certaine liberté de mouvement. Pendant l'utilisation, la bille flotte légèrement vers l'aval contre la bague de siège et crée une étanchéité d'un seul côté de la vanne. En outre, le couple sur la tige est également augmenté.

C'est là que le concept de tourillon offre une solution. Dans la conception de la vanne à tourillon, la bille ne flotte pas car elle est reliée au tourillon. Cette solution est avantageuse car elle permet de maintenir une étanchéité correcte des deux côtés et n'ajoute aucun couple à la tige. Par conséquent, pour les applications à haute pression, une vanne à bille à tourillon fournira une meilleure étanchéité et nécessitera moins de couple pour tourner.

Figure 2 : Section transversale d'un robinet à tournant sphérique à tourillon, montrant clairement le tourillon (A) et les sièges montés sur ressort (B)

Figure 2 : Coupe transversale d'un robinet à boisseau sphérique à tourillon, montrant clairement le tourillon (A) et les sièges montés sur ressort (B)

Sièges à ressorts

Les robinets à bille montés sur tourillon sont équipés de sièges à ressort. Dans une vanne à bille flottante, la pression force la bille contre les sièges, ce qui crée un joint. Malheureusement, la vanne à bille aura besoin d'une pression élevée pour créer un joint efficace, ce qui la rendrait inefficace dans les systèmes à basse pression.

Les vannes à bille montées sur tourillon sont efficaces dans les situations de basse et haute pression. Dans les situations de basse ou d'absence de pression, les sièges à ressort créent un joint, tout en fonctionnant également pour les applications à haute pression.

Réduction des coûts opérationnels

Un robinet à boisseau sphérique monté sur tourillon permet de réduire les coûts d'exploitation, car toute pression supplémentaire exercée sur le robinet est absorbée par le tourillon et la tige. Cela permet d'obtenir un couple de fonctionnement plus faible et, par conséquent, d'éliminer le besoin d'un actionneur de grande taille.

Pour en savoir plus sur le choix d'un robinet à boisseau sphérique adapté à votre application, lisez notre article technique sur le choix d'un robinet à boisseau sphérique!

Poids de la vanne à bille montée sur tourillon

Une vanne à bille à tourillon est conçue par API608 ou API 6D et est conforme à plusieurs autres normes industrielles. L'API 6D donne la conception de base, les dimensions et les normes d'essai pour la vanne à tourillon. La norme API 6D donne également les poids standard des robinets à boisseau sphérique à tourillon correspondant à différentes tailles d'alésage et dimensions de corps.

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Vannes à bille à double blocage et purge (dbb)

Le double block and bleed (DBB) consiste à fermer une section de conduite des deux côtés de la vanne plutôt que d'un seul. Par conséquent, une vanne à bille à tourillon peut bloquer les côtés amont et aval de la zone de travail, puis évacuer (purger) toute pression qui reste dans la tuyauterie et la vanne. Un double block and bleed (DBB) est souvent utilisé pour une isolation plus stricte du fluide de traitement par rapport aux autres équipements. Il se compose généralement de deux vannes à bille à tourillon qui agissent comme des vannes de blocage et d'une vanne de purge (généralement une vanne à bille ou à pointeau) vers un endroit sûr, conforme aux réglementations environnementales locales.

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Une vanne DBB est une vanne à boisseau sphérique à entrée latérale conçue pour les applications en aval, en milieu et en amont du gaz et du pétrole avec un corps soudé ou boulonné. La valve comporte deux sièges, chacun assurant séparément l'étanchéité à la pression. Un siège assure l'étanchéité du fluide en amont, et l'autre siège assure l'étanchéité du fluide en aval. Pour un robinet à boisseau sphérique monté sur tourillon DBB, lorsque le robinet est en position fermée, et que le fluide vient de l'amont, il pousse le siège contre la bille pour libérer l'étanchéité.

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Lorsque le pipeline est sous pression, la vanne à bille tourillon est fermée. Le fluide reste piégé dans la boule, ce qui crée une pression résultante dans la boule. La pression à l'intérieur de la boule augmente lorsque la température de la boule s'élève. Il est nécessaire de purger la pression lorsque la pression dans le ballon devient suffisamment élevée. Dans le cas d'un robinet à tournant sphérique avec une fonction de purge, la pression dans la bille pousse le siège vers l'arrière lorsque le ressort derrière le siège se comprime, et il y a un évent/une purge entre les surfaces d'étanchéité. Selon les spécifications de l'API 6D, la mise à l'air libre/sa purge est requise à une pression inférieure à 1,33 fois la pression nominale de conception des vannes à bille. Cependant, plusieurs projets critiques doivent être ventilés à une pression inférieure à 1,1 fois la pression initialement prévue.

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Double block and bleed (DBB) valve