Qu'est-ce qu'un robinet à tournant sphérique ?

Le robinet à boisseau sphérique à tourillon is a vital device for regulating the flow of fluids, such as steam, gas, or oil, in a pipeline. It’s a quarter-turn design with a ball that can rotate 90 degrees on its axis to limit or allow fluid movement. The core of these valves has a spherical disk design that revolves to regulate the start-stop flow cycle. The disk, also known as the ball, has a little projecting shaft at the top and bottom that is mechanically supported. The position of a hole in the center of the ball controls flow in this example. Because of their versatility, trunnion-mounted ball valves are useful in enterprises that require such shut-off action.

Les robinets à tournant sphérique à tourillon ont un support suffisant pour la sphère. Le support a la forme d'un arbre et est connu sous le nom de tourillon. Le tourillon absorbe toute pression supplémentaire provenant du débit, ce qui réduit la pression sur le siège du robinet et sur la bille. Les robinets à tournant sphérique montés sur tourillon sont utilisés dans les applications à grande échelle qui nécessitent un faible couple de fonctionnement.

Comment fonctionne un robinet à tournant sphérique ?

Une vanne à tourillon est un dispositif qui contrôle l'écoulement des fluides dans les canalisations en régulant le cycle de fermeture. Il contient les éléments nécessaires pour activer ou désactiver la circulation des fluides dans la tuyauterie. Il est conçu pour intégrer des pièces de tuyauterie ou de tube afin de remplir cette fonction.

Quelle est la structure du robinet à tournant sphérique ?

Les robinets à tournant sphérique à tourillon ont une structure similaire à celle des robinets traditionnels. Les robinets à tournant sphérique diffèrent en ce qu'ils ont plus d'ancrages mécaniques pour soutenir la sphère. La bille est solidement soutenue sur son axe x par les deux extrémités. Cela la sécurise et la rend très facile à contrôler.

La conception du robinet à tournant sphérique monté sur tourillon comporte des arbres tendus en haut et en bas qui sont soutenus mécaniquement. Il convient donc pour des diamètres plus importants et des pressions plus élevées. La pression exercée sur les bagues de siège aux deux extrémités maintient la bille en place dans le système à tourillon.

 

Because of its elasticity, the ball allows for a good amount of movement. When in use, it floats downstream towards the seat ring to form a seal. If the weights on the floating ball get significantly higher, the seat rings will be unable to sustain the ball. This is where the trunnion’s power comes into play. In a trunnion design, the sections that float are the seat rings, as opposed to the typical version, in which the ball floats.

Corps

Le corps est l'enveloppe qui le maintient en place et fournit un support à l'intérieur du robinet à boisseau sphérique. En fonction de l'utilisation, le matériau de ce modèle peut être constitué d'une variété de matériaux. Parmi les matériaux couramment utilisés figurent l'acier au carbone, l'acier au carbone à basse température, l'acier inoxydable, le duplex, l'Inconel et le super duplex.

Boule

Il s'agit d'un disque sphérique en forme de boule qui tourne dans un mouvement de rotation solide pour arrêter ou démarrer l'écoulement. Il est relié à une extrémité au tourillon et à l'autre à la tige. Pendant qu'elle tourne, la bille est maintenue en place. Le siège d'un robinet à tournant sphérique est en contact permanent avec cette bille, ce qui réduit le couple.

Siège

Les robinets à tournant sphérique sont dotés d'un siège qui entoure la sphère. Lorsque l'actionneur est mis en marche, les sièges maintiennent la sphère fermement en place, bloquant ainsi l'accès. Il en existe deux types : métallique et souple (téflon). Il se déplacera alors dans la direction de la bille.

Tourillon

Un arbre supplémentaire dans le robinet à tournant sphérique maintient la bille en position par le dessous. Cet arbre simple est le tourillon, et sa fonction est de maintenir la sphère fermement attachée. Le tourillon est une extension de la sphère dans certains robinets à tournant sphérique, tandis que dans d'autres, il est relié au disque de la sphère par des raccords soudés.

Tige

La tige du robinet à boisseau sphérique à tourillon relie le boisseau à l'actionneur. Elle est reliée à la sphère par un arbre supplémentaire qui aide à fixer la sphère en place. Elle régule également le mouvement du boisseau. Les robinets à tournant sphérique montés sur tourillon ont des tiges anti-éclatement renforcées, c'est pourquoi ils peuvent supporter des pressions et des températures intenses sans causer de dommages.

Injection

Les raccords d'injection sont intégrés au siège et à la tige. Lorsque l'étanchéité est affaiblie et qu'une fuite se produit, la graisse peut être injectée par le biais d'un raccord d'injection de produit d'étanchéité ; le produit d'étanchéité injecté agit comme un joint partiel pour empêcher une fuite supplémentaire.

Norme de conception des robinets à tournant sphérique

Les robinets à tournant sphérique API6D ou API608 répondent aux exigences industrielles telles que ASME B16.5, ASME B16.34 et ASME B16.10. Ils sont conçus pour résister au feu conformément à la norme API 607.

Quelles sont les principales caractéristiques d'un robinet à tournant sphérique ?

Sceau d'urgence

A robinet à boisseau sphérique monté sur tourillon est conçu pour avoir une injection de produit d'étanchéité au niveau du siège et de la tige. Les produits d'étanchéité injectables peuvent offrir une étanchéité d'urgence temporaire.

Antic Static

Une charge statique est susceptible de s'accumuler sur la tige et le boisseau d'un robinet à tournant sphérique puisqu'ils sont suspendus à des pièces non métalliques. Une bille antistatique et un ressort métallique sont inclus dans la conception pour maintenir le contact métal sur métal entre la tige ou la bille tournante et le corps du robinet, ce qui contribue à la mise à la terre des charges sur le corps du robinet.

Tige anti-éclatement

La tige de la vanne à tourillon est conçue avec un épaulement à la base. Si la branche s'échappe accidentellement dans des conditions de travail spécifiques, elle est maintenue par la boîte de remplissage.

Conception anti-incendie

La conception du robinet à tournant sphérique est testée et certifiée comme étant à l'épreuve du feu, ce qui permet d'éviter la propagation des incendies et la pollution de l'environnement. Il doit être conforme à la norme API 607 ou API 6FA.

Quels sont les différents types de robinets à tournant sphérique ?

En fonction de la configuration du corps

Robinet à tournant sphérique à entrée latérale

Ce type de conception est également appelé robinet à tournant sphérique à corps divisé. Il assemble son boisseau par le côté. Ils sont souvent fabriqués en métal forgé. Dans cette conception, le corps est généralement divisé en trois ou deux pièces reliées entre elles comme des extensions. Une partie du corps est souvent plus importante que le reste du modèle. Cette pièce plus grande contient la bourre qui s'enroule autour de la balle et d'elle-même. Ce type de vanne est facile à réparer et à inspecter, car la partie la plus petite peut être retirée pour atteindre la vanne.

Robinet à tournant sphérique à entrée par le haut

Cette vanne à tourillon a une conception unique qui permet d'assembler le boisseau par le haut. Ils sont principalement composés de métal coulé.

Le robinet à boisseau sphérique est surmonté d'un capot amovible. Il suffit de retirer le capot pour que les composants intérieurs soient facilement accessibles. Les vannes sont simples à démonter et à remonter. Le robinet à tournant sphérique peut être entretenu et réparé en le retirant de la canalisation.

Robinet à tournant sphérique à corps soudé

This design is primarily intended for gas transmission in subterranean pipelines. They come in greater sizes of up to 60 inches. They have ASME 900 psi medium pressure classifications. Centrifugal casting or forgings can be used as RAM materials in the design. They are made of various materials, including martensitic SS and carbon steels. The valve’s major technical features include an anti-blowout stem and a valve seat design accessible in three different design patterns:

• DPE (Double Piston Effect) : dans ce cas, le siège peut être alimenté soit par la pression en amont, soit par la pression dans la cavité du corps.
• SPE (Single Piston Effect) : Dans cette conception, le cœur peut être alimenté par la pression en amont et aucune autre.
• DUAL (SPE en amont et DPE en aval) combine les conceptions à deux sièges susmentionnées. Un double blocage peut être garanti en cas de défaillance de l'étanchéité du siège.

Basé sur l'alésage

Alésage complet

Dans le cas d'un robinet à tournant sphérique à passage intégral, le diamètre de l'alésage s'aligne sur la canalisation raccordée. Lorsque la vanne s'ouvre, le fluide peut s'écouler sans être gêné par l'alésage. Ils sont utiles dans les zones ou les usines où le raclage est nécessaire.

Alésage réduit

A reduced bore valve is one with a bore size less than the diameter of the linked pipeline. The channel’s flow path is limited, resulting in greater energy loss. They apply to the gas and oil industry.

En fonction du matériau de scellement

Un robinet à tournant sphérique comprend deux types de siège : à siège souple et à siège métallique. Les robinets à tournant sphérique à siège souple sont installés à l'aide d'un matériau thermoplastique tel que le PTFE et le Devlon. Les robinets à tournant sphérique à siège métallique utilisent des métaux comme matériaux de siège, tels que l'Inconel et l'Hastelloy.

Siège souple 

Les sièges souples sont souvent fabriqués à partir de matériaux thermoplastiques tels que le PTFE. Elles conviennent parfaitement aux environnements où la compatibilité chimique et l'étanchéité sont essentielles.

Les sièges souples, en revanche, ne doivent pas être utilisés dans des liquides sales ou abrasifs. Dans ces conditions, les sièges souples risquent de se rompre et de provoquer une fuite de la soupape.

Siège en métal

La principale différence entre les robinets à siège métallique et les robinets à tournant sphérique à siège souple est leur capacité à résister à des températures élevées et à des conditions de service difficiles. Ils peuvent résister aux chocs hydrauliques violents, aux éclaboussures, aux fluides de traitement abrasifs et aux températures supérieures à 1 000 °F. Ils conviennent également aux applications à forte corrosion ou à l'érosion.

Basé sur la structure du corps

Vanne à bille fendue en deux parties

Cette vanne est composée de deux sections de boîtier reliées par des raccords filetés. Pour accéder à la vanne en vue d'un entretien ou d'un nettoyage, l'une des sections du boîtier peut être facilement ouverte. Cependant, la vanne doit d'abord être déconnectée de la canalisation avant que le couvercle puisse être installé.

Le robinet à boisseau sphérique se divise en trois parties

Les robinets à tournant sphérique en trois parties sont plus performants que la variante en deux parties. Ils comportent trois parties de boîtier assemblées par boulonnage. Le démontage d'une partie permet d'accéder à l'intérieur du robinet à des fins d'entretien et de réparation. Pour démonter le robinet en vue d'une réparation, il n'est toutefois pas nécessaire de le détacher de sa tuyauterie.

Basé sur le matériau du corps

Robinet à boisseau sphérique forgé

A ‘forging’ procedure is used to create forged steel trunnion ball valves. Forging is based on the application of heat energy to solid steel blocks, followed by the use of mechanical forces to further convert the steel into a completed product. This method is used to make valves that are extremely sturdy and long-lasting. Mining and mining processing, agriculture and livestock handling, aeronautics, automotive industry, brickworks, stormwater plants, rendering plants, asphalt plants, power and water industries, pharmaceuticals, chemical industry, cosmetics industry, and other industries use SIO Forged Steel Valves.

Robinet à tournant sphérique en fonte

Le moulage est un type de moulage par injection dans lequel le métal liquide en fusion est versé dans un moule préparé. Il forme des pièces moulées après refroidissement. Le moulage peut être classé techniquement comme suit : moulage en sable, moulage sous pression, moulage à la cire perdue, moulage en coquille, moulage sans cavité, moulage à basse pression, moulage par gravité, etc.

Le moulage des soupapes signifie que les pièces, y compris le cadre et le chapeau, sont coulées. Le moulage, par opposition au forgeage, utilise du métal liquide pour créer des soupapes. Le moulage permet de produire des soupapes de différentes tailles, modèles et formes.

Où le robinet à tournant sphérique est-il utilisé ?

Robinets à tournant sphérique sont extrêmement adaptables. Grâce à cette adaptabilité, ils sont utilisés dans un grand nombre de secteurs. Le robinet à tournant sphérique monté sur tourillon, par exemple, est équipé de joints toriques et de garnitures de tige résistantes au feu pour éviter les fuites. Il est également équipé de raccords d'injection en acier inoxydable pour la tige ou le siège d'urgence. Les robinets à tournant sphérique à montage sur tourillon sont courants dans les industries chimique, pétrochimique, pétrolière et gazière, du GNL et des hydrocarbures.

They’re also employed in skids like turbines, compressors, generators, and separators, as well as field gas, polymer, LNG, crude oil, and industrial gas processing facilities, tank farms, automated process applications, hydrocarbon processing, and oil refinery feedstock lines. Trunnion ball valves are ideal for high-pressure, compact, low-temperature applications on a large scale.

Les applications spécifiques sont les suivantes

• Applications aériennes, gazeuses et liquides
• Systèmes d'eau de refroidissement et d'eau d'alimentation
• Service vapeur
• Soupapes de pied d'instrument

Pourquoi et comment entretenir les robinets à tournant sphérique ?

Il est essentiel de maintenir les performances optimales des robinets à tournant sphérique. C'est pourquoi il est essentiel d'entretenir tous les robinets. Les robinets à tournant sphérique peuvent être utilisés dans les installations pendant beaucoup plus longtemps s'ils sont bien entretenus.

Bien que les vannes à siège souple offrent les avantages d'un quart de tour, elles ne conviennent qu'aux services propres. Étant donné que la majeure partie du service n'est pas complètement propre, des options de maintenance sont disponibles. Comme on l'a vu dans le cas des robinets à tournant sphérique, l'utilisation d'une injection d'urgence de produit d'étanchéité attire fréquemment des débris sur le siège, causant de graves dommages.

Le rinçage est nécessaire

Pour faciliter le nettoyage, un agent de rinçage doit être appliqué. Une lubrification continue des pièces mobiles est nécessaire pour éviter la rouille et l'usure.

Le robinet à tournant sphérique monté sur tourillon garantit que les installations d'injection de produits d'étanchéité disposent des vannes de contrôle internes appropriées et que le robinet est équipé d'un corps, d'une ventilation, de raccords de vidange, d'injecteurs de garniture et de conduites de levage, si nécessaire. L'injection de lubrifiants synthétiques dans la zone du siège et du joint permet de colmater le siège qui fuit en cas d'urgence.

Les garnitures de siège souples peuvent être endommagées par des quantités infimes de contaminants piégés dans le tissu.

Comme indiqué ci-dessus, des produits de rinçage doivent être utilisés pour éliminer la graisse de la zone d'assise, ce qui risque d'endommager davantage le siège en attirant plus de débris.

Les matériaux de construction laissés dans la conduite causent des dégâts aux soupapes à siège souple en contaminant les pièces en amont. Avant de tourner une vanne à siège souple, la conduite doit être purgée de l'azote. Le couple de la vanne peut être réduit jusqu'à 40% en injectant un produit d'étanchéité dans la zone d'assise, et de nombreux opérateurs préfèrent conserver le lubrifiant synthétique dans la zone d'assise pour cette raison.

Les réparations et la pulvérisation sont cruciales

La pulvérisation est une autre méthode de maintenance pour le robinet à tournant sphérique Trunnion. La présence de contaminants sur le siège de la vanne améliore le couple de 80%. Cela rend l'arrêt d'urgence et le fonctionnement des vannes plus difficiles.

Pour que les usines fonctionnent efficacement, il est essentiel de procéder à une inspection et à un entretien continus. Demandez toujours l'avis d'un professionnel de la réparation des vannes en ligne, car il existe de nombreux scénarios qui dépendent du fonctionnement, de la taille, de la classe et de la conception du système utilisé.