La distinction fondamentale entre les robinets à boisseau sphérique flottants et les robinets à boisseau sphérique montés sur tourillon- réside dans le composant qui exécute l'action d'étanchéité.
Dans un robinet à tournant sphérique flottant, la bille n’est pas fixée rigidement dans la cavité. Lorsqu'une pression en amont est appliquée, la bille est déplacée vers l'aval, appuyant contre le siège pour établir l'étanchéité. Le ballon se dirige vers le siège.
Dans un robinet à bille monté sur tourillon-, la bille est fixée au centre par des arbres de support supérieur et inférieur, avec sa position axiale fixe. L'action d'étanchéité est réalisée par les sièges flottants, qui sont préchargés par des ressorts et assistés par une pression moyenne pour maintenir le contact avec la balle. Le siège se déplace vers le ballon.
Cette distinction fondamentale détermine toutes les différences ultérieures dans les conditions de service applicables, les performances opérationnelles et le coût global.
Pressions et dimensions nominales
Les vannes à bille flottante conviennent aux services à pression modérée à basse, ne dépassant généralement pas la classe 300 (PN40), avec des tailles d'alésage généralement jusqu'à DN 200. À mesure que la pression du système augmente, la poussée transmise de la bille au siège en aval augmente proportionnellement. Au-delà des limites du matériau du siège, la fiabilité de l'étanchéité est compromise et le couple de fonctionnement augmente fortement.
Les vannes à bille montées sur tourillon-sont conçues pour les services à haute-pression, capables de gérer des valeurs nominales de classe 600 à classe 2 500 (PN100 et plus), avec des tailles d'alésage extensibles au-delà de DN 2000. La poussée générée par la pression moyenne sur la bille est absorbée directement par le corps de la vanne à travers les supports de tourillon, de sorte que les sièges ne sont soumis qu'à la contrainte de contact nécessaire à l'étanchéité et ne sont pas affectés par la pression du système.
Couple de fonctionnement
Pour les vannes à bille flottante, le couple de fonctionnement augmente sensiblement avec l'augmentation de la pression. Dans des conditions de pression élevée-, la bille est fortement poussée contre le siège et le frottement statique lors de l'ouverture et de la fermeture est important, ce qui entraîne un fonctionnement plus lourd.
Pour les vannes à bille montées sur tourillon, la bille est supportée par des roulements à faible coefficient de frottement, et les sièges flottants maintiennent une pression de surface d'étanchéité contrôlée. Le couple de fonctionnement reste faible et largement indépendant de la pression du système.
Direction d'étanchéité
Les robinets à tournant sphérique flottant sont uni-en configuration d'étanchéité. La force d’étanchéité provient de la pression en amont agissant sur la bille. Si elle est soumise à une pression inverse, la bille est repoussée du siège, entraînant une fuite. Le strict respect du marquage du sens d’écoulement lors de l’installation est requis.
Les robinets à bille montés sur tourillon-assurent une étanchéité bidirectionnelle. Les deux sièges flottent indépendamment, donc quelle que soit la direction de la pression, le siège correspondant est poussé contre la bille pour former un joint. Cela les rend adaptés aux pipelines où un flux inverse peut se produire ou où une fermeture bidirectionnelle -est-est requise.
Coût de fabrication
Les vannes à bille flottante présentent une configuration plus simple avec moins de composants, ce qui entraîne des coûts d'usinage et d'assemblage inférieurs. À spécifications équivalentes, le prix d'achat est nettement inférieur à celui d'un robinet à tournant sphérique monté sur tourillon.
Les vannes à bille montées sur tourillon-intègrent des composants supplémentaires, notamment des arbres de support, des roulements, des ensembles de siège flottant et des ressorts. La précision requise pour l’usinage et la complexité de l’assemblage entraînent une hausse des coûts de fabrication. Cependant, un prix d’achat initial plus élevé n’indique pas nécessairement un coût total de possession plus élevé. Dans les services à haute-pression et à fonctionnement fréquent-, les robinets à bille montés sur tourillon-présentent une usure réduite et des intervalles de maintenance prolongés, ce qui rend leur cycle de vie économique global supérieur.
Accessibilité pour la maintenance
Les robinets à tournant sphérique flottant sont de construction simple, permettant un démontage facile sans outillage spécial. La maintenance de routine peut être effectuée par le personnel du site.
Les vannes à bille montées sur tourillon-impliquent davantage de composants et un démontage relativement complexe. Cependant, la plupart des conceptions adoptent une configuration à entrée supérieure-, permettant le remplacement du siège et du joint sans retirer le corps de vanne de la canalisation, offrant ainsi un avantage pour la maintenance en ligne-.
Lignes directrices de sélection
Les décisions de sélection doivent être basées sur trois critères principaux :
Déterminez d’abord le type de vanne en fonction de la classe de pression et de l’alésage. Pour les services de classe 300 ou inférieure avec des diamètres d'alésage ne dépassant pas DN 200, un robinet à tournant sphérique flottant est adéquat et rentable-. Pour les pressions dépassant la classe 600 ou les diamètres d'alésage supérieurs à DN 200, un robinet à tournant sphérique monté sur tourillon-est recommandé. Dans le cas contraire, le couple de fonctionnement et la durée de vie du joint ne peuvent pas être assurés.
Deuxièmement, vérifiez si le système nécessite une étanchéité bidirectionnelle. Si le processus nécessite une fermeture étanche-dans les deux sens, ou si un flux inverse est possible, un robinet à tournant sphérique monté sur tourillon-est obligatoire.
Troisièmement, évaluez de manière exhaustive le coût total du cycle de vie. Dans les applications à haute-pression et-cycles élevés, les vannes à bille montées sur tourillon-, malgré un investissement initial plus élevé, peuvent s'avérer plus économiques à long terme en raison d'un fonctionnement fluide, d'une usure réduite du siège et d'intervalles de maintenance prolongés. La sélection ne doit pas être basée uniquement sur le coût d’acquisition.
Résumé
Les robinets à bille flottants offrent une construction simple et une rentabilité-pour les applications conventionnelles à pression modérée-et à alésage petit-à-moyen-. Les vannes à bille montées sur tourillon-offrent une construction robuste et une capacité à haute-pression pour les services sévères impliquant de grands alésages et des conditions exigeantes. Le choix approprié dépend de l'adaptation de la configuration de la vanne aux paramètres de service, la pression nominale et la taille de l'alésage servant de principaux points de décision, et la direction de l'étanchéité étant un facteur déterminant supplémentaire.
