Qu'est-ce qu'une vanne à bille ?
Les vannes à bille sont des vannes à mouvement rotatif ; elles sont largement utilisées en raison de leur conception simple, de leur faible coût de fabrication et de leur entretien minimal. Ce type de vanne est idéal pour les cycles d'ouverture/fermeture et peut être utilisé dans des systèmes à débit faible à très élevé.
Les vannes à bille sont classées comme à action rapide car un quart de tour (90 degrés) du disque de la vanne suffit pour ouvrir ou fermer complètement la vanne.
Les vannes à bille sont l'un des types de vannes les plus courants, aux côtés des vannes papillon, guillotine, globe et à opercule .
Construction d'une vanne à bille : Corps, Bille, Tige, etc...
Une vanne à bille se compose d'une bille, d'un corps, d'une garniture, d'une tige, d'un chapeau, d'un actionneur et d'un siège.
Il est possible d'installer un réducteur planétaire entre l'actionneur et la tige ; cet ajustement facilite le changement de position des grandes vannes à bille sans nécessiter un couple important.
Le siège est fabriqué à partir de matériaux aux propriétés similaires à celles du caoutchouc. Les matériaux élastomères typiques utilisés pour la construction du siège incluent le Téflon, le Nylon et le Néoprène, bien qu'il en existe d'autres. L'utilisation de matériaux non métalliques pour le siège empêche les vannes à bille d'être utilisées dans des systèmes à haute température.
L'espace entre le chapeau et la tige est scellé par une garniture ou des joints toriques.
La tige se connecte généralement à la bille à l'aide d'une clé de forme carrée simple. La forme carrée permet d'appliquer un couple élevé tout en minimisant la probabilité d'arrondir les bords.
Des brides sont installées sur le côté aspiration et refoulement de la vanne à bille afin que la tuyauterie puisse être facilement connectée.
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Comment fonctionnent les vannes à bille
La vidéo ci-dessous est un extrait de notre Cours vidéo en ligne d'introduction aux vannes.
Une bille avec un trou au milieu est installée à l'intérieur du corps. Si le trou est aligné avec le flux, la vanne est dite en position ouverte et il y a peu de résistance à l'écoulement. Si le trou est tourné de 90 degrés et est perpendiculaire à la direction du flux, la vanne est dite en position fermée et il n'y a pas d'écoulement. Il convient de noter qu'il est souvent possible de faire tourner une vanne à bille sur 360 degrés bien que les orientations d'ouverture et de fermeture restent les mêmes.
La poignée de la vanne est souvent utilisée pour indiquer la position de la vanne. Si la poignée de la vanne est alignée (parallèle) avec la tuyauterie, la vanne est en position ouverte. Si la poignée de la vanne n'est pas alignée (perpendiculaire) avec la tuyauterie, la vanne est en position fermée. Notez qu'il y a des exceptions à cette règle (voir ci-dessous) !
Les vannes de transfert de carburant/de soutage utilisent souvent des vannes à bille avec la poignée indiquant le contraire de ce qui est normalement attendu par exemple, une poignée alignée signifie que la vanne est fermée. La raison de cette bizarrerie n'est pas évidente, mais elle est liée au mouvement accidentel de la poignée de la vanne. Si la vanne est complètement ouverte (perpendiculaire au tuyau) et que quelqu'un déplace accidentellement la poignée de la vanne, la vanne se déplacerait vers la position fermée (parallèle au tuyau). Cependant, si quelqu'un déplace accidentellement la poignée de la vanne sur une vanne à bille normale qui est fermée (perpendiculaire au tuyau), il ouvrirait accidentellement légèrement la vanne, ce qui pourrait entraîner une fuite de carburant. Ce scénario peut sembler improbable mais les tuyaux de soutage sont souvent déplacés manuellement et parfois lâchés, une vanne avec la poignée perpendiculaire au tuyau n'est donc pas idéale et serait plus difficile à manipuler.
Avantages des vannes à bille
Ce type de vanne est considéré comme à action rapide car il peut passer de la position complètement ouverte à complètement fermée en tournant la tige de la vanne d'un quart de tour (90 degrés).
Les vannes à bille permettent l'écoulement dans les deux sens et ont une très faible perte de charge.
Les vannes à bille se ferment très bien et ne sont pas sujettes aux fuites.
Les vannes à bille sont bien adaptées pour une opération manuelle locale directe, bien qu'elles puissent être actionnées à distance à l'aide d'un moteur et d'un réducteur planétaire.
Les vannes à bille sont généralement les moins chères de tous les types de vannes courants et les coûts de maintenance sont également faibles.
Les vannes à bille se ferment bien sans avoir besoin d'appliquer un couple significatif de l'actionneur.
Inconvénients
Les vannes à bille ne sont pas adaptées là où un contrôle de débit (régulation) est requis car le débit ne peut pas être contrôlé avec précision. La régulation (toute position de la vanne entre complètement ouverte et complètement fermée) crée également un écoulement turbulent important à travers la bille, ce qui entraîne des pertes par frottement et des dommages potentiels à la bille elle-même. Pour ces raisons, les vannes à bille ne devraient pas être le premier choix de conception de vanne lorsque le contrôle du débit est requis.
Les vannes à bille ne doivent pas être utilisées dans des systèmes à haute température car les matériaux de siège de la vanne pourraient être endommagés et la vanne ne se fermerait plus correctement (il existe des exceptions à cette règle si des vannes à bille spéciales pour haute température sont requises).
Les vannes à bille ne doivent pas être utilisées dans des milieux d'écoulement contenant un grand nombre de particules abrasives. Les particules abrasives pourraient facilement endommager le siège de la vanne et empêcher la vanne de se fermer correctement.
Détails du modèle 3D
Ce modèle 3D montre tous les composants majeurs associés à une vanne à bille typique, ceux-ci incluent :
- Poignée de la vanne
- Tige/Axe de la vanne
- Bille
- Siège
- Boîtier/Corps
- Joint
- Écrous et boulons
Ressources supplémentaires
https://en.wikipedia.org/wiki/Ball_valve