Pour les applications de petit diamètre à pression modérée, un vanne à bille flottante est le meilleur choix. Il coûte moins cher, nécessite des actionneurs plus petits et assure une étanchéité fiable lorsque le diamètre d'alésage reste inférieur à DN100 et la classe de pression inférieure à la classe 600. Pour les applications de canalisations de grand diamètre, haute pression ou automatisées, une vanne à boisseau sphérique à tourillons est la spécification appropriée. Le boisseau est ancré mécaniquement par des tourillons, le couple de manœuvre reste constant quelle que soit la pression et le système à double siège offre une protection contre l'usure du siège qu'une conception à flotteur ne peut pas assurer à grande échelle. La vanne à boisseau sphérique flottante vs vanne à bille à tourillon La décision se résume à deux variables : le diamètre de l’alésage et la classe de pression. Si ces deux paramètres sont correctement définis, le choix est simple.
Comment fonctionne une vanne à flotteur par rapport à une vanne à tourillon ?
Comment fonctionne un robinet à flotteur ? La bille n'est pas fixée mécaniquement. Elle flotte entre deux sièges, maintenue en place par ces derniers et par la pression de la conduite. Lorsque le robinet se ferme, la pression en amont plaque la bille contre le siège aval. Ce contact crée l'étanchéité. Plus la pression est élevée, plus la bille appuie fort contre le siège et plus l'étanchéité est optimale.
Ce joint auto-énergisant constitue le principal atout de la conception flottante. Il est performant pour les applications de petit diamètre et les pressions modérées. Cependant, il présente une limite physique. Pour les diamètres plus importants et les pressions plus élevées, la force exercée sur la bille contre le siège aval devient suffisamment importante pour provoquer une usure excessive de ce dernier et une augmentation considérable du couple de fonctionnement. Dès lors, la conception flottante perd de son intérêt.
Les vannes à bille à tourillons résolvent ce problème différemment. La bille est supportée mécaniquement par des tourillons, des axes fixes situés en haut et en bas de la bille qui l'ancrent en position quelle que soit la pression dans la conduite. La bille étant immobile, les sièges sont actionnés par des ressorts qui se déplacent vers elle. Les sièges amont et aval restent simultanément en contact avec la bille, assurant ainsi une double étanchéité. La bille reste centrée. Le couple de manœuvre demeure faible quelle que soit la pression.
Vanne à bille flottante vs vanne à tourillon : différences fondamentales de conception
vanne à bille Le choix entre une rotule flottante et une rotule à tourillon dépend de l'origine de la force d'étanchéité et de la manière dont la bille est supportée.
Dans un système à flotteur, la pression plaque la bille contre son logement en aval. L'étanchéité est unilatérale. La bille se déplace légèrement sous la pression, ce qui assure l'étanchéité, mais limite également le système aux petites dimensions et aux basses pressions.
Dans une conception à tourillon, la bille reste fixe. Des sièges à ressort se déplacent pour maintenir le contact avec la bille des deux côtés. L'étanchéité est assurée par un joint double face. Le couple de fonctionnement est constant et maîtrisable, même pour les grands diamètres et les hautes pressions, où une conception flottante exigerait une force d'actionnement excessive.
Vanne à bille flottante vs vanne à bille à tourillon : comparaison côte à côte
| Fonctionnalité | vanne à bille flottante | vanne à bille à tourillon |
| Support de balle | Les sièges maintiennent le ballon en place. | Les tourillons ancrent la boule mécaniquement |
| mécanisme d'étanchéité | La pression pousse la balle vers le siège en aval | Les sièges à ressort entrent en contact avec la balle des deux côtés |
| Type de joint | Face simple | Double face |
| Plage d'alésage typique | DN15 à DN100 | DN50 et plus |
| classe de pression | Classe 150 à Classe 600 généralement | Classe 150 à la classe 2500 et plus |
| Couple de fonctionnement | Augmente significativement avec la pression et la taille | Constant et inférieur pour une taille équivalente |
| aptitude à l'automatisation | Actionneurs plus petits, coût inférieur | Plus adapté à l'automatisation des gros alésages |
| Coût | Inférieur | Plus haut |
| Applications | Services généraux, services publics, procédés de petit alésage | Haute pression, grand diamètre, pipeline, service critique |
Le choix entre une vanne à boisseau sphérique à tourillon et une vanne à boisseau sphérique flottante dépend souvent du diamètre d'alésage et de la classe de pression. En dessous de DN50 et en classe 300, les vannes flottantes conviennent à la plupart des applications et sont moins coûteuses. Au-dessus de DN100 ou en classe 600, les vannes à tourillon sont presque toujours le choix le plus approprié.
Robinet à boisseau sphérique forgé à bride 3 pièces
Ce robinet à boisseau sphérique forgé à brides 3 pièces est conçu pour les fluides industriels exigeants. Grâce à sa conception à tourillon et à son corps robuste, il minimise les fuites et résiste aux chocs de pression, ce qui en fait un choix de confiance pour les industries de transformation chimique, les centrales énergétiques et les systèmes de contrôle des fluides.
- Taille: DN50 – DN600
- Pression: PN16 / PN25 / PN40 / PN64 / PN100 / PN160; 150 lb – 1500 lb
- Matériau du corps: Acier inoxydable (F304 / F316 / F316L), acier au carbone (A105)
- Siège: PTFE / RPTFE / PEEK
- Connexion: RF / RTJ
- Température: -29°C à 121°C
Vannes à bille à tourillon : quand les spécifier
Ces vannes à bille sont le choix standard pour plusieurs situations spécifiques.
Isolation des pipelines de grand diamètre. Les oléoducs et gazoducs utilisent des vannes à boisseau sphérique à tourillon à partir de DN100, car le diamètre et la pression de service rendent les vannes flottantes impraticables. La force d'actionnement nécessaire pour manœuvrer une vanne à boisseau sphérique flottante à ces dimensions et pressions est trop élevée pour être rentable.
Applications pour procédés haute pression. Dans les raffineries et les usines chimiques, les vannes à boisseau sphérique à tourillon (classe ASME 900 et supérieure) sont généralement privilégiées par rapport aux vannes à boisseau sphérique flottant, car le double siège assure une meilleure protection du siège dans des conditions de haute pression prolongées.
Ensembles de vannes automatisés. Les vannes à boisseau sphérique à tourillon sont mieux adaptées aux actionneurs pneumatiques et électriques dans les applications automatisées de grand diamètre, car le faible couple constant permet un dimensionnement plus prévisible de l'actionneur. Les quatre types d'actionnement (manuel, pneumatique, électrique et hydraulique) sont disponibles sous forme d'ensembles préassemblés en usine par YKY et certifiés conformes aux normes en vigueur. API 6D et ISO 9001, avec usinage de précision CNC sur les surfaces de la bille et du siège et test 100% avant expédition.
Exigences d'étanchéité bidirectionnelle. Lorsque le sens d'écoulement peut s'inverser ou lorsque la vanne doit assurer l'étanchéité contre la pression des deux côtés, les vannes à bille montées sur tourillon offrent une étanchéité bidirectionnelle intrinsèque que les vannes à flotteur ne peuvent garantir de manière fiable.
Règles générales d'application pour les deux modèles
Cinq règles pratiques qui couvrent la plupart des décisions de projet concernant le choix entre une vanne à bille flottante et une vanne à bille à tourillon.
Pour les vannes de diamètre nominal DN50 et inférieur, de classe 300 et inférieure : une vanne à boisseau sphérique flottant convient parfaitement et coûte moins cher. Il n’est pas nécessaire de spécifier une vanne à tourillon pour une utilisation courante dans cette gamme de prix.
Pour les vannes de diamètre nominal DN100 et supérieur ou de classe 600 et supérieure : privilégiez les vannes à boisseau sphérique à tourillon. Les avantages en termes de couple et d’usure du siège justifient la différence de coût dans cette gamme de prix.
Applications automatisées de grand alésage : tourillon à chaque fois. Le dimensionnement de l’actionneur est plus prévisible et les coûts d’exploitation à long terme sont réduits grâce à une usure moindre du siège.
Service bidirectionnel : à tourillon. Les modèles flottants assurent une étanchéité fiable dans un seul sens. Les modèles à tourillon assurent une étanchéité dans les deux sens.
Service général à petit diamètre et budget limité : flotteur. La simplicité et le coût réduit constituent un compromis judicieux lorsque la pression et le diamètre du corps sont compatibles avec la conception flottante.
YKY fabrique des vannes à boisseau sphérique flottantes et à tourillon, ce qui permet aux acheteurs de s'approvisionner auprès d'une seule usine et de simplifier ainsi l'approvisionnement et la documentation pour les projets aux spécifications variées. Les deux modèles sont disponibles en acier au carbone., acier inoxydable, et en acier allié, avec des valeurs nominales complètes de pression et de température disponibles sur demande.
Foire aux questions
Quelle est la différence entre les vannes à tourillon et les vannes à bille flottante ?
Les vannes à boisseau sphérique flottant utilisent la pression de la conduite pour plaquer le boisseau contre le siège aval. Les vannes à boisseau sphérique à tourillons ancrent mécaniquement le boisseau à l'aide de tourillons, tandis que des sièges à ressorts assurent le contact avec le boisseau des deux côtés. Les vannes à tourillons supportent des diamètres de passage plus importants et des pressions plus élevées avec un couple de manœuvre plus faible.
Comment savoir quelle taille de vanne à flotteur il me faut ?
Assurez-vous que le diamètre intérieur de la vanne corresponde à celui de la tuyauterie et vérifiez que la classe de pression est compatible avec la pression de service maximale du système. Pour les vannes à boisseau sphérique flottant, privilégiez un diamètre nominal (DN) de 100 et une classe de pression de 600 pour un fonctionnement fiable. Au-delà de ces limites, les vannes à boisseau sphérique à tourillon sont plus appropriées.
Quel type de vanne supporte généralement mieux une chute de pression plus importante ?
Les vannes à bille à tourillon supportent mieux les fortes chutes de pression. Le support mécanique de la bille empêche celle-ci de s'écraser contre le siège aval sous une pression différentielle élevée, réduisant ainsi l'usure du siège et maintenant un couple de manœuvre maîtrisable tout au long de la durée de vie de la vanne.
Quelle est la meilleure vanne à bille ?
Ni les vannes à boisseau sphérique flottant ni les vannes à tourillon ne constituent la solution universellement optimale. Les vannes à boisseau sphérique flottant sont économiques et fiables pour les applications de petit diamètre et de pression modérée. Les vannes à boisseau sphérique à tourillon sont le choix idéal pour les applications de grand diamètre, de haute pression et automatisées où la constance du couple et la protection du siège sont primordiales.
