Les robinets-vannes et les robinets à boisseau sphérique sont largement utilisés dans divers secteurs industriels et applications domestiques. Disponibles dans diverses températures et pressions nominales, ils s'adaptent à de nombreux scénarios de traitement des fluides. Bien que leur objectif principal soit le contrôle du débit des fluides, leurs conceptions distinctes déterminent leur adéquation à des environnements spécifiques.
Le choix entre un robinet-vanne et un robinet à boisseau sphérique dépend principalement de l'utilisation prévue. Les robinets-vannes sont particulièrement adaptés aux applications exigeant un débit total et sans obstruction ou une fermeture complète. Ils sont conçus pour un fonctionnement tout ou rien, c'est-à-dire qu'ils sont soit complètement ouverts, soit complètement fermés. Cette caractéristique les rend idéaux pour l'isolation de sections de réseaux de canalisations où une perte de charge minimale est primordiale lorsque la vanne est ouverte. On peut citer par exemple les systèmes d'approvisionnement en eau, les oléoducs et gazoducs pour l'isolation, et les systèmes de vapeur des centrales électriques.
À l'inverse, les robinets à boisseau sphérique excellent dans les applications nécessitant une fermeture rapide, une étanchéité fiable et, dans certains cas, un étranglement modéré. Leur fonctionnement quart de tour permet une réponse rapide, ce qui les rend adaptés aux fermetures d'urgence. Les vannes à boisseau sphérique sont largement utilisées dans les systèmes CVC, les industries de transformation chimique et agroalimentaire, notamment lorsqu'un contrôle rapide et une excellente étanchéité sont essentiels. Elles sont également privilégiées dans les applications de traitement des gaz, où une étanchéité durable est indispensable.
Mécanisme de fonctionnement
La différence fondamentale entre les vannes à opercule et les vannes à boisseau sphérique réside dans leur mécanisme interne de contrôle du débit.
Vannes à opercule : Une vanne à opercule utilise une barrière, souvent un disque plat ou cunéiforme, qui se déplace perpendiculairement au trajet du fluide. Lorsque la vanne est complètement ouverte, cette « opercule » est entièrement soulevée hors du trajet du fluide, minimisant ainsi la résistance et la perte de charge. Pour fermer la vanne, la vanne est abaissée et s'appuie fermement contre les sièges de vanne afin de créer une étanchéité complète et de bloquer le flux de fluide. Le mouvement de la vanne nécessite généralement plusieurs tours de l'arbre par l'actionneur pour ouvrir ou fermer complètement la vanne.
Vannes à boisseau sphérique : Une vanne à boisseau sphérique utilise une bille sphérique percée en son centre. Cette bille est logée dans le corps de la vanne et positionnée entre deux sièges. Une tige est reliée à la bille, lui permettant de tourner. Lorsque la vanne est en position ouverte, l'alésage de la bille s'aligne avec le trajet d'écoulement, permettant ainsi le passage du fluide. Pour couper l'écoulement, la bille est tournée de 90 degrés, positionnant l'alésage perpendiculairement au trajet d'écoulement et le bloquant efficacement. Ce mécanisme quart de tour permet une ouverture et une fermeture rapides.
Avantages et inconvénients
Chaque type de vanne présente des avantages et des inconvénients qui influencent son application.
Avantages des vannes à guillotine :
Faible perte de charge : Lorsqu'elles sont complètement ouvertes, les vannes à guillotine offrent une résistance minimale à l'écoulement du fluide.
Bonne étanchéité : Lorsqu'elles sont complètement fermées, les vannes à guillotine assurent une étanchéité parfaite et fiable.
Débit bidirectionnel : De nombreuses conceptions de vannes à guillotine permettent un débit bidirectionnel.
Vaste gamme de tailles : Les vannes à guillotine sont disponibles dans une large gamme de tailles.
Inconvénients des vannes à guillotine :
Ne convient pas à l'étranglement : Une ouverture partielle peut accélérer l'usure et l'érosion.
Fonctionnement lent : Le mécanisme multitours ralentit leur fonctionnement.
Espace d'installation plus important : Les vannes à opercule à tige montante nécessitent un espace vertical important.
Risque d'usure : L'opercule et les sièges peuvent s'user avec le temps.
Avantages des vannes à boisseau sphérique :
Fonctionnement rapide : Le quart de tour à 90 degrés permet une ouverture et une fermeture rapides.
Excellente étanchéité : Les vannes à boisseau sphérique offrent une fermeture très étanche et fiable.
Conception compacte : Leur conception nécessite généralement un espace d'installation réduit.
Faible entretien : Les vannes à boisseau sphérique nécessitent généralement un entretien minimal.
Durabilité et longévité : Les vannes à boisseau sphérique sont réputées pour leur longue durée de vie.
Inconvénients des vannes à boisseau sphérique :
Inadaptées aux boues lourdes : Les vannes à boisseau sphérique standard peuvent ne pas convenir aux boues épaisses.
Limitations de température : Les matériaux des sièges peuvent se dégrader à très haute température.
Risque de coup de bélier : Une fermeture rapide peut augmenter le risque de coup de bélier.
Érosion dans les applications d'étranglement : Une ouverture partielle continue peut entraîner une usure accrue.
Le choix entre vannes à opercule et vannes à boisseau sphérique est une décision technique cruciale qui impacte significativement l'efficacité, la sécurité et la longévité d'un système de traitement des fluides.
Une compréhension approfondie de ces différences permet un choix éclairé des vannes. Si la compréhension des principaux produits est essentielle, il est tout aussi important d'évaluer tous les produits contribuant à un résultat optimal, comme les sièges. De plus, il est crucial de collaborer avec des fournisseurs possédant l'expérience et les compétences nécessaires pour concevoir un système optimisé, offrant des performances optimales et des coûts d'exploitation réduits.