Oui, à condition que la construction, les sièges, les joints et la courbe pression-température soient adaptés. Une vanne standard en PTFE générique ne doit pas être sélectionnée automatiquement pour un service vapeur.
TECHNOLOGIE
Lorsque l’ouverture de la sphère est alignée avec la tuyauterie, le fluide circule. Une rotation de 90° place la partie pleine de la sphère devant le passage et ferme la ligne.
Le contact entre la sphère et les sièges permet d’obtenir une bonne capacité d’isolement lorsque la conception, les matériaux et les conditions d’utilisation sont adaptés au fluide, à la pression et à la température.
Une vanne à boisseau sphérique conventionnelle est principalement conçue pour une fonction tout ou rien, c’est-à-dire complètement ouverte ou complètement fermée.
Une utilisation prolongée en position intermédiaire peut augmenter la vitesse locale du fluide et accélérer l’usure des sièges. Pour moduler un débit, une pression, un niveau ou une température, il faut sélectionner une V-Ball ou une vanne de régulation conçue pour cette fonction.
Une isolation fiable & rapide
La manœuvre quart de tour permet de passer rapidement de la position ouverte à la position fermée.
Lorsque les sièges et les matériaux sont correctement sélectionnés, la vanne à boisseau sphérique offre une bonne capacité d’isolement pour de nombreux liquides, gaz et fluides de procédé.
Faible perte de charge
Dans une vanne à passage intégral, le diamètre intérieur du passage se rapproche de celui de la tuyauterie.
Cette configuration limite la restriction du débit lorsque la vanne est complètement ouverte. Une version à passage réduit peut être plus compacte, mais elle entraîne généralement une perte de charge plus importante.
Automatisation simple
La course de 90° permet d’équiper la vanne d’un actionneur pneumatique ou électrique relativement compact.
L’ensemble peut également intégrer des fins de course, une électrovanne, un positionneur ou une commande locale selon les besoins de l’installation.
Large choix de matériaux, sièges et joints
Les vannes à boisseau sphérique existent en plusieurs constructions : deux ou trois pièces, sphère flottante ou montée sur tourillon, passage intégral ou réduit.
Elles peuvent également être configurées avec différents matériaux de corps, sièges, joints, raccordements, classes de pression et modes d’actionnement.
La performance dépend de la configuration complète.
Le comportement d'une vanne à boisseau sphérique vas être défini selon plusieurs paramètres clés :
• Le fluide et sa concentration
• Le matériau des sièges et des joints
• La pression et la pression différentielle
• La présence de particules
• La température
• La fréquence de la manoeuvre
Vanne deux pièces
Une vanne deux pièces possède généralement un corps assemblé autour de la sphère. Elle est fréquemment utilisée pour les installations à brides et les applications industrielles générales.
Selon les modèles, elle peut être offerte en dimensions face-à-face courtes ou longues, avec différents matériaux de sièges et différentes options de sécurité.
Vanne trois pièces
La vanne trois pièces comporte un corps central installé entre deux embouts. Cette construction facilite généralement l’accès aux composants internes et permet, selon le raccordement et l’installation, d’effectuer certaines opérations de maintenance sans retirer les embouts de la tuyauterie.
Elle est couramment utilisée avec des raccordements filetés, à souder par emboîtement, à souder bout à bout ou à brides.
Sphère flottante
Dans une vanne à sphère flottante, la sphère n’est pas soutenue par un tourillon inférieur. La pression du fluide contribue à pousser la sphère contre le siège situé en aval.
Cette construction est courante pour les petites et moyennes dimensions et couvre une grande variété d’applications industrielles.
Sphère montée sur tourillon
Dans une vanne montée sur tourillon, la sphère est supportée mécaniquement. Cette architecture permet notamment de mieux maîtriser les efforts sur les sièges et le couple de manœuvre pour des dimensions ou des pressions plus élevées.
Vinco propose par exemple des vannes sur tourillon moulées pour les grandes dimensions ainsi que des versions forgées pouvant atteindre des classes de pression élevées selon la série.
Sièges souples
Les sièges en PTFE, PTFE renforcé, TFM, PEEK ou autres polymères peuvent fournir une très bonne étanchéité. Leur sélection dépend de la température, de la pression, de la compatibilité chimique et des conditions de fonctionnement.
Le terme « PTFE » ne suffit pas pour sélectionner une vanne. La formulation du matériau, sa charge, sa construction et la courbe pression-température du fabricant doivent être vérifiées.
Sièges métalliques
Les sièges métalliques peuvent être retenus lorsque la température, l’abrasion ou les conditions de service dépassent les capacités d’un siège polymère.
Vinco offre notamment des vannes à sièges métalliques avec revêtements en carbure de tungstène pour les services abrasifs et en carbure de chrome pour certaines applications à haute température. Selon les séries publiées par le fabricant, les températures maximales peuvent atteindre 250 °C ou 450 °C, sous réserve de la configuration et de la courbe pression-température applicable.
Produits chimiques et fluides de procédé
Les vannes à boisseau sphérique peuvent être utilisées sur des acides, bases, solvants, alcools, résines, huiles et autres produits de procédé lorsque les matériaux ont été validés.
La compatibilité ne doit jamais être déterminée uniquement à partir du nom du fluide. La concentration, la température, la pression, les contaminants, la fréquence d’exposition et les matériaux de tous les composants doivent être considérés.
Des constructions en acier inoxydable, acier carbone, duplex, super duplex ou alliages spéciaux peuvent être étudiées selon le niveau de corrosion rencontré.
Vapeur, huiles thermiques et fluides chauds
Une vanne à boisseau sphérique peut être adaptée à la vapeur ou à un fluide thermique, mais une vanne standard avec des sièges génériques n’est pas automatiquement appropriée.
Meca-Inox propose des familles utilisant notamment des sièges en PTFE chargé de PEEK ou en PEEK pour les fluides chauds. Les gammes PZ4 et R2Z sont, par exemple, destinées à certaines applications de vapeur, d’huiles et de produits chimiques chauds, avec des températures pouvant atteindre 280 °C dans les conditions définies par le fabricant.
La pression admissible à la température de fonctionnement doit toujours être vérifiée sur la courbe pression-température de la vanne.
Agroalimentaire et boissons
Les vannes à boisseau sphérique peuvent être utilisées sur des utilités, de l’eau, de la vapeur, des produits de nettoyage ou certains fluides alimentaires.
Une vanne industrielle en acier inoxydable ne doit toutefois pas être considérée comme sanitaire uniquement en raison de son matériau. La conception interne, l’état de surface, la vidangeabilité, les zones de rétention, les matériaux en contact et les exigences de nettoyage doivent être validés.
Vinco propose notamment des séries sanitaires conçues pour les applications alimentaires, pharmaceutiques et de services propres, avec des options de raccordement à souder et de type clamp.
Gaz industriels et cryogénie
Les services d’oxygène, d’azote, de dioxyde de carbone, d’argon, d’hydrogène, de GNL ou d’autres gaz liquéfiés exigent une configuration spécifiquement conçue pour la température, la propreté et la gestion de la pression emprisonnée dans la cavité.
Meca-Inox présente une gamme de vannes cryogéniques pouvant descendre jusqu’à -250 °C selon le produit. Vinco propose également des séries cryogéniques à brides destinées à des températures pouvant atteindre -196 °C, avec une conception orientée et un dispositif de décompression de la cavité.
Pour les services d’oxygène ou de haute pureté, les procédures de nettoyage, de dégraissage, d’emballage et de manipulation doivent être clairement spécifiées.
Énergie et hydrogène
Les applications liées à l’énergie peuvent exiger une très faible émission fugitive, une sécurité feu, une conception antistatique, des matériaux résistants à la décompression rapide des gaz ou une grande intégrité de l’étanchéité.
Vinco développe notamment des familles dédiées à l’hydrogène avec différents raccordements, dimensions et classes de pression. La sélection doit être réalisée selon la composition du gaz, la pression, la température, le nombre de cycles et les exigences du projet.
Eau et utilités industrielles
Les vannes à boisseau sphérique sont utilisées sur les réseaux d’eau de procédé, d’air comprimé, de gaz, de glycol, d’huile, de chauffage et de refroidissement.
Leur passage intégral et leur fonctionnement quart de tour peuvent être intéressants lorsque l’on recherche une vanne compacte, facilement automatisable et offrant une bonne isolation.
Pâtes et papiers
Selon la nature du fluide, les vannes à boisseau sphérique peuvent être utilisées sur l’eau, les produits chimiques, les gaz et certains circuits de procédé.
Les fluides contenant des fibres ou des particules exigent toutefois une attention particulière. L’abrasion, l’accumulation dans la cavité et le risque d’endommagement des sièges doivent être évalués avant de retenir une vanne à sièges souples.
Meca-Inox est un fabricant français spécialisé dans les vannes à tournant sphérique haute performance.
Son offre ne se limite pas aux vannes d’isolement standards. Elle comprend des vannes deux et trois pièces, des versions cryogéniques, des constructions pour fluides corrosifs ou chauds, des vannes V-Ball de régulation, des configurations multivoies et différentes solutions développées pour des applications particulières.
L’entreprise s’appuie notamment sur sa technologie historique de bride tournante et sur une architecture modulaire permettant de combiner différents corps, embouts, matériaux de sièges, raccordements et modes d’actionnement.
VAMECA accompagne les clients canadiens dans la sélection de la configuration Meca-Inox appropriée, la validation des conditions d’utilisation et l’intégration de la vanne dans une installation manuelle ou automatisée.Selon les données publiées par le fabricant :
les vannes trois pièces peuvent couvrir des pressions allant jusqu’à 100 bar et des températures allant jusqu’à 280 °C;
les versions cryogéniques peuvent descendre jusqu’à -250 °C;
les vannes deux pièces peuvent couvrir jusqu’à 40 bar et 280 °C;
plus de 4 000 combinaisons de produits sont proposées.
Exemples de technologies Meca-Inox
PS4 — Vanne trois pièces polyvalente
Une famille destinée à de nombreuses applications industrielles avec différents raccordements, diamètres et modes d’actionnement.
PZ4 — Fluides chauds et vapeur
Une configuration avec sièges en PTFE chargé de PEEK conçue pour certains liquides, huiles, produits chimiques chauds et services vapeur, dans les limites de pression et de température applicables.
R2S et R2Z — Vannes deux pièces à brides
Des familles adaptées aux installations industrielles recherchant une vanne à brides avec différents matériaux de sièges et des options de face-à-face DIN courte ou longue.
PY4 — Applications cryogéniques
Une gamme conçue pour les gaz froids et liquéfiés, avec des matériaux et une construction adaptés aux basses températures.
V-Ball — Contrôle du débit
Une sphère caractérisée en V peut être utilisée lorsque l’application demande une modulation plutôt qu’une simple fonction d’ouverture et de fermeture.
Meca-Inox propose également des solutions pour les fluides propres, les produits corrosifs, les circuits à double enveloppe de chauffage, les vannes multivoies, les fonds de cuve, les systèmes Double Block and Bleed et d’autres applications particulières.
La bride tournante : une technologie historique de Meca-Inox
L’histoire de Meca-Inox dans la robinetterie à tournant sphérique commence avec l’invention de la bride tournante, brevetée en 1966 par Guy Beurel. Cette innovation a mené Meca-Inox à se spécialiser dans la fabrication de vannes à tournant sphérique à partir de 1967.
Sur une construction à bride tournante, la bride peut pivoter indépendamment de l’embout ou du corps auquel elle est associée.
Cette liberté de rotation permet d’aligner les trous de boulonnage avec ceux de la tuyauterie sans devoir faire tourner toute la vanne. Le principe d’une bride libre en rotation facilite ainsi l’alignement avec un équipement ou une installation existante.
Des avantages concrets lors de l’installation
Selon la configuration de la vanne, la bride tournante peut contribuer à :
faciliter l’alignement des trous de boulonnage;
simplifier l’installation entre deux brides existantes;
conserver l’orientation souhaitée de la poignée ou de l’actionneur;
réduire les contraintes liées à une tuyauterie imparfaitement orientée;
faciliter certaines interventions de démontage ou de remplacement.
Cette technologie est particulièrement intéressante lorsqu’une vanne automatisée doit conserver une orientation précise alors que la position des trous de brides est déjà imposée par l’installation.
La bride tournante n’est pas seulement un détail historique. Elle illustre la logique de conception de Meca-Inox : développer des vannes modulaires pouvant être adaptées aux contraintes réelles de montage, de raccordement, de maintenance et d’automatisation des installations industrielles.
Bouton : Découvrir les vannes Meca-Inox
Vinco est un fabricant européen spécialisé dans les vannes à boisseau sphérique. Son offre couvre les vannes industrielles à sphère flottante, les vannes montées sur tourillon, les applications cryogéniques, l’hydrogène, les sièges métalliques, les configurations sanitaires et les systèmes multivoies.
Exemples de technologies Vinco
BF et CF — Vannes industrielles à sphère flottante
Des configurations à brides, en passage intégral, disponibles selon les séries en acier carbone, acier inoxydable et autres matériaux. La gamme BF ASME couvre notamment les classes 150, 300 et 600, dans des dimensions allant de ½ po à 8 po.
QF — Vannes multivoies
Des vannes trois, quatre ou cinq voies avec différentes configurations de sphère en L, T ou X. Elles permettent de distribuer, dévier ou isoler plusieurs lignes dans un ensemble compact.
DXF et DCF — Double Block and Bleed
Des ensembles à double isolement positif et purge pouvant être étudiés pour la mesure, l’échantillonnage, l’injection chimique ou l’isolement de procédé.
CCF — Vannes cryogéniques
Des vannes à brides conçues pour des gaz liquéfiés et des températures pouvant descendre jusqu’à -196 °C selon la série.
CFM — Vannes à sièges métalliques
Des constructions conçues pour certaines applications abrasives ou à haute température, avec différents revêtements métalliques des sièges et de la sphère.
CTR et VTR — Sphère montée sur tourillon
Des solutions pour les grandes dimensions, les pressions élevées ou les applications nécessitant une construction plus robuste. Certaines versions forgées Vinco sont offertes jusqu’à la classe 2500.
Une vanne V-Ball utilise une sphère ou un segment sphérique comportant une ouverture en forme de V.
Lorsque la vanne commence à s’ouvrir, la pointe du V découvre une petite section de passage. La surface ouverte augmente ensuite progressivement avec la rotation de la sphère. Cette géométrie offre une réponse plus prévisible qu’une sphère à passage circulaire utilisée en position intermédiaire.
Une vanne V-Ball peut notamment servir à contrôler :
le débit d’un liquide ou d’un gaz;
la pression d’un réseau;
le niveau d’une cuve;
la température d’un procédé;
le dosage ou le mélange d’un produit;
certains fluides visqueux ou chargés, selon la construction retenue.
La V-Ball conserve plusieurs avantages d’une technologie rotative : construction compacte, capacité de débit élevée, course de 90 degrés et adaptation relativement simple à un actionneur pneumatique ou électrique.
Elle ne doit toutefois pas être sélectionnée uniquement à partir du diamètre de la tuyauterie. Son dimensionnement doit tenir compte du débit requis, du Cv, de la pression différentielle, de la caractéristique de débit, du risque de cavitation, de la vitesse, du bruit et de la plage de fonctionnement attendue.
V-Ball Meca-Inox
Meca-Inox propose des configurations V-Ball destinées à ajuster un débit ou une pression afin de contrôler, par exemple, un niveau, une température ou un pH.
La technologie Meca-Inox PZ4 V-Ball peut être configurée avec une ouverture de sphère en V de 30 ou 60 degrés. Cette solution permet d’associer une vanne à tournant sphérique trois pièces à une fonction de régulation automatisée.
La sélection de l’angle du V, du diamètre, du siège et de l’actionneur doit être effectuée selon les conditions réelles du procédé.
Applications possibles :
vapeur et fluides thermiques;
eau de procédé;
produits chimiques;
dosage d’ingrédients;
contrôle de température;
alimentation d’un échangeur;
boucles de pression ou de niveau.
Bouton : Faire dimensionner une V-Ball
Warren Controls 3800 : régulation par segment sphérique excentré
La série 3800 de Warren Controls est une vanne de régulation rotative utilisant une technologie appelée E-Ball, pour Eccentric-Segmented Ball.
Contrairement à une vanne à bille conventionnelle, elle ne comporte pas une sphère complète percée de part en part. Son élément de contrôle est un segment sphérique monté de manière excentrée.
Pendant l’ouverture, le segment s’éloigne du siège. Le contact entre les deux composants est ainsi principalement concentré à proximité de la position fermée, ce qui réduit le frottement et l’usure associés aux conceptions qui glissent continuellement sur le siège.
Warren décrit également cette technologie comme un eccentric plug. Le produit doit donc être compris comme une vanne de régulation rotative hybride à segment sphérique excentré, et non comme une vanne d’isolement à passage intégral.
Pourquoi utiliser une E-Ball?
La conception de la Warren Controls 3800 permet notamment :
une régulation modulante avec une rangeabilité annoncée de 100:1;
une capacité de débit élevée dans un corps relativement compact;
un fonctionnement sur des fluides propres ou plus difficiles;
une réduction du contact et de l’usure entre le segment et le siège;
différentes classes d’étanchéité, de la classe IV à la classe VI;
des configurations pour les fluides érosifs, corrosifs ou à température élevée.
La série couvre officiellement les dimensions de 1 à 8 pouces, avec des corps en acier carbone WCB, en acier inoxydable CF8M ou dans certains alliages spéciaux. Plusieurs technologies de garniture sont proposées, notamment l’acier inoxydable 316, l’Alloy 6, la céramique TTZ, le TFE et le PEEK.
La garniture céramique TTZ peut notamment être étudiée pour des fluides érosifs ou corrosifs. Le sens d’écoulement, la pression différentielle, le matériau de garniture et la classe de fuite doivent être validés pour chaque application.
Applications possibles :
pâtes et papiers;
procédés chimiques;
boues et fluides contenant des particules;
contrôle de vapeur;
applications abrasives;
réduction de pression;
contrôle de débit industriel;
procédés nécessitant un Cv élevé.
Bouton : Étudier une application Warren 3800
Une vanne à boisseau sphérique peut être configurée pour différentes méthodes de manœuvre.
Commande manuelle
Le levier constitue une solution simple pour les petites dimensions et les vannes accessibles. Un réducteur peut être utilisé lorsque le couple est trop important ou lorsque la manœuvre doit être plus progressive.
Actionneur pneumatique
L’actionneur pneumatique convient aux cycles rapides et aux installations disposant d’un réseau d’air comprimé.
Les versions double effet utilisent l’air pour l’ouverture et la fermeture. Les versions simple effet utilisent généralement des ressorts pour placer la vanne dans une position de sécurité en cas de perte d’air.
Actionneur électrique
L’actionneur électrique peut être retenu lorsque l’air comprimé n’est pas disponible ou lorsque la vanne doit être intégrée à un système électrique de commande.
Accessoires d’automatisation
Selon le besoin, l’ensemble peut comprendre :
un boîtier de fins de course;
une électrovanne;
un positionneur;
une commande locale;
un indicateur de position;
une extension de tige;
un système de verrouillage;
une position de sécurité définie.
VAMECA peut accompagner la sélection de la vanne, le calcul du couple, le choix de l’actionneur et la coordination d’un ensemble vanne-actionneur-accessoires adapté au système de contrôle du client.
Pour recommander une configuration fiable, il est préférable de fournir les renseignements suivants :
Fluide
nom exact du produit;
concentration;
présence de solides ou de contaminants;
phase liquide, gazeuse ou diphasique;
exigences de propreté ou de compatibilité alimentaire.
Conditions de fonctionnement
pression normale et maximale;
pression différentielle;
température normale, minimale et maximale;
présence de vide;
risque de coup de bélier ou de dilatation thermique.
Tuyauterie
diamètre DN ou NPS;
classe de pression ou PN;
type de raccordement;
standard et type de bride;
face-à-face disponible;
matériau de la tuyauterie.
Fonction recherchée
isolement;
déviation;
régulation;
échantillonnage;
double isolement et purge;
fonctionnement manuel ou automatisé;
position de sécurité en cas de perte d’énergie.
Exigences particulières
sécurité feu;
émissions fugitives;
zone dangereuse;
service cryogénique;
nettoyage ou dégraissage;
conformité alimentaire;
matériaux NACE;
traçabilité des matériaux;
certificats et rapports d’essais;
numéro d’enregistrement canadien lorsqu’il est requis.
Au Canada, les exigences de conformité doivent être vérifiées selon la province, le territoire, le code applicable et la classification de l’installation. Un numéro d’enregistrement canadien, ou CRN, est attribué à un modèle d’équipement ou d’accessoire sous pression dont la conception a été acceptée par une autorité provinciale. Une certification européenne PED ou ATEX ne remplace donc pas automatiquement les exigences canadiennes.
Une référence complète, une photo de la plaque signalétique ou un ancien dessin permet souvent de commencer la recherche.
Pour confirmer un remplacement, VAMECA vérifie notamment :
le diamètre et le passage intérieur;
la classe de pression;
le face-à-face;
les raccordements;
les matériaux;
la température;
le fluide;
le sens d’écoulement;
le couple de manœuvre;
l’actionneur et les accessoires existants;
les normes et documents demandés.
Deux vannes ayant le même diamètre et la même classe de pression ne sont pas nécessairement interchangeables. Une différence de face-à-face, de passage, de matériau de siège, de norme de bride ou de couple peut nécessiter des modifications.
Vous avez uniquement une photo ou une ancienne référence?
Transmettez-nous les informations disponibles. Nous identifierons les éléments confirmés et les validations encore nécessaires avant de proposer une solution.
Bouton : Faire analyser une vanne existante
VAMECA aide les entreprises industrielles du Québec et du Canada à sélectionner des vannes en fonction de leur application réelle plutôt que de proposer une référence générique.
Notre accompagnement peut comprendre :
l’analyse du fluide et des conditions de service;
la comparaison de plusieurs constructions;
la validation des matériaux et des sièges;
la recherche d’un remplacement;
la sélection d’un actionneur;
la vérification des dessins et documents techniques;
la coordination avec le fabricant;
le soutien avant et après la fourniture.
Nous travaillons notamment avec des fabricants spécialisés comme Meca-Inox et Vinco afin de couvrir aussi bien les besoins industriels courants que les applications à haute température, cryogéniques, corrosives, abrasives, multivoies ou à haute pression.
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