Le principe d'étanchéité et les caractéristiques structurelles de la vanne à boisseau sphérique flottante

1. Le principe d'étanchéité de Taikevanne à boisseau sphérique flottante

La vanne à boisseau sphérique flottante Taike est dotée d'une sphère percée d'un trou traversant correspondant au diamètre du tuyau. Un siège d'étanchéité en PTFE est placé à l'entrée et à la sortie, logées dans une vanne métallique. Dans le corps, lorsque le trou traversant de la sphère chevauche le canal de la canalisation, la vanne est en position ouverte ; lorsque le trou traversant de la sphère est perpendiculaire au canal de la canalisation, la vanne est en position fermée. La vanne pivote de 90° pour passer d'une position ouverte à une position fermée, ou inversement.

Lorsque la vanne à boisseau sphérique est fermée, la pression du fluide à l'entrée agit sur la bille, générant une force de poussée qui la pousse fermement sur le siège d'étanchéité à la sortie. Une contrainte de contact est générée sur la surface conique du siège d'étanchéité pour former une zone de contact. La force surfacique de la zone de contact est appelée pression spécifique de service q du joint de la vanne. Lorsque cette pression spécifique est supérieure à la pression spécifique nécessaire à l'étanchéité, la vanne obtient une étanchéité optimale. Ce type d'étanchéité, qui ne dépend pas d'une force externe et est rendu étanche par la pression du fluide, est appelé auto-étanchéité du fluide.

Il convient de souligner que les valves traditionnelles telles querobinets à soupape, vannes à guillotine, ligne centralevannes papillonLes vannes à boisseau sphérique utilisent une force externe agissant sur le siège pour assurer une étanchéité fiable. L'étanchéité obtenue par une force externe est appelée étanchéité forcée. Cette force d'étanchéité appliquée de l'extérieur est aléatoire et incertaine, ce qui nuit à la durabilité de la vanne. Le principe d'étanchéité de la vanne à boisseau sphérique Taike repose sur la force agissant sur le siège d'étanchéité, produite par la pression du fluide. Cette force est stable, contrôlable et déterminée par conception.

2. Caractéristiques structurelles de la vanne à boisseau sphérique flottante Taike

(1) Afin de garantir que la sphère puisse exercer une force sur le fluide lorsqu'elle est fermée, elle doit être proche du siège d'étanchéité lors du montage de la vanne. Une interférence est nécessaire pour obtenir une pression de pré-serrage égale à 0,1 fois la pression de service et supérieure ou égale à 2 MPa. L'obtention de ce rapport de pré-charge est entièrement garantie par les dimensions géométriques de la conception. Si la hauteur libre après assemblage de la sphère et des sièges d'étanchéité d'entrée et de sortie est A ; après assemblage des corps de vanne gauche et droit, la cavité intérieure contient la sphère et la largeur du siège d'étanchéité est B, la pression de pré-charge nécessaire est générée après assemblage. Si le gain est C, il doit satisfaire à : AB = C. Cette valeur C doit être garantie par les dimensions géométriques des pièces usinées. On peut supposer que cette interférence C est difficile à déterminer et à garantir. La valeur de l'interférence détermine directement les performances d'étanchéité et le couple de fonctionnement de la vanne.

(2) Il convient de souligner que les premières vannes à boisseau sphérique flottantes domestiques étaient difficiles à contrôler en raison des interférences lors du montage et étaient souvent réglées à l'aide de joints. De nombreux fabricants qualifiaient même ces joints de « joints de réglage » dans leurs manuels. De ce fait, un jeu existait entre les plans de raccordement des corps de vanne principal et auxiliaire lors du montage. Cet espace entraînait le desserrage des boulons sous l'effet des fluctuations de pression et de température du fluide, ainsi que de la charge externe de la canalisation, et provoquait une fuite de la vanne.

(3) Lorsque la vanne est fermée, la force moyenne exercée à l'entrée agit sur la sphère, ce qui provoque un léger déplacement du centre géométrique de la sphère. Celle-ci est alors en contact étroit avec le siège de la vanne à la sortie, augmentant ainsi la contrainte de contact sur la bande d'étanchéité, garantissant ainsi la fiabilité. L'étanchéité et la force de pré-serrage du siège de la vanne à l'entrée en contact avec la sphère sont réduites, ce qui affecte l'étanchéité du siège d'entrée. Ce type de vanne à boisseau sphérique présente un léger déplacement du centre géométrique de la sphère en fonctionnement ; on parle alors de vanne à boisseau sphérique flottant. La vanne à boisseau sphérique flottant est dotée d'un siège d'étanchéité à la sortie, et l'étanchéité du siège à l'entrée n'est pas garantie.

(4) La structure de la vanne à boisseau sphérique flottante Taike est bidirectionnelle, c'est-à-dire que deux directions d'écoulement du fluide peuvent être scellées.

(5) Le siège d'étanchéité où les sphères sont reliées est en polymère. La rotation des sphères peut générer de l'électricité statique. En l'absence de conception structurelle antistatique spécifique, de l'électricité statique peut s'accumuler sur les sphères.

(6) Dans le cas d'une vanne à deux sièges d'étanchéité, une accumulation de fluide peut se produire dans la cavité de la vanne. Une augmentation anormale de la quantité de fluide peut survenir en raison de variations de température ambiante et des conditions de fonctionnement, endommageant ainsi l'enveloppe de pression de la vanne. Il convient d'y prêter attention.