Par rapport àvanne à guillotine, robinets à soupape et clapets anti-retour, l'histoire des robinets à boisseau sphérique est bien plus récente. Bien que le premier brevet pour un robinet à boisseau sphérique ait été délivré en 1871, il faudra 85 ans pour qu'il connaisse un succès commercial. Le polytétrafluoroéthylène (PTFE, ou « Téflon ») a été découvert lors de la conception de la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale, ce qui a été le catalyseur du lancement de l'industrie des robinets à boisseau sphérique. Les robinets à boisseau sphérique sont disponibles dans tous les matériaux, du laiton à l'acier au carbone, de l'acier inoxydable au zirconium.

Il existe deux types de vannes principales : les vannes à boisseau sphérique flottantes et les vannes à tourillon. Ces deux conceptions permettent la construction de vannes à boisseau sphérique efficaces de ¼ po à 60 po et plus. En général, la conception flottante est utilisée pour les vannes de petite taille et à basse pression, tandis que la conception à tourillon est réservée aux vannes de plus grande taille et à haute pression.

VM SUM21 BALL API 6Drobinet à boisseau sphériqueLes vannes à boisseau sphérique API 6D utilisent ces deux types de vannes à boisseau sphérique en raison de leur étanchéité et de la façon dont la force du fluide circule de la canalisation vers la bille, puis se répartit sur le siège de la vanne. Dans la conception à bille flottante, la bille est étroitement serrée entre deux sièges, l'un en amont et l'autre en aval. La force du fluide agit sur la bille, la poussant contre le siège de la vanne situé dans le corps de la vanne en aval. Comme la bille recouvre l'intégralité de l'orifice d'écoulement, toute la force du flux pousse la bille et la force à pénétrer dans le siège de la vanne. Si la bille est trop grande et que la pression est trop élevée, la force exercée sur le siège de la vanne sera importante, car le couple de manœuvre est trop important et la vanne ne peut pas fonctionner.

Les vannes à boisseau sphérique flottantes existent en plusieurs types de corps, mais le plus courant est le modèle à deux pièces avec entrée d'extrémité. D'autres types de corps sont disponibles, comme le modèle à trois pièces et l'entrée par le haut. Les vannes à boisseau sphérique flottantes sont fabriquées dans des dimensions allant jusqu'à 24 pouces et des grades 300, mais leur domaine d'application réel est généralement beaucoup plus restreint : le maximum est d'environ 12 pouces.

Bien que les vannes à boisseau sphérique soient principalement conçues comme des vannes marche/arrêt ou « d'arrêt », l'ajout de certaines vannes à boisseau sphérique et de ports en Vrobinet à boisseau sphériqueleurs conceptions les rendent idéales pour les applications contrôlées.

siège élastique
Vanne à boisseau sphérique à brides VM SUM21 BALL. Les vannes à boisseau sphérique flottantes de petite taille peuvent être utilisées dans de nombreuses applications, des canalisations domestiques aux canalisations contenant les produits chimiques les plus exigeants. Le matériau de siège le plus courant pour ces vannes est un thermoplastique, comme le PTFE. Les sièges de vanne en Téflon sont efficaces car ils sont suffisamment souples pour assurer une bonne étanchéité sur les billes en métal poli, tout en étant suffisamment résistants pour ne pas être expulsés de la vanne. Les deux principaux problèmes de ces vannes à siège souple sont leur facilité de rayure (et donc le risque de fuite) et leur température d'utilisation limitée à une valeur inférieure au point de fusion du siège thermoplastique, soit environ 232 °C (450 °F), selon le matériau du siège.

De nombreux robinets à boisseau sphérique flottant à siège élastique se caractérisent par leur étanchéité parfaite en cas d'incendie provoquant la fusion du siège principal. Il s'agit d'une conception dite ignifuge ; elle est dotée d'une poche de siège qui non seulement maintient le siège élastique en place, mais fournit également une surface de siège métallique assurant une étanchéité partielle au contact de la sphère. Conformément aux normes d'essai au feu 607 ou 6FA de l'American Petroleum Institute (API), la vanne est testée pour confirmer sa conception ignifuge.

Conception de tourillon
Robinet à boisseau sphérique à tourillon API 6D VM SUM21. Robinet à boisseau sphérique à tourillon API 6D. Lorsqu'un robinet à boisseau sphérique de plus grande taille et à pression plus élevée est requis, la conception se tourne vers le type à tourillon. La différence entre le type à tourillon et le type flottant réside dans le fait que la bille du tourillon est fixée dans le corps principal par le tourillon inférieur (bielle courte) et la tige supérieure. Comme la bille ne peut pas « flotter » dans le siège de la vanne pour obtenir une fermeture forcée, le siège de la vanne doit flotter sur la bille. La conception du siège à tourillon fait en sorte que le siège soit stimulé par la pression en amont et forcé dans la sphère pour assurer l'étanchéité. Comme la bille est fermement fixée en place, à l'exception de sa rotation de 90°, la force et la pression extraordinaires du fluide ne coinceront pas la bille dans le siège de la vanne. Au lieu de cela, la force n'agit que sur une petite zone à l'extérieur du siège flottant.

Robinet à boisseau sphérique à tourillon VM SUM21 avec entrée d'extrémité. Ce robinet à boisseau sphérique à tourillon avec entrée d'extrémité est le grand frère du robinet à boisseau sphérique flottant. Il est donc adapté aux applications exigeantes : haute pression et grands diamètres de tuyaux. Les robinets à boisseau sphérique à tourillon sont de loin les plus utilisés dans les services de plomberie.