A vanne à bille en titane est une vanne en titane dotée d'un disque sphérique (ou bille) qui permet de contrôler le débit qui la traverse. La sphère est percée d'un trou (appelé orifice) qui, lorsqu'il est "en ligne" ou "ouvert", permet au flux de s'écouler. Lorsque la vanne est fermée, le trou est perpendiculaire aux extrémités de la vanne, ce qui arrête le flux. 
Les robinets à tournant sphérique en titane sont généralement actionnés à l'aide d'un levier, d'un engrenage ou d'un actionneur. Ils font partie de la famille des robinets quart de tour, ce qui signifie que le mécanisme d'ouverture doit être tourné d'un quart de tour (ou de 90 degrés) pour ouvrir ou fermer le robinet. 
Ils constituent un excellent choix pour les applications d'obturation, mais n'offrent généralement pas le contrôle fin nécessaire pour les applications d'étranglement. 
Il existe cinq styles généraux de corps de vannes à bille en titane : corps simple, corps en trois pièces, corps divisé, entrée par le haut et soudé. La différence est basée sur la façon dont les pièces de la vanne - en particulier le boîtier qui contient la bille elle-même - sont fabriquées et assemblées. Le fonctionnement de la vanne est le même dans chaque cas. 
En outre, il existe différents styles liés à l'alésage du mécanisme à billes :

Un robinet à passage intégral, ou plus communément appelé robinet à bille en titane à passage intégral, possède une bille surdimensionnée de sorte que le trou de la bille est de la même taille que la canalisation, ce qui permet de réduire la perte de friction. Le débit n'est pas limité, mais la vanne est plus grande et plus chère. Elle n'est donc utilisée que lorsque le débit est libre, par exemple dans les canalisations qui nécessitent un raclage (méthode utilisée pour nettoyer les canalisations).

Dans les vannes à orifice réduit, ou plus communément connues sous le nom de vannes à bille en titane à alésage réduit, l'écoulement à travers la vanne est une taille de tuyau plus petite que la taille du tuyau de la vanne, ce qui a pour conséquence que la zone d'écoulement est plus petite que le tuyau. Comme le débit reste constant et est égal à la surface d'écoulement (A) multipliée par la vitesse (V), A1V1 = A2V2, la vitesse augmente avec la réduction de la surface d'écoulement.

Une vanne à bille en titane à orifice en V possède une bille ou un siège en forme de V. Cela permet d'ouvrir et de fermer l'orifice de manière plus contrôlée, avec une caractéristique de débit plus linéaire. Cela permet d'ouvrir et de fermer l'orifice de manière plus contrôlée, avec une caractéristique de débit plus linéaire. Lorsque le robinet est en position fermée et que l'ouverture commence, la petite extrémité du "v" est ouverte en premier, ce qui permet un contrôle stable du débit pendant cette phase. Ce type de conception nécessite une construction généralement plus robuste en raison des vitesses plus élevées des fluides, qui pourraient endommager une vanne standard.

Un robinet à boisseau sphérique en titane à tourillon dispose d'un ancrage mécanique supplémentaire du boisseau en haut et en bas, ce qui convient aux robinets plus grands et à pression plus élevée (par exemple, plus de 10 cm et 40 bars).

Remplissage des cavités de la vanne à bille en titane. De nombreuses industries rencontrent des problèmes de résidus dans les robinets à tournant sphérique en titane. Lorsque le fluide est destiné à la consommation humaine, les résidus peuvent également constituer un risque pour la santé, et comme le fluide change de temps en temps, la contamination d'un fluide par un autre peut se produire. Les résidus sont dus au fait qu'en position semi-ouverte du robinet à bille en titane, un espace est créé entre l'alésage de la bille et le corps, dans lequel le fluide peut être piégé. Pour éviter que le fluide ne pénètre dans cette cavité, celle-ci doit être bouchée, ce qui peut être fait en prolongeant les sièges de manière à ce qu'ils soient toujours en contact avec la bille. Ce type de vanne à bille en titane est connu sous le nom de vanne à bille en titane à remplissage de cavité.

Les robinets à tournant sphérique en titane peuvent également être fabriqués dans une conception à trois ou quatre voies. Ces modèles sont généralement en forme de L ou de T avec un trou au milieu. Ces vannes sont utilisées pour dévier le flux vers plusieurs ports en même temps.