فهرست مطالب

شیر توپی با بال ولو یکی از شیر های پرکاربرد در صنعت است که انواع مختلفی دارد. در این مقاله در این باره صحبت شده است.

شیر توپی چیست؟

شیر توپی یا بال ولو ( ball valve ) نوعی شیر قطع کننده با چرخش یک چهارم است که جریان مایع یا گاز را با استفاده از یک توپی دوار کنترل می کند. در شیرهای توپی از دسته آچار برای تغییر وضعیت یا کنترل جریان استفاده می شود. چرخش آچار ۹۰ درجه ای دریچه را باز یا بسته می کند. 

هنگامی که سوراخ توپ با جهت جریان سیال همسو باشد، باز است و هنگامی که توسط دسته ۹۰ درجه چرخانده می شود، بسته می شود. این دسته در حالت باز موازی با جریان مستقیم قرار می گیرد و در صورت بسته شدن عمود بر آن قرار دارد و باعث می شود تا وضعیت شیر به راحتی قابل تشخیص باشد.

شیرهای توپی با عمر نسبتاً طولانی خود شناخته می شوند و یک سیستم کنترل قابل اعتماد را در طول عمر خود ارائه می دهند؛ حتی اگر از آن برای مدت زمان طولانی استفاده نشود. 

در نتیجه به طور معمول این شیر ها به عنوان یک شیر قطع کننده جریان، بیشتر از شیرهای دروازه ای (Gate Valve) یا شیرهای کروی (Globe Valve) محبوبیت دارند. 

علاوه بر این، شیر توپی در برابر محیط های آلوده بیشتر از بسیاری از انواع شیرها مقاومت نشان می دهند. شیرهای توپی را می توان به صورت دستی، الکتریکی یا پنوماتیک هدایت کرد.

عملکرد شیر توپی چگونه است؟

بال ولو از یک توپی توخالی، یک محفظه سوراخ دار و محوری از آن برای کنترل جریان استفاده می شود، تشکیل شده اند. دسته شیر به وسیله ی چرخ دنده هدایت می شود؛ این دسته توپ را به چرخش حول محوری عمود بر جریان هدایت می کند. هنگامی که سوراخ توپ مطابق با جریان باشد، شیر باز است و هنگامی که توپی ۹۰ درجه توسط دسته چرخانده می شود، عمود بر جریان قرار گرفته و شیر بسته می شود.

یکی از عیوب شیرهای توپی این است که هنگامی که این شیر ها در حفره مرکزی خود آب را در حالت بسته نکه می دارند در صورت یخ زدگی، به دلیل انبساطی که هنگام تشکیل یخ رخ می دهد، ممکن است کناره ها محفظه ترک بخورند. در این شرایط معمولا از برخی از ابزارهای عایق بندی یا نوارهای حرارتی برای جلوگیری از آسیب دیدن محفظه ی اصلی شیر استفاده می شود.

انواع شیر توپی

شیر توپی بر اساس ویژگی هایی که دارند به دسته های گوناگونی تقسیم بندی می شوند که در این مقاله به آن ها اشاره می کنیم.

الف) انواع شیرهای توپی بر اساس محفظه شیر:

مونتاژ محفظه شیر را می توان به چند طرح متداول که در ادامه شرح داده می شود، تقسیم کرد. تفاوت این طرح ها در نحوه مونتاژ قطعات شیر است که این موضوع در روش های نگهداری یا تعمیر شیر تأثیر می گذارد. توجه داشته باشید عملکرد شیرها با هر نوع محفظه ای، یکسان است.

۱- شیرهای توپی یکپارچه

شیرهای توپی یکپارچه دارای بدنه ی ریخته گری شده هستند که خطر نشت را کاهش می دهند. این گروه از شیرها ارزان ترین نوع شیرهای توپی هستند. این شیرآلات را نمی توان برای تمیز کردن یا هر کار دیگری باز کرد. از این شیرها به طور کلی در کاربردهای کمی استفاده می شود.

شیر توپی یکپارچه

۲- شیر توپی دو تکه

شیرهای توپی دو تکه همانطور که از اسم آن ها پیداست، از دو قطعه تشکیل شده اند؛ یک قطعه دارای یک انتها برای اتصال و بدنه است و قطعه دوم که در قطعه اول قرار می گیرد و انتهای دیگر جهت اتصال را شامل می شود. 

این گروه از شیر ها را می توان برای تمیز کردن، سرویس و بازرسی جدا کرد. برای این کار شیر باید کاملاً از لوله خارج شود تا دو قسمت از هم جدا شوند. شیرهای توپی دو تکه به طور کلی خیلی کمتر از شیرهای یکپارچه مشکل پیدا می کنند و معمولاً قابل تعمیر هستند.

۳- شیرهای توپی سه تکه

اجزای شیرهای توپی سه سکه عبارتند از: دو کلاهک انتهایی و یک بدنه. هر سه قطعه توسط اتصالات پیچ و مهره به هم متصل می شوند. طراحی سه تکه اجازه می دهد قسمت مرکزی شیر شامل توپ، بدنه و رینگ ها به راحتی از خط لوله خارج شوند. 

این قابلیت، تمیز کردن رسوبات ته نشین شده در شیر را کار آمد تر می کند، جایگزینی رینگ ها و سایر قسمت ها را راحت تر می کند و همچنین از بین بردن خراش های کوچک روی توپ را بدون نیاز به برداشتن شیر از لوله امکان پذیر می سازد. 

مزیت اصلی این گروه در این است که می توان شیر را بدون برداشتن کل شیر از خط لوله، سرویس کرد. این شیرها معمولاً در مقایسه با انواع دیگر گران هستند.

شیر توپی 3 تکه

۴- شیرهای توپی تاپ انتری یا ورودی از بالا (Top Entry)

شیرهای توپی تاپ انتری شیرهایی فولادی هستند که توپ آن ها را از قسمت بالایی متصل می کنند. ورودی تعبیه شده در بالای بدنه، امکان دسترسی به توپ و غلاف آب بندی را برای تعمیر و نگهداری بدون نیاز به برداشتن شیر فراهم می کند. 

به همین دلیل این گروه از شیرهای توپی برای کارهایی با حجم بالا ترجیح داده می شوند. شیرهای توپی تاپ انتری معمولاً از فولاد و با ریخته گری ساخته می شوند. از مزایای شیرهای توپی ورودی می توان به نحوه ی ساخت آن اشاره کرد که حداقل رشته اتصالات را دارد و مسیر نشت احتمالی سیال را به حداقل می رساند.

۵- شیر توپی ساید انتری یا ورودی از کنار (Side Entry)

شیرهای توپی با ورودی جانبی (ساید انتری)، شیرهایی هستند که توپی آن ها را از قسمت کناری کار می گذارند. این شیرها معمولاً در انواع دو تکه یا سه تکه ساخته می شود. 

هر قسمت از بدنه شیر درست مانند اتصال دو قطعه فلنج، توسط پیچ و مهره انجام می شود. شیرهای توپی ساید انتری نیز معمولاً از فولاد ساخته می شوند. هر قطعه از بدنه شیر ساخته شده و سپس با هم مونتاژ می شود. این نوع ساخت در شیرآلات، نقص ناشی از ریخته گری دریچه های را به حداقل می رساند.

شیر توپی با ورودی از کنار

۶- شیرهای توپی تمام جوشی (Fully Welded Body)

شیرهای توپی جوش داده شده، شیرهایی هستند که کاملاً به صورت جوشکاری شده مونتاژ می شوند تا آن مقدار اندک نشتی که از طریق اتصالات پیچ و مهره رخ می دهد، نیز پیش نیاید. 

این شیرهای توپی جوش داده شده معمولاً در کاربری های مخصوص زیرزمین یا مدفون در زمین که نگهداری و سرویس مداوم آن ها مسیر نیست و انتظار کارایی بالا و طولانی مدت از آن ها می رود، کاربرد دارند. کاربری هایی مانند انتقال گاز، کاربردهای زیر دریا و … .

ب) انواع شیرهای توپی بر اساس طراحی و مهار توپ:

۷- شیر توپی شناور (Floating Ball Valve)

در شیرهای توپی شناور، توپ در سیال معلق شده و توسط دو حلقه آب بندی در جای خود قرار می گیرد. این توپ توسط رینگ های آب بندی شیر پشتیبانی می شود و در جهت جانبی آزاد است. 

فشار مایعاتی که بر روی توپ وارد می شود، توپ را به سمت حلقه های آب بندی سوق می دهد و آن را در جای خود محکم می کند. اکثر شیرهای توپی دارای توپ شناور هستند.

شیرهای توپی شناور به طور گسترده ای در شرایط فشار متوسط و کم استفاده می شوند. تحت تأثیر فشار متوسط، توپ کروی می تواند جابجایی خاصی ایجاد کرده و محکم بر روی سطح آب بندی در خروجی فشار داده شود. 

با این کار می توان از مهر و موم کامل خروجی اطمینان پیدا کرد. شیر توپی شناور دارای ساختاری ساده و آب بندی خوب است، اما همه بار سیالی که توسط توپ جابه­جا می شود، به حلقه های آب بندی منتقل می شود. بنابراین بررسی این مورد که آیا مواد اولیه ای که حلقه های آب بندی از آن ساخته شده اند می تواند بار سیال جاری را تحمل کند یا خیر.

شیر توپی شناور

۸- شیر های توپی ترینوین (Trunnion Ball Valve)

در شیر توپی ترینوین یا ترونیون، توپ در یک موقعیت ثابت می چرخد. توپ نمی تواند در جهت جانبی حرکت کند؛ زیرا توسط دو شافت که در بالا و پایین توپ تعبیه شده اند، نگه داشته شده است. شیر با فشار سیال و فشار آوردن به حلقه آب بندی، آب بندی لازم را ایجاد می کند. 

در این گروه از شیر ها بدنه فشار جریان را جذب می کند؛ بنابراین تماس بین توپ و حلقه آب بندی زیاد تحت فشار نیست و به طور کلی کارکرد آن را آسان تر و روان تر از شیر توپی شناور می کند.

۹- شیر توپی اربیت یا مداری ( Orbit Ball Valve )

شیر توپی مداری از یک حرکت چرخشی و وجود دندانه برای ایجاد آب بندی استفاده می کند. عملیات نیاز به چندین چرخش چرخ دستی دارد. با وجود شیر در حالت باز ، چرخش عقربه های ساعت چرخ دستی باعث چرخش توپ در جهت عقربه های ساعت می شود تا جایی که درگاه از طریق توپ عمود بر جریان باشد.

توپ توسط ساقه دور از نشیمنگاه نگه داشته می شود تا از سایش جلوگیری شود. چند چرخش آخر چرخ دستی باعث می شود که سطح دندانه های روی ساقه با یک سطح منطبق در توپ تماس پیدا کند تا توپ را به مهر و موم محکم به سمت صندلی تحمیل کند.

شیر توپی اربیت یا orbit 

ج) انواع شیرهای توپی بر اساس اندازه بور (اندازه سوراخ بال):

۱۰- شیر های توپی فول بور (Full Bore)

در شیرهای با سوراخ کامل یا فول بور، قطر بور تقریبا با قطر لوله برابر است. این دسته از شیرها فشار سیستم را به طرز چشم گیری کاهش می دهند. مزیت این مدل از شیرها این است که هیچگونه اصطکاک اضافی وجود ندارد و سیستم به راحتی تمیز می شود. 

مزیت بازرسی بدون جداسازی قطعات و بدون توقف کل سیستم در کارهای بزرگ نیز قابل چشم پوشی نیست. اما تنها نکته منفی در شیر توپی فول بور این است که توپ و محفظه مقداری بزرگتر از شیرهای توپی مدل ردیوس بور (Reduced Bore) هستند؛ بنابراین هزینه این گونه شیرها کمی بیشتر است.

۱۱- شیر توپی ردیوس بور (Reduced Bore)

بیشتر شیر های توپی در این دسته بوده و دارای یک ردیوس بور (کاهنده) هستند که به طور کلی یک یا دو سایز از لوله کوچکتر هستند. در نتیجه این شیر توپی اصطکاک اندکی را در سیستم تولید می کند. البته مقدار این اتلاف انرژی در مقایسه با انواع دیگر شیرآلات نسبتاً ناچیز است. شیرهای توپی یک تکه تقریباً در اکثر موارد در این گروه قرار دارند.

شیر توپی ردیوس بور (Reduced Bore)

۱۲- شیر توپی V-Port

در شیرهای توپی V-Port، سوراخ توپی و رینگ آب بندی شیر دارای یک سطح مقطع «V» شکل هستند. در نتیجه می توان با چرخش توپ دقیق تر میزان جریان مورد نظر را کنترل کرد. به دلیل سرعت بیشتر مایعات در این گروه از شیرهای توپی، این احتمال وجود دارد که به شیر آسیب وارد شود؛ در نتیجه این نوع طراحی به طور کلی به ساختار قوی تری نیاز دارد.

د) شیر های کمتر متداول:

۱۳- شیر های توپی پر کننده حفره ( Cavity Filler )

شیر های توپی پر شده با حفره دارای طراحی حلقه آب بندی مخصوصی هستند که شکاف موجود در اطراف توپ را پر می کند و با افزایش زمان احتمال ایجاد آلودگی را از بین می برد. این شیرها عملکرد عالی در سیالات شامل دارو، مواد غذایی و آشامیدنی، گاز فرآوری شده و سایر سیستم های بهداشتی را ارائه می دهد.

شیرهای توپی معمولی اجازه می دهد تا محیط و مایعات مایع در حفره داخلی بدنه به دام بیفتند، که با این عمل تمیز کردن آن تقریباً غیرممکن است و می تواند منجر به آسیب به سطح آب بندی و حتی مسدود شدن عملکرد شیر شود.

این مسئله به ویژه یک مشکل مکرر و شدید در فرآوری محصولات از مونومرهای واکنشی مانند استایرن و بوتادین گرفته تا نشاسته و دوغاب است که تمایل به پلیمری شدن یا تخمیر درون حفره های داخل دریچه ها دارند.

شیر توپی پر کننده حفره ( Cavity Filler )

۱۴- شیرهای توپی دریچه ای

شیر های توپی دریچه ای تقریباً شبیه شیرهای توپی استاندارد در هنگام طراحی هستند. تفاوت اصلی این است که درگاه خروجی در موقعیت بسته به محیط منفذ می شود. این امر با ایجاد یک سوراخ کوچک که در توپ و بدنه شیر وجود دارد، حاصل می شود.

با بسته شدن شیر، سوراخ ها با درگاه خروجی قرار می گیرند و فشار را پخش می کنند. این امر به ویژه در سیستم های هوای فشرده که فشرده سازی، فضای کار ایمن تری را فراهم می کند بسیار مفید است.

۱۵- شیر چند منظوره توپی

از شیرهای چند منظوره یا Multiport Ball valve می توان برای مخلوط کردن و انحراف سیالات استفاده کرد. شیرهای توپی برای متناسب سازی در نظر گرفته نشده اند. یک سوپاپ توپی چند پورت می تواند جریان کامل را از ورودی به یکی از دو یا چند اتصال خروجی هدایت کند. برعکس یک دریچه می تواند جریان از دو یا چند ورودی را بپذیرد و آنها را به یک خروجی هدایت کند.

شیرهای چند منظوره یا Multiport Ball valve

مزایای شیر های توپی

این شیر ها در بعضی از موارد مزایای بیشتری نسبت به شیر های دیگر دارند که این مزایا عبارتند از:

معایب شیرهای توپی

همانند مزایا، قطعا این شیر ها دارای معایبی هستند که در زیر به آن پرداخته شده است. این معایب عبارتند از:

قیمت شیر توپی

قیمت شیر توپی به عوامل مختلفی بستگی دارد و بنابر کاتالوگ آن قیمت گزاری می شوند.

پترویار معرفی و مشاوره محصولات و خدمات صنعتی

اشتراک گذاری

اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در email

محبوب‌ترین پست‌ها

استفاده از روش تصفیه آب RO یا همان اسمز معکوس یکی از پرطرفدارترین دستگاه ها در حوزه ی تصفیه ی آب و فاضلاب می…
فیلتر شنی فایبرگلاس یکی از پرکاربرد ترین فیلتر ها هستند که در ادامه توضیحات مختصری درباره ی آن داده می شود. نحوه عملکرد فیلتر…
سختی گیر رزینی آب یکی از پر مصرف ترین وسایل در حوزه ی تصفیه آب می باشد که وجود آن در صورت سختی آب…