شیر توپی، که به عنوان بال ولو نیز شناخته می‌شود، یکی از پیشرفته‌ترین انواع شیرآلات در صنعت به شمار می‌رود. با توجه به طراحی منحصر به فرد و کارآمد آن، که شامل یک کره فلزی به عنوان مجرابند می‌باشد، این شیرها به طور گسترده‌ای در سیستم‌های پیچیده کنترل فشار به کار برده می‌شوند. جالب است بدانید که جنس توپی این شیرها اغلب از فولاد ضدزنگ ساخته می‌شود، مخصوصاً در مواردی که بدون روکش هستند، تا از مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش برخوردار باشند.

نشیمنگاه‌های نرم این شیرها، که معمولاً از تفلون ساخته می‌شوند، به آب‌بندی مطلوب و کاهش اصطکاک کمک شایانی می‌کنند. این ویژگی، به همراه عمر طولانی و کارایی بالا در باز و بسته کردن، شیر توپی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مهندسین و طراحان سیستم‌های صنعتی تبدیل کرده است.

شیر توپی، که به نام “بال ولو” نیز شناخته می‌شود، یک نوع شیر صنعتی است که برای کنترل جریان سیالات در لوله‌کشی‌ها به کار می‌رود. ویژگی اصلی این شیر، وجود یک توپ یا کره فلزی در مرکز آن است که حفره‌ای در میانه دارد. با چرخاندن دسته یا اهرم شیر، توپی شیر به گونه‌ای می‌چرخد که حفره در مسیر جریان سیال قرار گرفته و اجازه عبور یا قطع جریان سیال را می‌دهد.

ماده‌ای که برای ساخت توپی شیرها استفاده می‌شود معمولاً فولاد ضدزنگ است، بویژه در مواردی که شیر بدون روکش است. این امر به شیر کمک می‌کند تا در برابر خوردگی و فرسایش مقاوم باشد. نشیمنگاه شیرهای توپی اغلب از مواد نرم‌تری مانند تفلون ساخته می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که آب‌بندی کامل و با کیفیت بالا وجود داشته باشد.

شیرهای توپی به دلیل کارایی بالا، نگهداری آسان و دقت بالا در کنترل جریان، به‌خصوص در فشارهای بالا، در بسیاری از صنایع از جمله نفت، گاز، و پتروشیمی استفاده می‌شوند. این شیرها می‌توانند در انواع مختلف سایز و فشار ساخته شوند تا برای کاربردهای گوناگون مناسب باشند.

شیر توپی (Ball valve) یک نوع شیر ربع-گرد است که عضو مسدودکننده جریان آن به صورت یک کره سوراخ دار طراحی شده است. این کره حول یک محور عمودی نسبت به جهت جریان سیال می‌چرخد. هنگامی که سوراخ کره در راستای جریان قرار می‌گیرد، شیر باز بوده و اجازه عبور سیال را می‌دهد، و زمانی که سوراخ کره عمود بر جهت جریان قرار می‌گیرد، شیر بسته شده و جریان سیال متوقف می‌شود.

این شیرها بسیار بادوام و قابل اطمینان هستند و حتی پس از دوره‌های طولانی بدون استفاده، عملکرد خوبی دارند. بنابراین، در بسیاری از کاربردها نسبت به شیرهای دروازه‌ای و کروی ترجیح داده می‌شوند. شیرهای توپی به دلیل خواص برجسته‌شان در کاربردهای صنعتی متنوع استفاده می‌شوند و برای فشارهای تا ۱۰۰۰ بار و دماهای تا ۴۰۰ درجه سلسیوس مناسب هستند. یکی از معایب آن‌ها این است که ممکن است سیال در محفظه میانی به دام بیفتد که می‌تواند در شرایط یخبندان باعث ترک خوردن بدنه شود.

 

در کاربردهای کرایوژنیک و مواردی که احتمال انبساط گاز در محفظه میانی وجود دارد، یک سوراخ ونت (تخلیه هوا) بر روی بدنه تعبیه می‌شود. استفاده طولانی‌مدت از این شیرها برای کنترل دقیق جریان مناسب نیست، چرا که می‌تواند باعث خوردگی توپی و ایجاد نشتی داخلی شود.

علاوه بر این، شیرهای توپی در چندین نوع بدنه مختلف موجود هستند، از جمله بدنه یک تکه، سه تکه، بدنه چند تکه، ورود از بالا و بدنه جوشی. هر یک از این انواع دارای ویژگی‌ها و مزایای خاص خود هستند. همچنین، بر اساس نحوه مهار کردن توپی درون بدنه، به دو دسته‌ی اصلی Floating Ball و Trunnion Mounted تقسیم می‌شوند. این دو نوع برای فشارهای کاری متفاوتی طراحی شده‌اند و ویژگی‌های خاص خود را دارند.

شیر توپی چیست؟

شیر توپی (Ball Valve) یکی از انواع شیرآلات صنعتی است که در خطوط انتقال سیال برای قطع و وصل کردن جریان سیال به کار می‌رود. این شیر از یک کره داخلی با یک سوراخ ساخته شده است که با چرخاندن دسته یا فلکه به اندازه ۹۰ درجه چرخیده و اجازه عبور سیال را می‌دهد. شیر وقتی باز است که سوراخ کره در جهت جریان باشد و بسته است وقتی عمود بر جریان قرار گیرد.

تفاوت اصلی شیر توپی با سایر شیرآلات صنعتی

تفاوت اصلی شیر توپی با سایر شیرآلات در نحوه کارکرد آن است. در شیر توپی، مجرای عبور سیال به اندازه ربع دایره می‌چرخد و جلوی عبور سیال را می‌گیرد، که این باعث استحکام و مقاومت بیشتر این نوع شیر می‌شود. به این نوع شیرها ربع گرد (Quarter-Turn) نیز گفته می‌شود.

ایراد اصلی شیر توپی

مهم‌ترین ایراد شیر توپی مربوط به محبوس شدن سیال در محفظه میانی است. این امر می‌تواند در فصول سرد باعث یخ زدن و ترک خوردن شیر شود و همچنین محبوس شدن گاز نیز خطرناک است. به همین دلیل، معمولاً در قسمت بالایی شیرهای توپی یک هواکش (Vent) نصب می‌شود.

از شیر توپی در چه مواردی نمی‌توان استفاده کرد؟

شیرهای توپی برای کنترل دقیق جریان بلندمدت مناسب نیستند. آن‌ها بیشتر برای باز یا بسته کردن جریان استفاده می‌شوند و در حالت نیمه باز، اصطکاک زیاد بین سیال و کره داخلی می‌تواند باعث نشتی و کاهش کارایی شیر شود.

 

 

 

 

انواع شیر توپی

شیرهای توپی با توجه به نیاز و شرایط کاری در انواع مختلفی وجود دارند:

شیر چندتکه (Split Body Valve)

این شیرها آسان مونتاژ و دمونتاژ می‌شوند و برای سرویس و نگهداری بسیار مناسب هستند.

شیر یکپارچه (Welded Body Valve)

شیر توپی یکپارچه دارای استحکام بالا است اما تعمیر آن دشوار است. این شیرها برای استفاده در خطوط انتقال زیرزمینی مناسب هستند.

شیر شناور (Floating Ball Valve)

شیر توپی شناور برای فشار کاری پایین مناسب است، که کره آن از بالا به نشیمنگاه متصل شده و از پایین توسط جریان سیال جابجا می‌شود.

شیر ترونیون (Trunnion Valve)

شیرهای توپی ترونیون برای فشارهای کاری بالا مناسب هستند و دارای آب بندی خوبی هستند.

جنس شیر توپی

شیرهای توپی ممکن است از مواد مختلفی ساخته شوند، مانند فولاد ضدزنگ، برنج، برنز، و PVC. هر ماده ویژگی‌های خاص خود را دارد و بر اساس نیاز استفاده می‌شود.

شیر توپی یا Ball Valve، نوعی شیر صنعتی است که برای کنترل جریان، به خصوص قطع و وصل کامل جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرها در مواردی مانند لوله‌کشی گاز فشار ضعیف و لوله‌کشی آب سرد و گرم به کار می‌روند. جریان مایع یا سیال از بین سوراخ کره داخلی که در ساختار شیر تعبیه شده، عبور می‌کند. چرخش ۹۰ درجه‌ای دسته شیر برای باز یا بسته کردن آن کافی است.

شیر توپی در انواع پلیمری و آلیاژ برنجی و در سایزهای مختلف تولید می‌شود. نوع پلیمری آن برای سیستم‌های کشاورزی و آبیاری کاربرد فراوانی دارد و در اندازه‌های ۰.۵ تا ۴ اینچ عرضه می‌شود. شیر توپی پلیمری به خاطر اتصال سریع و مطلوب با اتصالات و لوله‌های پلیمری، برای استفاده در آبیاری بارانی، قطره‌ای و خطوط لوله سیستم‌های انتقال آب مناسب است.

مزایای استفاده از شیر توپی شامل قیمت مقرون‌به‌صرفه، انجام سریع و مطلوب عملیات باز و بسته شدن جریان سیال، ساختمان فشرده، وزن کم، و هزینه تعمیر و نگهداری پایین می‌باشد. افت فشار در شیرهای توپی به دلیل مستقیم بودن جریان و هم‌قطر بودن با خطوط لوله، بسیار ناچیز است.

 

شیر توپی در انواع مختلفی تولید می‌شود که شامل ورود از بالا، بدنه چند تکه، ورود از پایین و تمام جوش است. هر کدام از این انواع مزایای خاص خود را دارند. به عنوان مثال، شیرهای بدنه چند تکه به راحتی قابل بازرسی هستند و شیرهای جوشی برای استفاده در خطوط داخل خاک و خطوط دریایی مناسب هستند.

شیر توپی در صنایع مختلف مانند هیدرولیک، الکتریک، خودروسازی، صنعت چاپ، نفت خام، گاز طبیعی، پالایشگاه‌ها، و خطوط تغذیه گاز کاربرد دارد. هنگام خرید شیر توپی، مواردی مانند ساختار داخلی، متریال، جنس بدنه، تعداد پورت‌ها و مجراها، دما، فشار و سایز شیر باید مد نظر قرار گیرد.

شیر توپی یکی از انواع مهم شیرآلات صنعتی است که در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی برای انسداد و تنظیم جریان سیالات مانند نفت، گاز، بخار و غیره استفاده می‌شود.

مزایای شیر توپی (Ball Valve):

• باز و بسته شدن سریع امکان باز یا بسته شدن شیر با یک حرکت چرخشی 90 درجه.
• ساختار محکم: شیر توپی دارای ساختار بسیار محکمی است و نیاز به نیروی گشتاوری بالا ندارد.
• طراحی متراکم و کم حجم: این شیرها در مقایسه با سایر انواع شیرها مانند شیرهای دروازه‌ای (Gate Valve) فضای کمتری اشغال می‌کنند.

معایب شیر توپی:

• قابلیت تنظیم و کنترل ضعیف: شیر توپی بیشتر برای قطع کامل جریان طراحی شده و برای تنظیم دقیق جریان مناسب نیست.
• محدودیت در عبور مخلوط مایع و جامد: تجمع ذرات معلق در حفره‌های کنار توپ و سیت می‌تواند باعث نشتی شیر شود.
• تمیز کردن دشوار: بسته به طراحی، برخی از شیرهای توپی ممکن است تمیز کردن آن‌ها دشوار باشد.

کاربرد شیر توپی:

• انواع مختلف: شیرهای توپی بسته به نیاز می‌توانند از نوع فلوتینگ (Floating)، ترونیون (Trunnion)، و دابل بلک اند بلید (Double Block and Bleed) باشند.
• طراحی: دارای طراحی‌های مختلف از جمله ورودی جانبی (Side Entry) و ورودی بالایی (Top Entry).
• مواد سازنده: می‌تواند از مواد مختلفی مانند فولاد ضدزنگ، برنج، پلیمر و غیره ساخته شده باشد.
• اندازه و مشخصات: متناسب با کاربرد صنعتی مورد نظر در اندازه‌ها و مشخصات متنوعی ساخته می‌شوند.

چگونگی کارکرد شیر توپی:

شیر توپی با چرخش توپ درونی که دارای یک مجرای عبور سیال است، کار می‌کند. وقتی مجرا با انتهای شیر هم‌تراز باشد، جریان آزادانه عبور می‌کند و در وضعیت عمود بر انتهای دستگاه، جریان کاملاً قطع می‌شود.

 

مقایسه شیر توپی با سایر شیرآلات:

• در مقایسه با شیر دروازه‌ای: شیر توپی از توپ کروی برای باز و بسته کردن جریان استفاده می‌کند، در حالی که شیر دروازه‌ای از دیسکی استفاده می‌کند که بر روی سیت قرار می‌گیرد.
• در مقایسه با شیر گلوب: شیر توپی برای کنترل دقیق جریان به اندازه شیر گلوب مناسب نیست.

انواع شیر توپی:

• فلوتینگ (Floating) مناسب برای فشار کاری پایین و اندازه‌های کوچکتر.
• ترونیون (Trunnion) مناسب برای فشارهای کاری بالا و اندازه‌های بزرگ.
• دابل بلک اند بلید (Double Block and Bleed) دارای قابلیت انسداد و تخلیه مضاعف.

شیر توپی با توجه به کاربردهای متنوع و انواع طراحی‌ها و مشخصاتش، یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی محسوب می‌شود. شیر توپی یک نوع شیر پلاگین است که با استفاده از یک توپ توخالی و سوراخ‌دار برای کنترل جریان عمل می‌کند. وقتی سوراخ توپ در راستای جریان قرار دارد، شیر باز است و با چرخش 90 درجه توسط دسته سوپاپ، بسته می‌شود. این شیرها به راحتی قابل شناسایی هستند چرا که در حالت باز، دسته آن هم‌راستا با جریان و در حالت بسته عمود بر آن قرار می‌گیرد.

مزایای شیر توپی (Ball Valve)

• باز و بسته شدن سریع: با یک حرکت چرخشی 90 درجه.
• ساختار محکم: بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا.
• طراحی متراکم و کم حجم: در مقایسه با شیرهای دروازه‌ای (Gate Valve).

معایب شیر توپی

• قابلیت تنظیم و کنترل ضعیف: برای قطع کامل جریان طراحی شده و برای تعدیل دقیق جریان مناسب نیست.
• محدودیت در استفاده با مایعات دارای ذرات جامد: تجمع ذرات می‌تواند باعث نشتی شود.
• تمیز کردن دشوار: به خصوص در طراحی‌هایی که ورودی از بالا ندارند.

انواع شیر توپی

• شیر توپی شناور (Floating Ball Valve) توپ در بدنه شیر شناور است.
• شیر توپی نصب شده بر ترانیون (Trunnion Mounted Ball Valve) کاهش گشتاور و مناسب برای فشارهای بالا.
• شیر توپی سه راه (3 Way Ball Valve) برای تغییر جهت جریان.
• شیر توپی با ورودی از بالا (Top Entry Ball Valve) دسترسی آسان به قطعات داخلی برای تعمیرات.
• شیر توپی با ورودی جانبی (Side Entry Ball Valve) ورودی از کنار بدنه.
• شیر توپی با بدنه سه تکه (Three-Piece Body Ball Valve) برای تسهیل در نگهداری و تعمیر.

 

کاربرد شیر توپی

شیر توپی در سیستم‌های مختلف از جمله هوا، گاز، بخار و هیدروکربن‌ها به کار می‌رود. به ویژه در صنایعی که نیاز به کنترل دقیق جریان نیست، مانند سیستم‌های پایپینگ، استفاده می‌شود.

مزایا و معایب در کاربردهای مختلف

این شیرها دارای مزایایی مانند آب‌بندی مطمئن، کاربرد آسان و باز و بسته شدن سریع هستند. اما نمی‌توانند در سیستم‌هایی که نیاز به کنترل دقیق جریان دارند یا جریانات دارای ذرات جامد هستند، استفاده شوند.

نکات انتخاب شیر توپی

هنگام انتخاب شیر توپی، فاکتورهایی مانند نوع سیال، فشار و دمای کاری، اندازه و نوع اتصالات لوله، و نیازهای خاص عملیاتی باید در نظر گرفته شوند.

Jabari#402!23