شیر توپی (Ball Valve) چیست؟

شیر توپی یک شیر با حرکت چرخشی است که از یک دیسک توپی شکل برای قطع و وصل کردن و تنظیم جریان استفاده می­کند. این دیسک توپی شکل در حقیقت جسمی کروی است که یک سوراخ در آن ایجاد شده است و در حالت باز بودن شیر جریان از این سوراخ عبور می­کند. این شیرها به طور گسترده در صنایع نفت وگاز و مصارف خانگی و سیستم­های آب و فاضلاب کاربرد دارند.

زمانی که شیر می­خواهد در حالت باز قرار گیرد، توپی می­چرخد و در حالتی قرار می­گیرد که سوراخ درون توپی با مسیر ورودی شیر و خروجی جریان از شیر در یک خط قرار گیرد و سیال از آن عبور کند. همچنین زمانی که شیر می­خواهد بسته شود، توپی چرخیده و سوراخ آن در جهت عمود بر جریان سیال قرار می­گیرد و مسیر جریان قطع می­شود.

بیشتر عملگرهای (اکچویتور­ها) شیرهای توپی از نوع سریع العمل هستند و با یک چرخش 90˚ در اهرم شیر، شیر از حالت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز تغییر می­کند. در شیرهای توپی با سایز بزرگ که نیاز به گشتاور بالایی برای باز و بسته کردن شیر دارند عملگر به یک چرخنده خورشیدی متصل می­شود. در شیرهای توپی با اهرم دستی زمانی که اهرم با محور شیر هم­جهت می­شود شیر باز است و زمانی که اهرم در جهت عمود بر محور شیر قرار می­گیرد شیر بسته می­باشد. اجزای شیر را میتوانیددر مقاله شیر و اجزای سازنده آن مطالعه نمایید.

مقطع شیر توپی - Ball Valve
شیر توپی – Ball Valve
مقطع شیر توپی - Ball Valve
مقطع شیر توپی – Ball Valve

مزایا و معایب شیر توپی (Ball Valve)

مزایای شیر توپی نسبت به سایر شیرها

  • هزینه‌­ی ساخت و تعمیر ونگه­داری شیر توپی کم است.
  • عملکرد این شیر سریع است و با یک حرکت 90˚ در اهرم و با گشتاوری نسبتاً کم، شیر کاملاً باز و بسته می­‌شود.
  • ساختار متراکم و محکمی دارد و آب بندی آن خوب است.
  • نیاز به روانکاری ندارد.

معایب شیر توپی

  • ‌اکثر شیرهای توپی اگر در حالت نیمه باز باشند جریان مغشوش به وجود آمده و اگر برای مدت طولانی در این حالت قرار گیرند نشیمنگاه و توپی درون آن­ها آسیب می­‌بیند.
  • هنگام بسته شدن شیر مقدار کمی از سیال در محفظه­‌ی درون سوراخ آن باقی می‌­ماند که می­تواند باعث خوردگی و فرسایش توپی شود.
  • دوغاب ها و سیالات حاوی ذرات جامد برای عبور از این شیر مناسب نیستند؛ زیرا درون دریچه‌­ی توپی رسوب می­‌کنند و عملکرد شیر دچار اختلال می­شود.

جنس شیر توپی (Ball Valve)

توپی و بدنه­ی این شیرها معمولاً از جنس فلزاتی چون فولاد ضد زنگ یا کربن استیل می­باشد. نشیمنگاه شیر توپی معمولاً از جنس الاستومر است و همچنین انواع پلاستیکی شیرهای توپی هم موجود می‌­باشد. مواد پرکاربرد در ساخت نشیمنگاه ارتجاعی برای شیرهای توپی عبارتند از: تفلون (TFE) ، Buna-N ، Neoprene و یا ترکیبی از این مواد. به دلیل استفاده از مواد الاستومر در نشیمنگاه، شیر توپی نمی‌­تواند در دماهای بالا استفاده شود.

انواع شیر توپی (Ball Valve Types)

شیرهای توپی از لحاظ ساختار بدنه و نوع و جایگیری توپی به چند دسته‌­ی مختلف تقسیم می­شوند.

انواع شیرهای توپی از  لحاظ ساختار بدنه

شیرهای توپی از لحاظ ساختار بدنه دارای انواع یک تکه، دو تکه و سه تکه هستند. مدل یک تکه ساختمان ساده­‌تری دارد و ارزان تر است؛ اما به­‌علت یک تکه بودن تعمیر آن دشوار بوده و نمی­‌توان توپی را از آن خارج نمود و تعمیر یا تعویض کرد. شیرهای دو تکه و سه تکه دارای قسمت­های مختلفی هستند که با اتصال پیچ، جوش یا فلنج به هم متصل شده‌­اند. شیرهای دو یا سه تکه نسبتاً گران تر بوده اما تعمیر و یا تعویض قطعات  آن­ها راحت تر بوده و برای تعمیر بخشی از آن ها لازم نیست تا شیر کاملاً از خط لوله جدا شود.

انواع شیرهای توپی از لحاظ نوع و جایگیری توپی

  • شیر توپی با توپی شناور (Floating Ball Valve) : در این نوع شیرها، توپی تقریباً به حالت شناور بوده و می­تواند درجای خود کمی حرکت داشته باشد. حرکت توپی نمی­‌تواند به سمت بالا باشد و توپی از بالا به وسیله­‌ی یک شفت در جای خود ثابت شده است. به علت فشرده شدن توپی به نشیمنگاه، استفاده از این شیر در فشارهای بالا توصیه نمی­گردد.
شیر توپی شناوری - Floating Ball Valve
شیر توپی شناوری – Floating Ball Valve
  • شیر توپی ترونیون (Trunnion Ball Valve) : در شیر توپی ترونیون بر خلاف شیر توپی شناور، توپی از تمامی جهات ثابت شده و فقط دارای حرکت چرخشی می­‌باشد. این شیرها برای مواقعی که فشار جریان بالا باشد مناسب می‌­باشند. از مزایای شیر توپی ترونیون می­توان به گشتاور عملیاتی کمتر و آب بندی بسیار خوب در فشارهای بالا و پایین و اشاره کرد.
شیر توپی ترونیون -Trunnion Ball Valve
شیر توپی ترونیون -Trunnion Ball Valve
  • شیر توپی سه راهه (Three Way Ball Valve) : شیر توپی سه راهه از لحاظ ساختار توپی با شیر دو راهه که قبلاً درباره­‌ی آن بحث شد متفاوت است. توپی این شیر دارای سه سوراخ یا دریچه روی خود بوده و قادر است جریانی را که از یک طرف وارد می­‌شود را به دو قسمت تقسیم کند. این شیرها بر خلاف شیرهای دوراهه به سه لوله متصل می­‌شوند. این شیر همچنین می­تواند دو جریان مختلف را با نسبت های دبی دلخواه باهم ترکیب کند و به عنوان یک شیر کنترلی مناسب در صنعت شناخته می­‌شود.
شیر توپی سه راهه -Three Way Ball Valve
شیر توپی سه راهه -Three Way Ball Valve
  • شیر توپی با ورودی بالایی (Top-Entry Ball Valve) : در این شیر دسترسی به توپی از قسمت بالای شیر است و نسبت به شیرهای با ورودی جانبی دسترسی راحت تری دارند. این شیرها برای مواقعی که فعالیت خط لوله بالا بوده و نیاز به تعمیرات و سرویس شیر زیاد است استفاده می­‌شوند تا با باز کردن قسمت بالایی شیر تعمیرات را انجام دهند. این شیرها همچنین به علت ساختار یکپارچه و نیاز به عملیات ریخته‌­گری در فرایند تولید از شیرهای با ورودی جانبی گرانتر هستند.
شیر توپی با ورودی بالایی - Top-Entry Ball Valve
شیر توپی با ورودی بالایی – Top-Entry Ball Valve
  • شیر توپی با ورودی جانبی (Side-Entry Ball Valve) : در این شیرها دسترسی به توپی از قسمت جانبی یا پهلوی شیر بوده و برخلاف حالت Top-Entry ساختار این شیرها یکپارچه نیست. ساخت و مونتاژ لوازم این شیرها نسبتاً ساده‌­تر است و قیمت پایین تری نسبت به شیرهای با ورودی بالا دارند.
شیر توپی با ورودی جانبی - Side-Entry Ball Valve
شیر توپی با ورودی جانبی – Side-Entry Ball Valve

جدول استانداردها شیر توپی

ISO 17292, API 6D, MSS SP-61, ANSI B16.34, BS 5351
ضد حریق: BS 6755, API 6FA, API 607
استانداردها
40 – 400 mmقطر شیر
113 barفشار کاری
جوش سوکتی Socket-weld ends ASME B16.11
پیچی Screwed-end BSPT ISO 7-1
پیچی Screwed-end NPT ASME B1.20.1
فلنجی End flange ASME B16.5 RF/FF/RTJ
Face-to-face Flanged ASME B16.10
اتصال شیر
API 598, MSS SP-61, ANSI B 16.10, API 6D, API 6A, ISO 5208استاندارد بازرسی
ASTM A216 Gr. WCB, WCB, ASTM A216 Gr. WCB,
ASTM A105, ASTM A351 Gr. CF8M, ASTM A182 Gr. F316
بدنه شیر – body
ASTM A351 Gr. CF8M, ASTM A182Gr. F316, ASTM A182 Gr. F304توپی – ball
ASTM A479 TYPE 316استم – Stem
PTFE, RPTFE, S[ecial filled PTFE, PEEK, DEVLON, NXT-70, SS316+STنشیمنگاه – Seat
بدنه: PTFE/RPTFE, Special filled PTFE, Graphite
استم: Carbon-filled PTFE, Graphite
آب بندی – packing

جمع بندی شیر توپی

شیر توپی از جمله شیرهای بسیار پرکاربرد در مصارف خانگی و صنعتی می‌­باشد. این شیرها به طور گسترده در صنایع فرایندی، نیروگاهی و آب و فاضلاب استفاده می­‌شوند. از جمله برندهای معتبر در زمینه تولید و فروش این شیرها، می­توان به شرکت ISM در آمریکا، شرکت­های ASAHI AV و NVD و HISAKA در ژاپن، شرکت Samson Ringo Valves در اسپانیا و شرکت BFE در ایتالیا اشاره کرد.

برای انتخاب شیر توپی مناسب باید به یک سری نکات توجه کرد تا شیر انتخاب شده بتواند عملکرد مورد نیاز ما را انجام دهد. به عنوان مثال اگر هدف ما تنظیم جریان باشد در کل شیر توپی شیر خیلی مناسبی برای این کار نیست و بهتر است از شیرهای دیگر مانند شیر پروانه‌­ای بهره گرفت. اما در صورت انتخاب شیر توپی اگر جریان پرفشار بود استفاده از شیر توپی ترونیون (Trunnion)  توصیه می­شود که می­تواند در فشارهای بالا عملکرد بهتری داشته و توپی و نشیمنگاه آن آسیب کمتری ببیند. اما اگر جریان کم فشار باشد شیرهای با توپی شناور (Floating) انتخاب بهتری هستند چرا که قیمت نسبتاً ارزان تری دارند.

همچنین درصورتی که بخواهیم دو جریان مختلف را با نسبت‌های مشخص باهم ترکیب کرده یا یک جریان را به دو قسمت تقسیم کنیم استفاده از شیرهای توپی سه­ راهه توصیه میگردد که این وظیفه را  به خوبی انجام می­‌دهند. اما در نهایت برای مواردی که نیاز به تعمیرات و سرویس شیر در خط لوله زیاد باشد استفاده از شیرهای با ورودی بالا (Top-Entry Ball Valves) بهتر است زیرا دسترسی راحت تری به توپی شیر خواهیم داشت.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا