شیر توپی (Ball valve) دارای یک دریچه کروی است که امکان کنترل جریان سیال را بصورت باز/بسته (صفر/یک) فراهم می کند. عمر طولانی، دوام بالا و آب‌بندی قابل قبول از علل کاربرد زیادشان است. این خواص باعث شده که این شیرها در بسیاری از کاربردها بر شیرآلات نوع کشویی و کروی پیشی بگیرند. این شیرها در کاربردهای گسترده صنعتی برای فشارهایی تا 1000 بار و دماهایی تا 400 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار می گیرند.
این شیر نوعی شیر ربع-گرد (۹۰ درجه) است که عضو مسدودکننده جریان به صورت یک کره سوراخ دار حول یک محور عمودی نسبت به جهت جریان سیال دوران می‌نماید و وظیفه هدایت و تنظیم انواع مختلف سیالات را بر عهده دارند. همچنین مسیر ورود سیال به دو صورت است. مسیر اول با کاهش در سطح مقطع همراه است و حفره روی گوی کوچک تر از ورودی و خروجی شیر می باشد. مسیر نوع دوم کاملا باز و حفره روی گوی به اندازه قطر ورودی و خروجی شیر است.
یکی از عیوب شیرآلات توپی یا شیر گازی این است که سیال می‌توانند در محفظه میانی به دام بیفتد و اگر این سیال تخلیه نگردد می‌تواند در هوای سرد و یخبندان باعث ترک خوردن بدنه شیر گردد.
این نوع شیر در دسته‌بندی شیرآلات قطع و وصل جریان (on- off) قرار داشته و در حالت نیم باز دچار آسیب خواهند شد. عضو مسدودکننده کانال جریان (کره یا گاهأ نیم کره)، که به وسیله ساقه شیر حرکت 90 درجه‌ای خواهد داشت وظیفه باز و بسته کردن شیر را بر عهده دارد.
به همین دلیل به آنها شیرهای quarter-turn action و Quick Opening نیز می‌گویند. چنانچه مساحت مجرای عبور سیال، از مساحت خط لوله کوچکتر باشد (Reduce Bore) نامیده میشود. در حقیقت نوع طراحی داخل بدنه و اندازه مجرای عبوری به گونه‌ای است که در حالت باز نیز باعث افت فشار در مسیر میشود.
این کاهش مساحت کانال جریان در صورت طراحی غلط، بروز اغتشاش و تلاطم در جریان سیال را در پی خواهد داشت. همچنین اگر مساحت مجرای عبور سیال، دقیقاً برابر با مساحت خط لوله باشد (Full Bore) نامیده میشود. این نوع شیر توپی دارای قابلیت پیگ رانی میباشد.
این شیرها اکثراً دارای سیستم تزریق گریس بوده و در صورت مشاهده نشتی می‌توان با تزریق گریس‌های مخصوص آببند اضطراری (EMERGENCY SEAL) آن را آب بندی نمود. این گریس‌ها عمدتا پایه سنتتیک (synthetic base) هستند.
بدنه بال ولو یا شیر توپی با توجه فشار کاری و درجه حرارت و نوع سیال و سایز متفاوت می باشد ، جنس بدنه Ball Valve از فولاد های (A216 Gr. WCB/A105) و از استیل با گرید های ( S.S 304/ S.S316/ S.S 304L/S.S 316L ) و با آلیاژهای پایه نیکل و برنزی هم استفاده می شود.
سیت بال ولو یا شیر توپی با توجه به نوع سیال و فشار کاری و درجه حرارت از جنس های مختلف پایه تفلون(PTFE /R PTFE /VITON )، فلز به فلز از جنس برنز و استیل با گرید های مختلف استفاده می شود.
جنس توپی (گوی کروی) با توجه به نوع سیال و درجه حرارت و فشار کاری گرید از استیل های مختلف و آلیاژ های پایه نیکل ساخته و استفاده می شود.
این نوع شیر توپی یا بال ولو بدنه‌ای یک تکه قالب ریزی شده دارد و همین امر خطر نشتی را کاهش می‌دهد. این نوع شیر توپی ارزان‌ترین نوع موجود است که نمی‌توان آن را برای تمیز کردن یا تعمیر باز کرد. این نوع شیر توپی کاربردی‌ها کمی دارد.
این نوع شیر توپی یا شیر گازی از بدنه دو تکه ساخته شده است. یک قسمت آن در انتهای خود دارای اتصال بوده و قسمت دیگر آن که داخل تکه اول قرار می‌گیرد تریم را در سر جای خود نگاه می دارد. می‌توان قطعات این شیر را برای تمیز کردن، بازرسی و تعمیر باز کرده و از هم جدا نمود و باید برای باز کردن شیر ابتدا آن را از خط لوله جدا نمود.
بدنه این شیر توپی یا شیر گازی از دو کلاهک انتهایی و یک بدنه ساخته می گردد. تمام سه تکه با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل شده‌اند و این اجازه را می‌دهد تا قطعات مرکزی شیر که شامل گوی، استم و نشیمنگاه است را به راحتی از خط لوله جدا کرد.
این امکان باعث میشود تا بتوان رسوبات شیر را به راحتی تمیز کرده و جابجایی نشیمنگاه‌ها و پکینگ گلند و پرداخت یا پولیش خراش‌های کوچک روی گوی بدون جدا کردن لوله از بدنه شیر انجام گیرد که این یک مزیت محسوب میشود. این نوع شیرآلات معمولاً نسبت به انواع دیگر شیر گران‌تر هستند.
بدنه این نوع شیر توپی یا شیر گازی به روش جوشکاری بهم متصل می‌شوند و یک ساختار یکپارچه دارد. تعمیر این شیرها در بسیاری موارد غیرممکن یا بسیار دشوار است، ولی از مزیت قابل دفن بودن به علت نداشتن اتصالات پیچ و مهره ای دارا هستند.
این شیر توپی در مواردی همچون خطوط دریایی و مناطقی که باید از شیر به صورت دفنی استفاده شود کاربرد دارد. این شیر برای سیالات سمی و مضر کاملاً مناسب بوده و ساختار آن متضمن عدم نشتی در طول عمر شیر است.
در این نوع شیر، گوی توپی آن از قسمت فوقانی مونتاژ میشود. با وجود ورودی فوقانی دسترسی به گوی و نشیمنگاه برای تعمیر و نگهداری بدون نیاز به باز کردن شیر امکان‌پذیر میباشد. همچنین نیازی به جدا کردن شیر از خط لوله نیست. مزیت این نوع شیر ساخت آن است که حداقل اتصال رزوه‌ای را دارد و احتمال نشتی را به حداقل می‌رساند.
در این نوع شیر، گوی توپی از قسمت جانبی مونتاژ میشود. بدنه این شیر معمولاً دو تکه یا سه تکه است. هر قسمت از بدنه توسط پیچ و مهره به قسمت دیگر متصل میشود. معمولاً شیرهای توپی با ورودی جانبی از فلز فورج شده ساخته میشود.
هر قسمت از بدنه فورج شده و سپس بر روی یکدیگر سوار می‌شوند و وجود نقص را نسبت به شیرآلات قالب‌ریزی شده به حداقل می‌رساند. سرهم کردن این نوع شیر و هم‌تراز کردن قسمت تریم آن آسان است. یکی دیگر از مزایای این نوع شیر سریع‌تر بودن فرآیند تولید آن نسبت یه شیرهای قالب‌ریزی شده است.
گوی در پوشش میانی شیر معلق بوده و توسط دو رینگ مختص بستن شیر در سر جای خود نگاه داشته میشود. گوی توسط نشیمنگاه شیر پشتیبانی شده و آزاد است که در عرض حرکت کند. فشار سیالی که بر روی گوی وارد میشود، آن را به سمت نشیمنگاه‌ها می‌راند و باعث بسته شدن شیر میگردد. اکثر شیرهای توپی دارای یک گوی شناور هستند.
شیرهای توپی که دارای گوی شناور هستند به طور گسترده در سیستم‌های با فشار کم یا متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بال ولو شناور به دو دلیل در فشارهای بالا و سایزهای بزرگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اولاً ممکن است نیروی زیادی که گوی به نشیمنگاه وارد می‌کند باعث تغییر شکل نشیمنگاه شده و بر روی ویژگی‌های آب‌بندی شیر در فشار کم تاثیر منفی بگذارد. دوماً همان نیروی مشابه عملکرد شیر را دشوار می‌کند، بنابراین برای غلبه بر نیروی نشیمنگاه در اختلاف فشارهای زیاد نیازمند گشتاور بالا خواهد بود.
در این نوع شیرتوپی یا شیر گازی گوی در یک موقعیت ثابت می‌چرخد. گوی نمی‌تواند در عرض حرکت کند چرا که توسط یک شفت در پایین گوی و یک شفت در بالای آن در محل خود نگاه داشته شده است. شیر با فشار سیال رینگ نشیمنگاه شناور را به سمت گوی حرکت داده و آب‌بندی (بستن شیر) را به این شیوه انجام می‌دهد.
شیر توپی ترونیون فشار را از جریان جذب می‌کند، بنابراین تماس بین گوی و نشیمنگاه خیلی تحت فشار نیست و به طور کلی گشتاور عملیاتی می‌تواند پایین‌تر باشد، در نتیجه عملکرد بال ولو ترونیون نسبت به بال ولو شناور آسان‌تر خواهد بود. شیرآلات توپی که قطر زیادی دارند و در فشارهای عملیاتی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولاً دارای طراحی گوی ترونیون هستند.
این شیر توپی از حرکت دورانی برای بستن جریان (آب‌بندی) استفاده می‌کند. برای باز کردن این شیر باید هندویل آن را با دست چند دور بچرخانید. اگر شیر در وضعیت باز قرار داشته باشد، چرخش هندویل در جهت عقربه‌های ساعت باعث میشود تا گوی نیز در همان جهت حرکت کرده و پورت موجود در گوی عمود بر جریان قرار بگیرد.
گوی توسط استم از نشیمنگاه دور نگاه داشته میشود تا از ایجاد سایش جلوگیری شود. چند چرخش آخر هندویل باعث میشود تا سطح دندانه‌دار روی استم با سطح تطبیقی گوی تماس پیدا کرده و گوی را به سمت نشیمنگاه حرکت دهد تا شیر بسته شده و جریان قطع شود.
این عمل باعث میشود تا شیر توپی اوربیت عملکرد ساده‌تری نسبت به دیگر انواع شیر داشته و برای کاربری‌هایی که دارای سایش ملایم هستند مناسب باشد. بال ولو اوربیت معمولاً دارای سایزهای بزرگ بوده و نیازمند اپراتورهای برق است، که نسبت به اپراتورهای یک چهارم شیرآلات توپی ارزان‌تر است.
سایز دهانه این نوع شیرتوپی یا شیرگازی با قطر دهانه لوله یکسان است. مزیت این شیر آنست که هیچ اصطکاک اضافی وجود نخواهد داشت و تمیز کردن سیستم از لحاظ مکانیکی آسان‌تر خواهد بود. تمیز کردن و بازرسی شیر بدون نیاز به جداسازی قطعات و متوقف کردن تولید، یکی از مزایایی دیگری است که نمی‌توان آن را در سیستم‌های بزرگ نادیده گرفت.
یکی از نکات منفی این شیر آنست که سایز گوی و محفظه شیر بیش از حد استاندارد است. بنابراین قیمت شیر توپی فول پورت کمی گران‌تر بوده و برای بسیاری از کاربری‌ها نیاز به چنین هزینه‌ای نیست.
شیر توپی یا بال ولو فول پورت در کاربرد‌هایی استفاده میشود که مقاومت کم آنها در برابر جریان ارزشمند است (مانند لوله‌های مکش پمپ) که افت فشار در آنها می‌تواند بر روی عملکرد پمپ تاثیر بگذارد. همچنین از این نوع شیر برای جریان‌هایی که حاوی ترکیبی از سیالات و جامدات هستند نیز استفاده میشود، چراکه محدودیت‌های جریان می‌تواند باعث جدایی متریال‌ها و به وجود آمدن تجمع یا کاهش جریان در لوله‌ها گردد.
از این نوع شیر برای کاربرد‌هایی که نیاز به ترکیب کردن و یا منحرف کردن دارند نیز استفاده میشود. این نوع از شیرآلات برای متناسب‌سازی طراحی نشده‌اند. شما میتوانید با خرید شیر توپی یا بال ولو مولتی پورت جریان کامل را از ورودی گرفته و به یک یا چند خروجی هدایت کند. برعکس این موضوع نیز ممکن است یعنی شیر می‌تواند جریان را از یک یا چند ورودی دریافت کرده و آنها را به سمت یک خروجی هدایت نماید.
این نوع شیر پیکربندی و تنظیمات مختلفی دارد، برای مثال می‌توان آن را به صورت سه راه، چهار راه، پنج راه و … تنظیم کرد. اتصالات انتهایی مختلفی نیز برای این نوع شیر وجود دارد که شامل رزوه‌ای، ساکت ولد، فلنجی، بات‌ولد و سه‌گیره میشود.
اکثر شیرهای توپی دارای دهانه تبدیلی (دهانه کاهشی) هستند که اصطلاحاً به آن “شکل ونتوری” می‌گویند و در آن سایز لوله کوچکتر از سایز اسمی شیر است. در نتیجه شیرهای توپی باعث ایجاد ضایعات اصطکاک در سیستم خواهد شد که البته مقدار آن نسبت به دیگر انواع شیرآلات نسبتاً کم است. شیرآلات یک تکه معمولاً دارای دهانه کاهشی هستند.
شیرهای توپی با پورت کاهشی در کاربرد‌هایی استفاده میشود که افت فشار، تلاطم جریان و ویژگی‌های متریال جزء نگرانی‌ها نیست. همچنین از مزایای این شیر سایز کوچکتر و قیمت کمتر آن میباشد. اگر سرعت جریان خیلی در اولویت نباشد می‌توان از شیر توپی یا بال ولو تبدیلی استفاده نمود زیرا مقرون به صرفه‌تر بوده و وزن آن نیز کمی سبکتر است.
از لحاظ طراحی شبیه به شیرآلات توپی استاندارد است. تفاوت اصلی این است که دریچه‌های پورت خروجی شیر توپی ونت دار، در وضعیت بسته قرار دارند. این کار از طریق حفره کوچکی که درون گوی و بدنه شیر ایجاد شده، انجام می‌پذیرد. زمانیکه شیر بسته میشود، حفره‌ها با پورت خروجی هم تراز شده و فشار را آزاد می‌کنند.
این شیرها اغلب در سیستم‌های هوای فشرده کاربرد دارد که فشرده‌سازی در آن فضای کاری ایمن‌تری را ایجاد می‌کند. بال ولو ونت دار فشار ناخواسته را از طریق دریچه موجود بر روی گوی تخلیه می‌کند.
در این نوع شیرتوپی یا شیر گازی، حفره درون گوی یا نشیمنگاه شیر به صورت V شکل است. در نتیجه می‌توان با چرخاندن گوی سرعت جریان مورد نظر را با دقت بیشتری کنترل کرد. زمانیکه شیر در حالت بسته است و شروع به باز کردن آن می‌کنید، ابتدا انتهای کوچکتر V باز شده و اجازه می‌دهد تا کنترل جریان پایدار را در این مرحله بر عهده بگیرید.
این نوع طراحی عموماً به دلیل سرعت بالاتر سیالات نیازمند ساختاری قوی‌تر است، زیرا ممکن است همین امر به یک شیر استاندارد آسیب وارد کند. اگر این نوع شیر به خوبی ماشین کاری شده باشد، شیر کنترلی بسیار خوبی خواهد بود که از لحاظ نشتی نیز عملکردی عالی خواهد داشت.
طراحی نشیمنگاه این نوع شیرآلات صنعتی به گونه‌ای است که شکاف اطراف گوی را پُر کرده و امکان جمع شدن آلودگی به مرور زمان را از بین می‌برد. این شیر در صنایع دارویی، غذایی، گاز و دیگر سیستم‌های بهداشتی عملکردی عالی دارد.
شیرهای توپی معمولی واسط سیال و ضایعات را درون حفره داخلی بدنه به دام می‌اندازند که تمیز کردن آنها غیر ممکن بوده و می‌تواند باعث آسیب به سطح نشیمنگاه شود و عملکرد شیر را مختل کند.
این مسئله یکی از مشکلات متداولی است که در فرآوری محصولات مختلف از مونومرهای واکنشی مانند استایرن و بوتادین گرفته تا نشاسته و سیال‌های نیمه مایع (ترکیب مایع و جامد) وجود دارد، زیرا این محصولات به پلیمریزه شدن یا تخمیر شدن در حفره شیرآلات تمایل دارند. در این شرایط بهترین انتخاب استفاده از شیر توپی پر کننده حفره است.
انواع شیر توپی از نظر جنس و متریال بدنه به چهار نوع فولادی، استنلس استیل، پلیمری و برنجی تقسیم می شوند که هر کدام بسته به نوع سیال عبوری کاربرد خاص خود را دارند.
شیر توپی پنوماتیک از مونتاژ شیر توپی با عملگر پنوماتیک تشکیل می شود که به طور اتوماتیک و بدون نیاز به اپراتور، جریان سیال عبوری را قطع و وصل یا کنترل می کند.
شیر توپی پنوماتیک که بال ولو پنوماتیک هم نامیده می شود، با چرخش ۹۰ درجه ای گوی توپی مسیر سیال را قطع و وصل می کند و عملگر (اکچویتور) پنوماتیک انرژی باد فشرده را به حرکت دورانی و خطی تبدیل می کند. شیر توپی پنوماتیک به دلیل باز و بست سریع، در اکثر پروژه های صنعتی که زمان قطع و وصل اهمیت دارد مورد استفاده قرار می گیرد.
اکچویتور پنوماتیک روی شافت چهارگوش شیر توپی مونتاژ می شود و مجموعه شیر توپی پنوماتیک را تشکیل می دهد. انتخاب اکچویتور شیر توپی پنوماتیک به سایز شیر توپی، فشار کاری و دمای سیال بستگی دارد. اکچویتور پنوماتیک یا همان اکچویتور بادی، با فنر رفت و برگشت یا بدون فنر عمل تبدیل و انتقال انرژی را انجام می دهد.
برای مونتاژ شیر توپی پنوماتیک، شافت شیر توپی باید چهارگوش باشد. در غیر این صورت باید توسط دستگاه فرز به شافت چهارگوش تبدیل و به عملگر پنوماتیک کوبل شود.
میراب
پترو صنعت انرژی
کونبراکو Conbraco
آپولو Apollo
نیپون Nipoon
اورتون Orton
اوریون Orion
کیتز Kitz
کی تی ام KTM
کیستون keyston
انیکس ANIX
اف وی FV
جی سیک Gsic
وینکو Vinco
ویرگو Virgo
چرو Chero
تی کی ولو TK Valve
ایمپریال Imperial
کرون Crown
ال وی اف LVF
یان کی Yan Key
پترول ولو Petrol Valve
پی وی PV
ال سی اچ LCH
گرو Grove
کاهرون Caheron
پی بی ویسه Pibiviesse
رویکرد تخصصی و صنعتی اینرژی در ارائه تجهیزات پایپینگ و لوله کشی صنعتی بر این است تا طیف وسیعی از انواع شیر توپی و بهترین شیر توپی موجود در بازار را در حوزه های مختلف صنعتی گردآوری نموده تا همواره فرصتی مناسب برای مقایسه و خرید شیر توپی (Ball Valve) فراهم گردد. کارشناسان پشتیبانی همواره در فرایند خرید آنلاین شیر توپی یا بال ولو برای انتخاب مناسب و مقرون به صرفه و مشاوره تخصصی محصولات در کنار شما خواهند بود. همچنین جهت خرید محصولات مرتبط با شیرآلات صنعتی به سایت اینرژی مراجعه فرمایید.
همچنین شرکت اینرژی از تمام تولید کنندگان و تامین کنندگان تجهیزات پایپینگ و انبار داران تجهیزات استوک دعوت به همکاری می نماید.
