شیرهای توپی متعلق به خانواده شیرهای چرخشی ربع گرد یا شیر چرخشی یک چهارم هستند که عمل باز و بسته شدن در آن ها با چرخاندن 90 درجه ای یک اهرم متصل به دیسک انجام می شود و به دلیل ساختمان داخلی ساده نسبت به دیگر شیرها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. این شیرها دارای یک دیسک کروی یا توپی شکل برای کنترل قطع و وصل جریان هستند. این واحد کروی دارای یک منفذ یا مجرا در میانه خود است. هنگامی که شیر به گونه ای قرار بگیرد که این منفذ در جهت یکسان با خط لوله قرار داشته باشد (یا به عبارتی کاملا با دو انتهای شیر تراز شود)، شیر در حالت باز قرار داشته و جریان بصورت آزادانه می تواند از میان آن عبور کند. با چرخش 90 درجه، این منفذ عمود بر مسیر جریان قرار می گیرد، و به این بدان معنی است که شیر بسته شده و جریان نمی تواند از آن عبور کند. مجرا در هر وضعیت دیگری قرار بگیرد، جریان  بصورت جزئی قطع می شود. شیرهای توپی برای کنترل و تنظیم جریان سیالاتی نظیر نفت، گاز، بخار و غیره در صنعت پتروشیمی دارای اهمیت بسزایی هستند.

ساختمان بال ولو

تفاوت شیر توپی، شیر گلوب و شیر دروازه ای مربوط به طراحی و فشردگی آن ها و در نتیجه عملکرد آن ها است. در شیرهای توپی از یک دیسک کروی برای قطع و وصل کردن جریان استفاده می شود. این درحالی است که در شیرهای دروازه ای این عمل توسط دیسک های قرار گرفته بر روی سیت انجام می شود. شیرهای توپی برای کنترل جریان سیالات به اندازه شیرهای گلوب دقیق نیستند. این بدان دلیل است که شیرهای توپی به جای موقعیت های افزایشی، دارای چرخش های صفر و نود درجه می باشند. علاوه بر این، برخلاف شیرهای گلوب، اگر شیرهای توپی در طولانی مدت در موقعیت نیمه باز یا بصورت مکرر باز و بسته قرار بگیرند دچار آسیب می شوند. شیرهای توپی در مقایسه با شیرهای گیت و شیرهای گلوب سایز کوچکتری دارند.

گیت ولو، بال ولو و گلوب ولو

انواع شیرهای توپی

شیرهای توپی را می توان با توجه به ویژگی های مختلف طبقه بندی کرد:

  • شیرهای توپی فلوتینگ (شیرهای توپی شناور) (ball valves Floating)
  • شیرهای توپی بازویی (شیرهای توپی ترنیون) (Trunnion-mounted ball valves)
  • شیرهای توپی بالارونده (Rising stem ball valves)

از لحاظ تعداد دریچه های ورودی و خروجی، رایج ترین طراحی برای شیرهای توپی طراحی دو طرفه است که باعث می شود جریان به صورت خطی از ورودی به خروجی حرکت کند. شیر های توپی سه و چهار طرفه امکان حرکت جریان در مسیرهایی در جهت های مختلف، از جمله زاویه های 90 درجه را فراهم می کند.

  • شیرهای توپی فول پورت (Full port Ball Valves)
  • شیرهای توپی ونتوری پورت (venturi port Ball Valves)
  • شیرهای توپی با پورت کاهش یافته (Reduced port Ball Valves)
  • شیرهای توپی v شکل (V-port ball valves)

از لحاظ طراحی بدنه این شیرها به دو نوع یک تکه (بدنه توپ از یک قطعه کست یا استیل فورج ساخته شده) و 2 یا 3 تکه (بدنه حاصل از مونتاژ دو یا سه قسمت مختلف) دسته بندی می شوند.

  • شیرهای توپی ورودی جانبی (Side Entry Ball valves)
  • شیرهای توپی ورودی بالایی (Top Entry Ball valves)
  • شیرهای توپی شکافدار (Split body Ball valves)
  • شیرهای توپی جوش داده شده (Welded body ball valve)

از نظر مواد سازنده این شیرها به دو نوع فلزی یا نرم (تفلون) دسته بندی می شوند.

انواع بال ول بر اساس طراحی

شیر توپی فلوتینگ، شیر توپی ترنیون، شیر توپی بالارونده

1- شیرهای توپی فلوتینگ (شیرهای توپی شناور) ( Floating ball valves)

در شیرهای توپی شناور، توپ فقط به استم متصل شده و توسط هیچ بازویی در هیچ کجا نگهداری نمی شوند. این امر سبب عدم تثبیت موقعیت توپ می شود. تنها بخش متصل توپی، بخش بالایی آن است که به کمک یک شافت از بالا کنترل می شود. در واقع، توپ در مایع در حال جریان معلق بوده و شافت متصل شده در بالای توپ به آن اجازه می دهد تا با حرکت 90 درجه از حالت باز به حالت بسته تغییر یابد. شناور بودن توپ گاهی اوقات باعث می شود تا توپ کمی به سمت پایین رفته و این سبب می شود توپ به سیت فشار آورده و آب بندی مناسبی ایجاد کند. این نوع شیرها معمولا برای کاربردهای غیر مهم مورد استفاده قرار می گیرند. طراحی این نوع شیرها ساده و اقتصادی بوده و اندازه مجرای آن تا اندازه 10 اینچ مناسب است. اگر اندازه مجرا بیش از این مقدار باشد، سیت قادر به تحمل توپ های سنگین تر نبوده و عملکرد ایمن و کارآمد شیر توپی مختل می شود. شیرهای فلوتینگ امکان باز و بسته جریان را به صورت دو طرفه (همانند نوع ترنیون) فراهم می کنند.

2- شیرهای توپی بازویی (شیرهای توپی ترنیون) (Trunnion-mounted ball valves)

شیرهای ترونیون برای رفع محدودیت های شیرهای فلوتینگ طراحی شده اند و قابلیت طراحی با قطرهای متنوع تری نسبت به شیرهای فلوتینگ دارند. شیر های توپی ترنیون دارای قلاب های مکانیکی اضافی در قسمت بالا و پایین توپ هستند و به همین دلیل موقعیت توپ در آنم ها ثابت شده و حرکت توپ از هر چهار طرف محدود شده است. در این نوع شیرها، شافت، توپ و استوانه نگهدارنده به عنوان یك مونتاژ واحد عمل کرده كه این طراحی آنها را برای عملکرد در فشار بالاتر، حمل بارهای سنگین ایجاد شده توسط توپ هایی با ابعاد بزرگ و همچنین کاهش گشتاور شیر به دلیل ساپورت توپ از دو مکان مختلف مقاوم می کند.  استم شیرهای توپی ترنیون فشار را از فشار خط جذب کرده و از اصطکاک بیش از حد بین توپ و سیت ها جلوگیری می کند. بنابراین، در فشارهای کاری حداکثری، گشتاور در این شیرها حداقل می شود.

3- شیرهای توپی بالارونده (Rising stem ball valves)

در این شیرها، هنگامی که شیر بسته است، توپ در مقابل سیت قرار گرفته و سبب بستن جریان می شود. هنگامی که شیر باز است، توپ از مسیر جریان دور شده، و جریان به طور یکنواخت از اطراف توپ عبور می کند. این نوع شیر برای کاربرد فشار بالا و اندازه بزرگ مناسب است، زیرا ناحیه تحت فشار کوچک است.

انواع شیر توپی بر اساس تفاوت در منافذ یا مجرا (bores)

همانظور که ذکر شد از نظر اندازه، شکل مجرا و رابطه بین قطر منفذ شیر و خطوط لوله کشی متصل به آنها، این شیرها به چهار دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

  • شیرهای توپی فول پورت (Full port)
  • شیرهای توپی ونتوری پورت (venturi port)
  • شیرهای توپی با پورت کاهش یافته (reduced port)
  • شیرهای توپی v شکل (V-port ball valves)

 

انواع شیر توپی بر اساس تفاوت در منافذ یا مجرا

قطر داخلی منفذ در شیرهای توپی فول پورت تقریبا برابر با قطر داخلی خط لوله بوده که این امر باعث کاهش اصطکاک و افت فشار در شیر می شود و محدودیت های جریان را از بین می برد. این شیرها برای کنترل جریان مناسب تر هستند. شیر های توپی با منافذ کاهش یافته و ونتوری دارای منافذی هستند اندازه آن ها یک یا دو برابر از اندازه مجرای لوله کوچکتر هستند. این امر مسیر جریان محدودتری (حدود 60 تا 70 درصد) را فراهم می کند که به طور کلی منجر به تلفات انرژی بیشتری شده و  سبب افت فشار در خط لوله می شوند. شیرهای توپی با پورت V دارای توپ یا سیت به شکل V هستند. آنها همچنین به عنوان شیرهای کنترلی شناخته می شوند و در صورت نیاز سرعت جریان را کنترل می کنند.

انواع شیر توپی بر اساس طراحی بدنه

همانطور که ذکر شد، بدنه شیرهای توپی را می توان به صورت یکپارچه و یا مونتاژ حاصل از دو یا سه قطعه طراحی کرد که این قطعات از طریق جوشکاری و یا پیچ و مهره شدن به یکدیگر متصل می شوند. در مقایسه با شیرهای یکپارچه، شیرهای مونتاژ شده دارای قیمت بالاتری هستند. با این حال هزینه های تعمیر آن ها پایین تر خواهد بود. اهمیت نوع طراحی بدنه در هنگام تعمیر و یا تمیزکاری شیر نمود می یابد؛ به عنوان مثال برای تعمیر شیرهای مونتاژ شده دیگر به خارج کردن کامل آن ها از خط لوله نیازی نیست.

انواع شیر توپی بر اساس شکل بدنه

شیر های توپ از نظر نوع بدنه در انواع مختلفی ساخته می شوند که رایج ترین آن ها عبارتند از:

  • شیرهای توپی ورودی جانبی یا انتهایی (Side/End Entry Ball valves)
  • شیرهای توپی ورودی بالایی (Top Entry Ball valves)
  • شیرهای توپی شکافدار (Split body Ball valves)
  • شیرهای توپی جوش داده شده (Welded body ball valve)

انواع شیر توپی بر اساس شکل بدنه

شیرهای توپی فلوتینگ و ترنیون هم بصورت ورودی جانبی و هم ورودی بالا در دسترس هستند. در شیرهای ورودی بالا بخش توپی از بالا قابل دسترس بوده و این شیرها عموما زمانی استفاده می شوند که فعالیت های مکرر نگهداری درون خطی در شیر انتظار می رود. چرا که شیرهای توپی دارای ورودی بالا، دسترسی آسان تر و سریعتر به توپ و برش شیر را در مقایسه با شیرهای ورودی جانبی فراهم می کنند و در این شیرها برای تعمیر و یا تمیزکاری دیگر نیازی به خارج کردن شیر از مسیر خط لوله نخواهد بود. شیرهای توپی ورودی بالا عمدتا دارای ساختاری یکپارچه بوده اما شیرهای ورودی جانبی اغلب حاصل مونتاژ دو یا سه تکه هستند. همین امر سبب می شود تا شیرهای توپی ورودی بالا معمولا از نوع ورودی جانبی گران تر باشند؛ چرا که انجام عملیات ریخته گری برای ساخت بدنه آنها نیازمند مدت زمان زیادی است. بدنه شیرهای ورودی جانبی به گونه ای طراحی شده است که توپی آن از بخش های کناری در دسترس است و در صورت نیاز به تعمیر توپی شیر، باید شیر به طور کامل از خط لوله جدا شود. شیرهای توپی شکافدار از دو قسمت تشکیل شده که یک قسمت نسبت به قسمت دیگر کوچکتر است. توپ در قسمت بدنه بزرگتر قرار گرفته و قسمت بدنه كوچكتر با اتصالات پیچیده مونتاژ می شود. شیرهای توپی جوش داده شده به صورت یک تکه ساخته می شود و در طراحی آن ها از پیچ و مهره و اتصالات چند تکه استفاده نمی شود. این شیرها استحکام بدنه بالایی داشته و حجم و وزن کمتری نسبت به دیگر طراحی ها دارند. اما به دلیل عدم امکان تعمیر برای این شیرها به دلیل جوش کامل بدنه، در طراحی های صنعتی استفاده کمتری خواهند داشت.

انواع شیر توپی بر اساس مواد سازنده

توپ ها معمولا از فلزات مختلف ساخته می شوند، در حالی که سیت ها از مواد نرم مانند تفلون، نئوپرن و ترکیب این مواد تشکیل شده اند. استفاده از مواد نرم در سیت ها توانایی آب بندی عالی را فراهم می آورد اما معایب این مواد نرم (مواد الاستومری) در این است که در فرآیندهای با دمای بالا قابل استفاده نیستند. به عنوان مثال، سیت های پلیمری فلوئوره شده می توانند برای دمای کارکردی از 200- درجه تا 230 درجه سانتیگراد و بالاتر استفاده شوند، در حالی که از سیت های گرافیتی ممکن است برای درجه حرارت هایی تا 500 درجه سانتیگراد و بالاتر استفاده شود.

کاربرد شیرهای توپی

شیرهای توپی معمولا به منظور قطع و وصل کامل جریان طراحی می شوند. در واقع، از شیرهای توپی به صورت کلی نمی توان در سیستم های کنترلی و برای کنترل جریان استفاده کرد. با این حال، این شیرها به دلیل سرعت عملکرد بالا، افت فشار کم، تنوع در متریال لازم برای طراحی و طراحی ساده خود، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. همانطور که در قسمت های قبل ذکر شد، این شیرها توانایی تحمل فشارهای بالا و حجم بالای سیال را دارند و اغلب می توانند تا دمای 500 درجه سانتیگراد، به راحتی جریان سیال را کنترل کنند. به همین خاطر در اغلب صنایعی که تحت شرایط فوق کار می کنند، از شیر های توپی استفاده می شود. شیرهای توپی را می توان در انتقال و ذخیره سازی، پردازش گاز، كاربردهای صنعتی و موارد دیگر استفاده كرد. آنها در مقابل نشت قابل اطمینان بوده كه این امر به ویژه در كاربردهای گازی مفید است.

بال ولو

مزایا و معایب شیرهای توپی

  • باز و بسته شدن سریع با حرکت چرخشی ربع گرد یا نود درجه و در نتیجه بالا بودن سرعت عملکرد
  • طراحی ساده
  • پایین آمدن هزینه های نصب شیر در خط جریان
  • ساختار بسیار محکم بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا
  • آب بندی سخت با گشتاور کم
  • دارای اندازه کوچکتر در مقایسه با سایر شیرها
  • در دوغاب یا سایر کاربردهای مشابه، ذرات معلق می توانند در حفره های بدنه این شیرها مستقر شوند و به دام افتند و باعث فرسودگی، نشتی یا نارسایی دریچه شوند

گیربکس – گیربکس همدور – همدور – گیربکس هم دور دو محور – گیربکس هم دور سه محور – گیربکس نورد –  گیربکس هلیکال صنعتی سنگین-  گیربکس هلیکال صنعتی  نیمه سنگین، گیربکس همدور دو محور –  گیربکس همدور سه محور، گیربکس همدور سرهم – گیربکس یک تکه- گیربکس مارپیچ (گیربکس هلیکال) (Helical gearbox) – گیربکس آویز  (Parallel Shaft Gearbox)- گیربکس های کرانویل-پینیون (Crown Wheel Pinion Gearbox) –  گیربکس های حلزونی (Worm gearboxes) – گیربکس های (خورشیدی) سیاره ای (Planetary gearbox) – استند نورد – استند نورد گرم – استند رافینگ  – استند دوغلتکی  – استند سه غلتکی-  استند دو غلتکی- استند دو غلطکی- استند دوغلطکی- تاسیسات و اتصالات – تأسیسات و اتصلات – شیرآلات صنعتی – شیر دروازه ای – شیر کشویی – گیت ولو –  شیر گیت – شیر توپی – شیر بال – بال ولو – شیر کروی – شیر گلوب – گلوب ولو – فلنج – فلنج تخت – فلنج اسلیپون – فلنج گلودار – فلنج کورکن – ماشین آلات خطوط نورد گرم – تجهیزات خنک کن – بستر خنک کن – بستر خنک کننده – بستر خنک کن گامی – بستر خنک کن زنجیری – پوشر خروج –  پوشر خروج شمش – پوشر خروج شمش از کوره – سیخ پرتاب شمش – سوزن پرتاب شمش – پوشر ورود – پوشر ورود شمش – پوشر ورود شمش به کوره – شارژ کوره – کوره پیش گرم  – رکوپراتور – مبدل حرارتی – کاهش مصرف سوخت – کاهش مصرف سوخت کارخانجات نورد – رولیک – غلتک – نوار نقاله – کانوایر – تجهیزات انتقال مواد – رولیک تعویضی – رولیک هوزینگی – رولیک لاستیک دار – تسمه نقاله ,- یاتاقان – گیربکس – الکترو گیربکس – زنجیر – فولی – شمش فولادی – شمش ccm – شمش ریخته گری – شمش 5sp – شمش 3sp –  غلتک – غلتک نورد – غلتک نوردی – غلتک نورد گرم – غلتک نورد سرد – کالیبراسیون – طراحی کالیبر – تراشکاری – کالیبر تراشی- غلتک – غلتک نورد – غلتک نوردی – غلتک نورد گرم – غلتک نورد سرد – کالیبراسیون – طراحی کالیبر – تراشکاری – کالیبر تراشی – مشعل – کوره پیش گرم – کوره پیش گرم نورد – انواع کوره پیش گرم – محاسبه ی دمای کوره پیش گرم – تاسیسات کوره – آجر شاموتی – آجر آلما – نسوز کاری  – آجر نسوز – جرم سبک – جرم سنگین – جرم اچ – اتوماسیون کوره – گاردان ساچمه ای – گاردان پارویی – گاردان چهار شاخی – گاردان صنعتی – گاردان سازی – ساچمه ی گاردان – گیربکس – گیربکس صنعتی – گیربکس سنگین – گیربکس نیمه سنگین – گیربکس نوردی  – گیربکس نورد گرم – ساخت گیربکس – فروش گیربکس – گیربکس دستگاه نورد – دنده – دنده تراشی – تغییر دور گیربکس – قیچی شمش بر – قیچی برش سرد شمش – گیوتین شمش بر  –  برش شمش – نورد سرد – نورد سرد ورق – نورد سرد آلومینیوم – نورد سرد مس – نورد سرد برنج – ماشین آلات نورد سرد  – اسکرودان –  scrowdown – نورد فولاد – نورد میلگرد – نورد گرم ورق – ساخت کارخانه تولید میلگرد – نورد گرم مس – نورد گرم برنج – گاردان –  نوار نقاله – کانوایر – نوار نقاله اسلت – نوار نقاله سبدی (الواتور elevator)  – نوار نقاله زنجیری – نوار نقاله تسمه ای – تجهیزات انتقال مواد – رولیک – غلتک – تسمه نقاله – گیربکس نقاله – گیربکس – الکترو گیربکس – فولی – زنجیر  – یاتاقان – شیر سوزنی- تجهیزات پیش گرم – کوره پیش گرم – تاسیسات کوره – تاسیسات هوارسانی- تاسیسات سوخت رسانی – تاسیسات خروج دود – کلکتور هوا – فن سانتریقیوژ دمنده – سیستم کاهنده مصرف سوخت – شیرآلات تنظیم دبی هوای ورودی – کلکتور گاز – مشعل – کانال دود – اگزوز – اتوماسیون کوره- کوره پیش گرم – سیستم کاهنده مصرف سوخت – سیستم شارژ کوره – سیستم تخلیه کوره – تجهیزات برش و اسیزینگ – گیوتین شمش بر سرد – قیچی برش میان خطی – قیچی سوزنی – قیچی سایزینگ – قیچی پروانه ای – میز رولگان قبل و بعد استند رافینگ – میز زنجیری انتقال شمش از کوره- پیچ رول – پولی – پولینگ – آپاراتوس – گروه صنعتی آپاراتوس

فهرست