شیر توپی
دریچه های توپ
شیرهای توپی شامل بدنه، گوی همنام (قطع کننده)، یک شفت با یاتاقان و مهر و موم، مهر و موم توپ و اهرم دستی برای فعال سازی است.
توپ خاموش کننده دارای سوراخ استوانه ای است و با چرخش 90 درجه، مسیر عبور را آزاد می کند یا می بندد.
بنابراین شیرهای توپی را می توان به راحتی و خیلی سریع باز یا بسته کرد.
از شیرهای توپی در خطوط لوله استفاده می شود که برای انتقال مایعات یا گازها مانند آب، نفت، گاز طبیعی، هوای فشرده و غیره استفاده می شود.
از آنجایی که آنها به طور کامل جریان را قطع می کنند، برای محیط های حساس، قابل اشتعال یا سمی نیز انتخاب ارجح هستند.
شیرهای توپی به دلیل طراحی آنها برای کنترل جریان مناسب نیستند.
شیرهای توپی دارای طرح‌های بسیار متنوعی هستند و با ویژگی‌های زیر قابل تشخیص هستند:
اندازه سوراخ توپ
با توجه به اندازه سوراخ توپ آنها به دو نوع با سوراخ کامل یا با سوراخ کاهش یافته تقسیم می شوند:
سوراخ کامل
سوراخ کامل به این معنی است که سوراخ ساچمه ای همان قطر داخلی خط لوله را دارد. تلفات جریان بسیار کم است.
دریچه‌های توپی با سوراخ کامل قابل استفاده هستند، یعنی خط لوله یا کارخانه را می‌توان با یک دستگاه تمیزکننده یا بازرسی ویژه (pig ) سرویس کرد.
سوراخ کاهش یافته
با کاهش عبور، سوراخ توپ کوچکتر از قطر داخلی خط لوله است که می تواند منجر به تلفات جریان زیادی شود.
به همین دلیل، آنها به طور خاص در خطوط لوله استفاده می شوند که در آنها نرخ جریان محیط افزایش می یابد (اثر جت).
توپ شناور
اکثر شیرهای توپی با توپ شناور استفاده می شوند. در اینجا،
توپ توسط حلقه های آب بندی که در دو طرف چیده شده اند، در موقعیت خود قرار می گیرد.
این اصل ساده تولید کم هزینه را ممکن می سازد. با این حال، این آرایش بلبرینگ برای فشارهای بالا مناسب نیست.
نصب Trunnion
نسخه با توپ هدایت شونده برای ساخت پیچیده تر است. در این مورد، دو طرف مقابل توپ با ژورنال هایی که در محفظه نصب می شوند، نصب می شوند.
این نصب به این معنی است که فقط یک حلقه آب بندی مورد نیاز است. علاوه بر این، این شیرهای توپی را می توان در فشارهای کاری بالاتر نیز استفاده کرد
نرم نشسته
شیر توپی "کلاسیک" نرم است و امروزه به دلیل تطبیق پذیری آن بیشترین استفاده را دارد.
حلقه های آب بندی (توپ) از پلاستیک، عمدتا PTFE ساخته شده اند. حلقه های آب بندی PTFE برای اکثر مایعات و گازها مناسب هستند
و می توانند تا دمای 200+ درجه سانتیگراد و بسته به ماده افزودنی تا 260+ درجه سانتیگراد استفاده شوند.
دریچه های توپی نرم برای محیط های حاوی مواد جامد یا برای دمای عملیاتی بالاتر مناسب نیستند.
فلزی نشسته
مهر و موم های توپ فلزی برای کاربردهایی با عبور مواد جامد یا در دمای عملیاتی بالاتر استفاده می شود.
حلقه های آب بندی از فولاد ضد زنگ یا سایر فولادهای آلیاژی بالا ساخته شده اند که در برخی موارد به صورت اضافی سخت می شوند.
شیرهای توپی آب بندی فلزی برای دمای کاری تا حدوداً مناسب هستند. +650 درجه سانتی گراد
انواع اتصال
شیرهای توپی عمدتاً با انواع اتصالات زیر عرضه می شوند:
هر دو طرف با نخ داخلی یا خارجی
یک طرف با نخ ماده - طرف دیگر با نخ نر
هر دو طرف با انتهای جوش
دارای فلنج در دو طرف
شیر توپی فشرده برای بستن بین دو فلنج
انواع فعال سازی
مانند همه شیرها، شیرهای توپی را می توان به روش های مختلفی کار کرد:
اهرم دستی:
سوپاپ به صورت دستی با چرخش 90 درجه اهرم دستی کار می کند.
شیرهای توپی یک تکه با عبور کاهش یافته اغلب با دسته پروانه ای نیز کار می کنند.
محرک الکتریکی:
فعال سازی توسط محرک چرخشی الکتریکی انجام می شود. محرک های دوار برای تمام ولتاژهای موجود و جریان DC، AC یا سه فاز در دسترس هستند.
موتورهای پنوماتیکی و هیدرولیکی:
این عملگرها با هوای فشرده (پنوماتیک) یا روغن (هیدرولیک) کار می کنند. بین درایوهای دو اثره و تک اثره تمایز قائل شده است.
محرک دو کاره:
باز و بسته شدن با تامین هوای فشرده یا روغن انجام می شود.
محرک تک کاره:
فشار هوا یا فشار روغن باز می شود - نیروی فنر محرک را می بندد.
عملکرد معکوس نیز امکان پذیر است: نیروی فنر باز می شود - هوا / روغن بسته می شود
مزایا و معایب شیرهای توپی
مزایای اصلی شیرهای توپی به شرح زیر است:
دریچه های توپی به دلیل طراحی آنها کاملا فشرده ساخته می شوند
باز و بسته شدن از طریق چرخش 90 درجه بسیار سریع است
دریچه های توپی با سوراخ کامل قابل پیگ شدن هستند
دریچه های توپ بسته به طراحی و مواد حتی در دماهای بالا و فشار بالا کاملاً محکم بسته می شوند
با سوراخ کامل، نرخ جریان بسیار بالا، ارزش Kvs بالا، تنها تلفات فشار کم امکان پذیر است
این معایب در مقابل مزایا قرار می گیرند:
سطوح آب بندی شیرهای توپی می توانند به سرعت فرسوده شوند.
در فشارهای بالا یا اندازه‌های اسمی بزرگ، شفت باید ژورنال شود و در نتیجه هزینه‌های تولید بالاتر می‌رود.
شیرهای توپی برای کنترل جریان مناسب نیستند.
هنگامی که شیر توپی به سرعت بسته می شود، افزایش فشار می تواند در سیستم لوله کشی رخ دهد.
در شیرهای توپی استاندارد، محیط کار با فضای به اصطلاح مرده شیر توپی در تماس است.
به دلیل طراحی، محیط در حالت نیمه باز وارد ناحیه بین بدن و توپ می شود. از این ناحیه به عنوان فضای مرده یاد می شود.
در حالت بسته، سپس در آنجا محصور می شود و در صورت نوسانات دما، محیط امکان انبساط ندارد.
این می تواند منجر به آسیب به سیستم آب بندی، توپ و در نهایت به مشکلات عملیاتی شود.
یک شیر توپی را می توان به گونه ای طراحی کرد که با ماشینکاری پیچیده تقریباً «فضای مرده» نباشد.
