شیر توپی
شیر توپی یا ball valve جزو مهمترین شیرآلات صنعتی و تجهیزات اصلی برای انسداد و تنظیم جریانات سیالاتی چون نفت، گاز، بخار و غیره در صنعت پتروشیمی هستند. این شیر‌ها به علت طراحی داخلی ساده‌ای که دارند نسب به دیگر شیر‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند همچنین کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند چون سرعت عملکرد آن‌ها بالا می‌باشد. این طراحی ساده باعث کاهش هزینه‌های نصب شیر می‌شود. از طرفی دیگر طراحی‌های پیشرفته این قطعات نیز قابل تعمیر هستند؛ که خود یک ویژگی مثبت و مزیت بزرگ برای این قطعات به حساب می‌آید. شیرهای توپی، یک نوع شیر ربع گرد می‌باشند که با استفاده از چرخش یک گوی کروی برای برقراری یا قطع جریان به کار می‌روند و مسیر جریان را باز و بسته می‌کنند که محل عبور جریان سیال از درون گوی کروی شکل و همچنین از درون خود شیر می‌باشد و معمولا به صورت صفر و صدی کار می‌کنند که نمیتوان در سیستم‌های کنترلی از آن استفاده کرد به همین علت استفاده از شیرهای برقی به خاطر کنترل بهتر جریان و پاسخ دهی سریع به تغییرات افزایش پیدا کرده است.
انواع شیر توپی
شیرهای توپی را بر اساس معیار‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌کنند:
از لحاظ طراحی به انواع شناور، ترونیون، شیر انسداد و تخلیه طبقه‌بندی می‌شوند.
از لحاظ ورودی نوع استاندارد با ۲ ورودی و سه طرفه (یک ورودی و ۲ خروجی یا برعکس) موجود می‌باشد.
بر اساس اندازه مجرا به مجرای کامل، کاهنده و V شکل تقسیم‌بندی می‌شوند.
از نظر بدنه به یکپارچه، ۲ یا ۳ قطعه تقسیم می‌شود.
از نظر ورودی به ورودی جانبی یا ورودی بالایی تقسیم شده است.
و در اخر از نظر نوع نشیمنگاه به فلزی یا نرم (تفلون) تقسیم می‌شود.
شیر توپی پنوماتیک
این شیر توپی یکی از انواع فلو کنترل پنوماتیک است. فلو کنترل پنوماتیک یک شیر کنترل جریان است که برای کاهش جریان در سیستم پنوماتیک از آن استفاده می‌شود. به شیر توپی پنوماتیک، شیر سوپاپی نیز گفته می‌شود. این شیر همان طور که می‌دانید بر اساس یک توپ طراحی شده است. با توجه به کاربرد خود می‌توانید از انواع آن مدل مناسب را انتخاب کنید. این شیر ها، برای کنترل جریان مایع یا گاز با استفاده از یک توپ با یک سوراخ استفاده می‌شوند. توپ توسط یک محرک پنوماتیک که قادر به چرخاندن آن است، کنترل خواهد شد. شیر توپی به دلیل عملکرد ساده و کاربردی، داشتن اطمینان کافی از عملکرد صحیح، عمر طولانی و مقاومت بالا همچنین کاربردهای گسترده آن، یکی از متداول‌ترین شیرآلاتی است که در صنعت پنوماتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی شیر توپی پنوماتیک شامل انواع زیر می‌باشد: شیر توپی پنوماتیکی ۲ طرفه – شیر توپی پنوماتیک ۳ طرفه.
معایب شیر توپی
شیر توپی در مقابل تمامی مزایا دارای یک سری معایب نیز می‌باشد که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهد شد. یکی از مهمترین معایب آن که سبب خرابی شیر‌ها نیز می‌شود محبوس شدن سیالات در محفظه میانی شیر است و وقتی بخش کروی در حال چرخش می‌باشد ممکن است بخشی ازسیال عبوری در محفظه میانی محبوس شود. اگر سیال در فصول سرد برای مدت زمان زیادی در محوظه مانده باشد و تخلیه نشده باشد، در صورت یخ زدن ترک خورده و می‌شکند و از طرفی گاز محبوس شده نیز خطرناک می‌باشد. به همین دلیل در قسمت بالایی شیرهای توپی از یک هواکش استفاده می‌شود. . یکی از معایب دیگر این شیر‌ها داشتن تنظیم و کنترل ضعیف می‌باشد چون برای تعدیل جریان طراحی نشده و صرفا برای انسداد و قطع جریان می‌باشد. به دلیل سرعت بالا و فشار زیاد در جریان شیر، کنترل جریان باعث می‌شود شیر توپی تا حد زیادی در معرض فرسایش قرار بگیرد و این سایش و اصطکاک به مرور سبب نشت شیر‌ها خواهد شد. تمیز کردن شیر توپی به جز طراحی‌های ورودی از بالا دارای سختی‌ها و دشواری‌هایی می‌باشد. شیرهای توپی تنها برای گاز‌ها و سایر جریانات مایع کارآمد هستند (حتی مواد شیمیایی) و نمیتوان برای عبور مخلوط مایع و جامد از آن‌ها استفاده کرد زیرا تجمع ذرات معلق و باقی مانده باعث نشت دریچه می‌شود. در مقابل شیرهای برقی ۲-۲ به علت ساخته شدن از مواد مختلف و مدل‌های گوناگون صرفا با شناسایی سیال عبوری این مشکل را حل می‌کنند.
مشخصات شیر توپی
به طور کلی تمامی اجزا شیرهای توپی از جمله بدنه، دسته و توپی از جنس استنلس استیل می‌باشند اما ممکن است جنس اجزای داخلی و بدنه باهم متفاوت باشد. علت استفاده از استلنس استیل بازه تحمل دمایی آن در دماهای مختلف و حدود ۲۰۰ درجه سانتی گراد می‌باشد و همچنین بازه تحمل فشاری آن متناسب با افزاش فشار، افزایش می‌یابد. همچنین جنس آب بند از نوع PTFE می‌باشد. مهم ترین مشخصه این شیر‌ها ساختمان ساده آن‌ها می‌باشد که تعمیر و نگهداری از آن را آسان و کم هزینه می‌کند و سبب می‌شود به سایر شیرآلات صنعتی ترجیح داده شود. در این مدل شیر‌ها در هنگام باز بودن شیر جریان سیالات به صورت کاملا یکنواخت خواهد بود و در حالت بسته نیز به صورت کامل جریان قطع می‌گردد. در شیر توپی افت فشاری برابر با صفر خواهیم داشت. یکی از مشخصه‌های کاربردی آن‌عدم نیاز به سیستم روانکاری می‌باشد.
اجزای شیر توپی
بدنه
نشیمنگاه
دیسک توپی
گسکت یا واشر آب‌بندی
پیچ یا گل میخ
مهره
بدنه
اورینگ
واشر
درزبند
گلند (نوعی کاسه نمد مورد استفاده به عنوان عایق آب بند کننده)
فلنج گلند
دستگیره
پیچ
ساقه
تاریخ انتشار 1401/05/10