معرفی شیر های توپی (Ball Valves)

مقدمه

شیر توپی بخشی از خانواده شیرهای یک چهارم چرخشی است. ویژگی متمایز یک شیر توپی دیسک توپی شکل توخالی آن است که برای متوقف کردن یا شروع جریان عمل می کند. دیسک توپی یکی از سریع ترین شیرها است زیرا برای باز یا بسته شدن فقط به یک چهارم چرخش نیاز دارد.

شیرهای توپی چیست؟

دریچه های توپی دریچه هایی با حرکت چرخشی هستند. آنها به دلیل طراحی ساده، هزینه ساخت پایین و نیازهای نگهداری کم، کاربردهای گسترده ای دارند. این نوع شیر به طور ایده آل برای چرخه باز/بسته مناسب است و می تواند برای سیستم های دبی کم تا بسیار بالا استفاده شود.

شیرهای توپی سریع عمل می کنند زیرا فقط یک چهارم چرخش (90 درجه) دیسک شیر برای باز یا بسته شدن کامل شیر لازم است.

شیرهای توپی یکی از رایج ترین انواع شیرها هستند که انواع دیگر آن شیرهای پروانه ای ، دروازه ای ، کره ای و پلاگین هستند.

ساخت شیر توپی: بدنه، توپی، ساقه و غیره…

شیر توپی از یک توپ ، بدنه ، بسته بندی ، ساقه ، کلاه ، محرک و نشیمنگاه تشکیل شده است .

امکان نصب یک گیربکس سیاره ای بین محرک و ساقه وجود دارد. این تنظیم تغییر موقعیت دریچه های توپ بزرگ را بدون اعمال گشتاور قابل توجه آسان تر می کند.

این نشیمن ها از موادی با خواص مشابه با لاستیک ساخته شده است. مواد الاستومری معمولی مورد استفاده برای ساخت نشیمن شامل تفلون، نایلون و نئوپرن است، اگرچه موارد دیگری نیز وجود دارد. استفاده از مواد غیر فلزی برای نشیمنگاه از استفاده از شیرهای توپی در سیستم های با دمای بالا جلوگیری می کند.

شکاف بین کاپوت و ساقه با بسته بندی یا حلقه های O مهر و موم می شود .

ساقه معمولاً با استفاده از یک کلید مربع شکل ساده به توپ متصل می شود. شکل مربع اجازه می دهد تا سطح بالایی از گشتاور اعمال شود در حالی که احتمال گرد شدن لبه ها را به حداقل می رساند.

فلنج هایی در سمت مکش و تخلیه شیر توپی تعبیه شده است تا بتوان لوله ها را به راحتی وصل کرد.

شیرهای توپی چگونه کار می کنند

یک توپ با سوراخ از وسط در داخل بدن نصب شده است. اگر سوراخ در یک راستا با جریان باشد، می گویند شیر در موقعیت باز قرار دارد و مقاومت کمی در برابر جریان وجود دارد. اگر سوراخ 90 درجه چرخانده شود و عمود بر جهت جریان باشد، شیر در حالت بسته است و جریان ندارد. لازم به ذکر است که اغلب می توان یک شیر توپی را از طریق 360 درجه چرخاند، اگرچه جهت باز و بسته یکسان باقی می ماند.

دسته سوپاپ اغلب برای نشان دادن موقعیت سوپاپ استفاده می شود. اگر دسته سوپاپ در یک خط (موازی) با لوله کشی باشد، شیر در حالت باز قرار دارد. اگر دسته سوپاپ در یک خط (عمود) با لوله کشی نباشد، شیر در وضعیت بسته است. توجه داشته باشید، استثناهایی برای این قانون وجود دارد.

دریچه‌های انتقال/بونکرینگ سوخت اغلب از شیرهای توپی استفاده می‌کنند که دسته آن خلاف چیزی است که معمولاً انتظار می‌رود، مثلاً یک دسته درون خطی به معنای بسته بودن شیر است. دلیل این موضوع مشخص نیست، اما دلیل آن به حرکت تصادفی دسته سوپاپ مربوط می شود.

اگر شیر کاملاً باز باشد (عمود بر لوله) و شخصی به طور تصادفی دسته شیر را حرکت دهد، شیر به سمت وضعیت بسته (موازی با لوله) حرکت می کند. با این حال، اگر شخصی به طور تصادفی دسته سوپاپ را روی یک شیر توپی معمولی که بسته است (عمود بر لوله) حرکت دهد، به طور تصادفی دریچه را کمی باز می کند و این می تواند منجر به نشت سوخت شود. این سناریو ممکن است بعید به نظر برسد، اما شیلنگ های ذخیره سازی اغلب به صورت دستی جابجا می شوند و گاهی اوقات رها می شوند، بنابراین دریچه ای با دسته عمود بر شیلنگ ایده آل نیست و کار کردن با آن دشوارتر است.

مزایای

قابلیت خاموش/روشن کردن عالی.

حداقل نشت از طریق سایش و پارگی در صورت استفاده صحیح.

هزینه نگهداری کم.

حداقل افت فشار.

زمان و کار موثر برای عملیات.

این نوع دریچه سریع عمل می کند زیرا می تواند از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته با چرخش ساقه سوپاپ فقط یک چهارم دور (90 درجه) حرکت کند.

شیرهای توپی جریان را در هر جهت امکان پذیر می کنند و افت فشار بسیار کمی دارند.

دریچه های توپی به خوبی جای می گیرند و مستعد نشتی نیستند .

دریچه های توپی برای عملکرد مستقیم دستی محلی مناسب هستند ، اگرچه می توان آنها را از راه دور با استفاده از موتور و گیربکس سیاره ای فعال کرد.

شیرهای توپی معمولاً ارزان‌ترین در بین انواع شیرهای رایج هستند و هزینه‌های نگهداری نیز پایین است.

دریچه های توپی بدون نیاز به اعمال گشتاور قابل توجه از محرک به خوبی قرار می گیرند.

معایب

به عنوان شیر کنترل یا دریچه گاز مناسب نیست.

برای محیط های ضخیم تر مناسب نیست زیرا می تواند رسوب ایجاد کند و به دیسک و نشیمنگاه شیر آسیب برساند.

فشار موج ممکن است به دلیل بسته شدن و باز شدن سریع رخ دهد.

دریچه های توپی در جاهایی که نیاز به کنترل جریان است مناسب نیستند زیرا سرعت جریان را نمی توان به طور دقیق کنترل کرد.

دریچه گاز (هر موقعیت سوپاپ بین کاملاً باز و کاملاً بسته) همچنین جریان آشفته قابل توجهی را در سراسر توپ ایجاد می کند که منجر به تلفات اصطکاکی و آسیب احتمالی به خود توپ می شود. به این دلایل، شیرهای توپی نباید اولین طرح دریچه ای باشند که کنترل جریان مورد نیاز است.

دریچه های توپی نباید در سیستم های با دمای بالا استفاده شوند زیرا مواد نشیمن سوپاپ ممکن است آسیب ببینند و شیر دیگر به درستی قرار نمی گیرد (در صورت نیاز به شیرهای توپی با دمای بالا استثناهایی از این قانون وجود دارد).

دریچه های توپی نباید در محیط های جاری با تعداد ذرات ساینده زیاد استفاده شوند. ذرات ساینده به راحتی می توانند به نشیمنگاه سوپاپ آسیب برسانند و از نشستن صحیح سوپاپ جلوگیری کنند

سخن نهایی

شیرهای توپی برای سیال، گاز و بخار که نیاز به خاموش شدن بدون حباب دارند، مناسب هستند. در حالی که در درجه اول برای استفاده در فشار کم، کاربردهای فشار بالا و دمای بالا برای شیرهای توپی با نشیمن های های فلزی اعمال می شود.