شیر توپی (بال ولو) چیست؟ انواع آن

آشنایی با شیرهای توپی یا بال ولو

همانطوری که در مقاله مربوط به شیر های پروانه ای گفتیم در خطوط تولید و اتوماسیون های صنعتی انواع مختلفی از شیر ها به کار برده می شوند که هر کدام ویژگی ها و ساختار منحصر به فردی دارند. در این مقاله قصد ما بیان کردن مشخصات و کاربرد های یکی دیگر از انواع شیر ها به نام شیر های توپی (بال ولو) است تا انتهای مقاله با ما همراه باشید. آنچه در ادامه می خوانید: شیر توپی چیست؟ انواع شیرهای توپی؟ مزایا شیرهای توپی؟ معایب شیر های توپی یا بال ولو؟ و… .

مطلب مرتبط :

نحوه کار شیر های پروانه ای

شیر برقی چیست؟ کاربرد آن

شیر توپی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر توپی از نوع شیر های ربع گرد قطع کننده می باشد که برای کنترل جریان مایع یا گاز و باز و بسته شدن جریان استفاده می شود. این شیر کنترل جریان را با کمک یک توپ (گوی کروی) چرخشی که سوراخی در مرکز آن است و بین یک کانال کوچک که بین دو نشیمن‌ گاه قرار دارد، انجام می‌دهد. در شیر های توپی برای کنترل جریان از شیر فلکه‌ ی دستی استفاده نمی شود. بلکه از دسته ‌ای آچاری استفاده می‌شود و باز و بسته شدن شیر با چرخش ۹۰ درجه‌ای آچار، انجام می شود.

زمانی‌ که سوراخ موجود در مرکز توپ با جریان سیال هم‌جهت باشد و در راستای خط جریان قرار بگیرد،‌ شیر باز است و اگر که چرخش محوری ۹۰ درجه‌ای به دسته‌ی آچاری شیر بدهید. حفره مرکزی از راستای خط جریان خارج شده و شیر بسته می شود. اگر بخواهیم از نظر ظاهری و چشمی از وضعیت باز و بسته شدن شیر آگاه شویم باید بدانیم که وقتی شیر باز باشد شیر با دسته آچاری در یک راستا هستند و وقتی دسته آچاری بر شیر عمود است یعنی شیر بسته است.

حتما بخوانید : اتوماسیون صنعتی چیست؟

شیر های توپی را در خطوط تولید و اتوماسیون های صنعتی می ‌توان بر حسب نیاز به ‌صورت دستی، پنوماتیکی یا برقی راه اندازی کرد. از دیگر ویژگی‌ های شیر های توپی می توان به طول عمر بالای آن اشاره کرد و در تمام طول عمرش حتی اگر مدت‌ ها استفاده نشده باشد می ‌توان از آب ‌بندی آن مطمئن بود. ازاین‌رو، در مقایسه با شیر های کروی یا شیرهای کشویی، از این شیر ها بیشتر به‌ عنوان شیر قطع کننده استفاده می شود.

در نقشه های صنعتی نماد شیر توپی بصورت تصویر بالا است.

اجزای شیر های توپی و مواد سازنده و جنس شیر های توپی

همه انواع شیر های توپی اجزای اصلی زیر را دارا هستند. تنها تفاوتی که انواع آن ها دارند اندازه و نحوه طراحی آن هاست. این اجزا عبارتند از: توپی، بدنه، نشیمنگاه و اِستم. شیر های توپی می ‌تواند دارای نشیمنگاه از جنس فلزی یا نشیمنگاه نرم باشد. شیر توپی بسته به تعداد نشیمنگاه‌ ها و پورت‌ ها می‌ تواند تک جهته، دو جهته و یا چند جهته باشد که در ادامه به انواع آن ها خواهیم پرداخت. امروزه بدنه های شیر های توپی از جنس کست یا فورج (مونوبلاک یا اسپلیت) میباشند. بسته به مزایا و قیمت هر کدام خریدار آن را انتخاب می کند. برای خرید انواع تجهیزات برق صنعتی، ابزاردقیق، پنوماتیک و… میتوانید به فروشگاه ما مراجعه فرمایید.

جهت خرید تجهیزات اتوماسیون صنعتی به سایت فروشگاهی ما مراجعه کنید.

یک اصل کلی در زمینه شیر های توپی

شیر هایی با قطر کمتر از 5 سانتی متر (2 اینچ)، دارای 2 قطعه (از سه قطعۀ) بدنه فورج می باشند. رایج ترین مدل آن ASTM A105 است که برای کاربرد در درجه حرارت بالا استفاده می شود. مدل ASTM A350 LF2 و نیز LF3 برای خدمات دهی در درجه حرارت پایین و مدل هایASTM A182 F304 ،F316 برای خطوط جریان و در شیرآلات استیل ضد زنگ یا درجات بالاتر، مانند شیر های دوبلکس استفاده می شوند و مدل ASTM A182 F51 برای فوق العاده دوبلکس کاربرد دارند.

بدنه های فورج برای شیر های فشار قوی در مجراها خطوط جریان سایز بزرگ استفاده می شود. هر کدام از انواع بدنه و استم و… با توجه به نیاز کاربر تهیه و طراحی می شوند. برای مشاوره راه اندازی خطوط تولید و اتوماسیون صنعتی و اطلاع از اینکه کدام شیر مناسب کار شماست می توانید با ما در ارتباط باشید.

مهمترین و پرکاربرد ترین ماده استفاده شده در تولید سیت ها که برای آب بندی درون شیرهای توپی استفاده می شود، PTFE می باشد. PTFE دارای ضریب اصطکاک بسیار پایین (اصطکاک پایینی دارد)، قابلیت تحمل درجات بالای دما و همچنین خاصیت آب بندی مناسبی می باشد. البته لازم به ذکر است که هرچه جنس سیت شیر، سخت تر گردد ضریب قابلیت و اطمینان آن کاهش می یابد.

کاربرد شیر توپی چیست؟

عمومی ترین کاربرد آن استفاده در قطع و وصل کردن جریان سیالات است. عموماً ازشیر های توپی برای تنظیم جریان استفاده نمی شود و آن ها صرفا برای قطع و وصل کردن جریان به کار می روند. شیر های توپی به دلیل ساختمان بسیار ساده، اغلب مورد توجه طراحان در بخش پایپینگ قرار می گیرند. شیر های توپی قابلیت اطمینان بالایی دارند و از آب بندی مناسبی برخوردارند. پس گزینه بسیار مناسبی برای جریان گازها می باشند. شیر توپی را با شیر یک ‌طرفه‌ ی توپی اشتباه نگیرید. شیر یک ‌طرفه‌ ی توپی از نوع شیر های یک‌ طرفه است که از یک توپ برای جلوگیری از جریان نا خواسته ‌ی برگشتی در خطوط جریان استفاده می شود.

از شیر های توپی در کاربری ‌های گاز، بخار و هیدروکربن استفاده می شود. شیر های توپی اگر نشیمنگاه فلزی داشته باشند می‌ توانند در خطوط تولید و اتوماسیون صنعتی با فشار و دمای بالا استفاده شوند. همچنین از این شیرها در ترکیب با ابزارآلات دقیق نیز می توان در اتوماسیون صنعتی استفاده کرد.

حتما بخوانید: شیر دروازه ای یا گیت ولو چیست؟

انواع مختلف شیر های توپی چیست؟

شیر های توپی از چند نظر تقسیم بندی می شوند که به آن ها می پردازیم.

از نظر ساختمان ظاهری

شیر های توپی از نظر ساختمان ظاهری عمدتا به چهار دسته تقسیم می شوند که عبارت اند از:

1. تمام جوش(Welded Body)
2. ورود از بالا (Top Entry)
3. ورود از انتها (End Entry)
4. بدنه چند تیکه (Split Body)

نوع شیر توپی تمام جوش برای مناطقی که شیر به صورت دفنی باید استفاده شود،‌ کاربرد دارد و برای خطوط دریایی بسیار مناسب هستند. این شیوه ساختار در بدنه باعث جلوگیری از هر گونه نشتی شیر در طول عمر آن می شود و آن را تضمین می کند. این نوع از شیرآلات برای سیالات سمی و مضر نیز بسیار مناسب هستند. شیر توپی هایی با بدنه ی چند تیکه شامل دو مدل هستند: دو تیکه و سه تیکه.

این نوع از شیر های توپی به راحتی قابل تعمیر و بازرسی هستند. در شیر هایی که قابلیت باز شدن از بالا را دارند را می توان به راحتی درون خط تولید و اتوماسیون صنعتی تعمیر کرد و می توان به راحتی قسمتی از آن را که ایراد دارد را با قطعات یدکی تعویض نمود.

حتما بخوانید: آشنایی با انواع شیرآلات صنعتی

از نظر بور

در ابتدا خوب است با اصطلاح بور آشنا شوید. اصطلاح بور Bore به محل عبور جریان سیال از درون گوی کروی شکل (از درون خود شیر) را می گویند.

شیر های توپی از نظر نوع بور به سه دسته تقسیم می شوند:

1. Full Bore: قطر داخلی بور به صورت تقریبی برابر با قطر خط می باشد. یعنی تمام داخل شیر مسیر جریان سیال است. این قطر داخلی زیا باعث می شود میزان افت فشار در شیر Full بسیار کم باشد.
2.  Reduced Bore: قطر بور به اندازه 1 یا 2 سایز از خط اصلی کوچکتر است. این شیر های توپی نسبت به full بور قیمت پایینتری دارند.
3. 3V_Bore: در این مدل شکل گوی و شکل سیت به صورت شکل V (حرف انگلیسی) می باشند. در شیر های توپی معمولی که در ابتدا به آن اشاره کردیم عامل مسدود کننده یک توپ (گوی) کامل میباشد اما در شیر های V Ball این عامل یک توپه نصفه (نیم گوی) با لبهV شکل است. این تفاوت ظاهری باعث ایجاد یک تفاوت کاربردی بین این نوع از شیر ها شده است.

تقسیم بندی شیر های توپی از نظر مهار توپ

شیرهای توپی فلوتینگ (Floating Ball Valve)

در این نوع شیر توپی، توپ در مایع جریان یافته معلق است و با فشرده سازی دو سیتِ در مقابل جریان، در موقعیتش نگه داشته می شود و شیر بسته می شود. طراحی شیر های توپی فلوتینگ سبک و اقتصادی بوده و اندازه مجرای آن نیز تا 10 اینچ مناسب است. زیرا اگر در طراحی اندازه مجرا بیش از این باشد. سیت ها قادر به تحمل توپ های سنگین تر نیستند و شیر توپی ساخته شده با مجرای بیشتر از 10 اینچ نمی تواند در خطوط جریان عملکردی ایمن و کارآمد داشته باشد.

شیرهای توپی ترونیون (Trunnion Mounted Ball Valve)

شیر های ترونیون در مقابل نوع فلوتینگ محدودیت اندازه ندارد و در واقع برای حل مشکل محدودیت های اندازه شیرهای فلوتینگ ظراحی شده اند. بطور کلی، در این نوع شیرها، شفت، توپ و سیت ها (استوانه نگهدارنده) تحت عنوان یك مونتاژِ واحد عمل می کند و بارهای سنگین تولید شده به واسطه توپ هایی با ابعاد بزرگ را تحمل می کند. علاوه بر حل کردن مشکل محدودیت اندازه، شیر ترونیون در مقایسه با شیر فلوتینگ دارای گشتاور کمتری بوده.

Rising Stem Ball valve

این نوع شیر های توپی برای الک کردن مواد مولکولی طراحی شده اند. و با آن می توان به طور موثر در مواد کثیف و دارای آلودگی ها و مواد جامد مخلوط استفاده کرد. حرکت توپ روی سیت ها اجازه میدهد تا یک عمل تمیز کردن سطح توپ انجام گیرد و مواد رسوبی باقی نماند. این نوع شیر توپی مقاومت خیلی بالایی در برابر دما دارد و تمام فلز می باشد.

مزایا شیر های توپی چیست؟

مزایای شیر توپی (بال ولو) عبارت اند از:

• طول عمر بالا
• مقاومت در برابر فشار و گرمای خطوط تولید صنایع مختلف
• تعمیر و نگهداری ساده و تعویض کردن راحت این قطعه
• ساختار بسیار محکم آن بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا قابلیت اطمینان دارد.
• داشتن یک طراحی متراکم و کم حجم و ساده که در اتوماسیون های صنعتی اهمیت دارند.
• شیر های توپی برای جریانات مایع و گازها بسیار کارآمد می باشند و حتی مواد شیمیایی نظیر اسید هیدروکلریک، کلر خشک، اسید هیدروفلوئوریک و یا اکسیژن را عبور میدهند. در برابر آن ها از خود مقاومت نشان می دهند.

حتما بخوانید : تفاوت شیرهای برقی و پنوماتیک

معایب شیر های توپی چیست؟

معایب شیر های توپی یا بال ولو عبارتند از:

• شیر ها توپی از قابلیت تنظیم و کنترل جریان سیالات ضعیفی برخوردار اند، و فقط برای برای وصل و قطع کردن جریان طراحی شده اند نه تعدیل و تنظیم آن
• شیر های توپی برای عبور مخلوط مایع و جامدات مناسب و قابل استفاده نمی باشند. زیرا این ذرات معلق و جامدات در حفره هایی در مجاورت بال (Ball) و سیت ها(Seat) حالت جامد و رسوب پیدا کرده و سفت می شوند و این رسوب و تجمع ذرات معلق و مخلوط در مایع باعث نشت دریچه می شوند.

سخن پایانی

در پاسخ شیر توپی چیست؟ دانستیم که شیرهای توپی یا بال ولو ها عضوی از خانواده شیر های ربع گرد یا شیر چرخش 4/1 هستند. شیر پروانه ای (Butterfly Valve) و شیر پلاگ (Plug Valve) نیز عضو های دیگر این خانواده هستند. این شیر ها عمل باز و بسته شدن را با چرخاندن 90 درجۀ یک اهرم (دسته آچاری) متصل به دیسک انجام می دهند. تیم سپیانی آماده ارائه تمامی خدمات از جمله مشاوره، نصب و خرید تمامی ابزاردقیق بوده و از همکاری با شما مفتخر خواهد بود. جهت دسترسی به خدمات ما میتوانید با ما تماس بگیرید.