شیر توپی (Ball valve) یک دریچه کروی دارد و امکان کنترل جریان سیال را به صورت باز و بسته (صفر و یک) فراهم می کند. عمر طولانی، دوام عالی و آب بندی قابل قبول از علت های کاربرد زیادشان است. این خواص باعث شده که این شیر ها در بسیاری از کاربرد ها بر شیرآلات نوع کشویی و کروی پیشی بگیرند. این شیرها در کاربردهای گسترده صنعتی برای فشارهایی تا 1000 بار و دماهایی تا 400 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار می گیرند.
این شیر نوعی شیر ربع-گرد (۹۰ درجه) است که عضو مسدودکننده جریان به صورت یک کره سوراخ دار حول یک محور عمودی نسبت به جهت جریان سیال دوران مینماید و وظیفه هدایت و تنظیم انواع مختلف سیالات را بر عهده دارند. همچنین مسیر ورود سیال به دو صورت است. مسیر اول با کاهش در سطح مقطع همراه است و حفره روی گوی کوچک تر از ورودی و خروجی شیر می باشد. مسیر نوع دوم کاملا باز و حفره روی گوی به اندازه قطر ورودی و خروجی شیر است.
یکی از عیوب شیرآلات توپی یا شیر گازی این است که سیال میتوانند در محفظه میانی به دام بیفتد و اگر این سیال تخلیه نگردد میتواند در هوای سرد و یخبندان باعث ترک خوردن بدنه شیر گردد.
ساختار کلی شیر توپی
این نوع شیر در دستهبندی شیرآلات قطع و وصل جریان (on- off) قرار داشته و در حالت نیم باز دچار آسیب خواهند شد. عضو مسدودکننده کانال جریان (کره یا گاهأ نیم کره)، که به وسیله ساقه شیر حرکت 90 درجهای خواهد داشت وظیفه باز و بسته کردن شیر را بر عهده دارد.
به همین دلیل به آنها شیرهای quarter-turn action و Quick Opening نیز میگویند. چنانچه مساحت مجرای عبور سیال، از مساحت خط لوله کوچکتر باشد (Reduce Bore) نامیده میشود. در حقیقت نوع طراحی داخل بدنه و اندازه مجرای عبوری به گونهای است که در حالت باز نیز باعث افت فشار در مسیر میشود.
این کاهش مساحت کانال جریان در صورت طراحی غلط، بروز اغتشاش و تلاطم در جریان سیال را در پی خواهد داشت. همچنین اگر مساحت مجرای عبور سیال، دقیقاً برابر با مساحت خط لوله باشد (Full Bore) نامیده میشود. این نوع شیر توپی دارای قابلیت پیگ رانی میباشد.
این شیرها اکثراً دارای سیستم تزریق گریس بوده و در صورت مشاهده نشتی میتوان با تزریق گریسهای مخصوص آببند اضطراری (EMERGENCY SEAL) آن را آب بندی نمود. این گریسها عمدتا پایه سنتتیک (synthetic base) هستند.
کاربردهای شیر توپی
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- سیستم پایپینگ آب و فاضلاب
- کشتی ها
- صنایع شیمیایی
- صنایع اطفا حریق
- صنایع خودروساز
- صنایع پلاستیک
- صنایع نساجی
- صنایع فلزی
- صنایع دارویی
مشخصات فنی و اجزای اصلی شیر توپی
مشخصات استانداردی شیر توپی
- API 6D ،BS 5351 (براساس فورج)
- ASME B16.34 (براساس درجه بندی فشار و دما)
- ASME B16.5 / B16.47 (براساس انتهای فلنج)
- ASME B16.25 (براساس پایانه های جوش)
استاندارد های ساخت بدنه شیر توپی
- استاندارد میزان ضخامت بدنه مطابق ASME B16.34می باشد.
- استاندارد ابعاد سطح به سطح (Face To Face) فلنج های شیر و انتها تا انتهای آن (End To End)، در شرایطی که انتهای آنها با جوش لب به لب باشد باید مطابق ASME B16.10 باشد.
- استاندارد ابعاد و صافی درانتهای فلنج ها باید مطابق ASME B16.5 باشد.
- استاندارد جوش های لب به لب باید مطابق ASME B16.25 باشد.
- استاندارد جوشهای ساکتی باید مطابق ASME B16.11 باشد.
- استاندارد اتصالات رزوه ای و نوع رزوه ی مخروطی باید مطابق ASME B1.20.1 باشد.
استاندارهای سرویس شیرهای کمتر از قطر ۲ اینچ دارای بدنه فورج یا کست
- ASTM A105: برای سرویس با درجه حرارت بالا
- ASTM A350 LF2/LF3: برای سرویس با درجه حرارت پایین
- ASTM A182 F304/F316 : برای شیرآلات استیل ضدزنگ یا درجات بالاتر
- ASTM A182 F51: شیرهای دوبلکس
- ASTM A182 F53/F55: فوق العاده دوبلکس
استانداردهای سرویس شیرهای بالاتر از قطر ۲ اینچ دارای بدنه فورج یا کست
- ASTM A216 WCB: برای سرویس با درجه حرارت بالا
- ASTM A352: برای سرویس با دمای پایین
- ASTM A351 CF8/CF8M: برای شیرهای استیل ضدزنگ
کلاس های قابل ارایه شیرآلات توپی
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۱۵۰
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۳۰۰
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۶۰۰
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۹۰۰
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۱۵۰۰
- بال ولو یا شیر توپی کلاس ۲۵۰۰
اجزاء اصلی شیر توپی
- بدنه
- بونت
- نشیمنگاه
- توپی
- واشر
- درزگیر
- آب بند
- پیچ
- مهره
- پیچ
- محور
- بوش آببند
- واشر
-
-
بدنه بال ولو
-
بدنه بال ولو یا شیر توپی با توجه فشار کاری و درجه حرارت و نوع سیال و سایز متفاوت می باشد ، جنس بدنه Ball Valve از فولاد های (A216 Gr. WCB/A105) و از استیل با گرید های ( S.S 304/ S.S316/ S.S 304L/S.S 316L ) و با آلیاژهای پایه نیکل و برنزی هم استفاده می شود.
-
-
سیت بال ولو
-
سیت بال ولو یا شیر توپی با توجه به نوع سیال و فشار کاری و درجه حرارت از جنس های مختلف پایه تفلون(PTFE /R PTFE /VITON )، فلز به فلز از جنس برنز و استیل با گرید های مختلف استفاده می شود.
-
-
توپی بال ولو
-
جنس توپی (گوی کروی) با توجه به نوع سیال و درجه حرارت و فشار کاری گرید از استیل های مختلف و آلیاژ های پایه نیکل ساخته و استفاده می شود.