شیرهای توپی نوعی دریچه هستند که از یک توپ سوراخ دار توخالی برای تنظیم جریان سیال در شیر استفاده می کنند. توپ دارای یک دریچه از مرکز است که به سیال اجازه می دهد در هنگام باز بودن دریچه از آن عبور کند و می توان آن را چرخاند تا جریان سیال را هنگامی که دریچه بسته است مسدود کند.
ساختار: شیرهای توپی معمولاً از بدنه، توپ، ساقه و نشیمنگاه تشکیل شده اند. بدنه محفظه اصلی دریچه است و حاوی توپ و نشیمنگاه است. توپ دارای سوراخی در مرکز خود است که به سیال اجازه می دهد در هنگام باز بودن دریچه از آن عبور کند. ساقه به توپ متصل است و برای چرخاندن توپ برای باز یا بسته کردن دریچه استفاده می شود. نشیمن‌گاه‌ها سطوح آب‌بندی هستند که هنگام بسته شدن دریچه، توپ روی آنها قرار می‌گیرد و برای جلوگیری از نشتی، مهر و موم محکمی ایجاد می‌کند.
عملکرد: شیرهای توپی با چرخش ساقه کار می کنند که به نوبه خود توپ را در داخل بدنه شیر می چرخاند. هنگامی که گوی چرخانده می شود تا سوراخ گوی با مسیر جریان دریچه تراز شود، دریچه باز است و سیال می تواند از آن عبور کند. هنگامی که توپ به گونه ای می چرخد که سوراخ عمود بر مسیر جریان باشد، دریچه بسته می شود و سیال مسدود می شود.
انواع: انواع مختلفی از شیرهای توپی وجود دارد، از جمله:
کاربردها: شیرهای توپی در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها استفاده می شوند، از جمله:
شیرهای توپی مخصوصاً برای کاربردهایی که نیاز به خاموش شدن سریع و کنترل دقیق نرخ جریان دارند، مناسب هستند. آنها همچنین قادر به مدیریت طیف وسیعی از سیالات، از جمله آنهایی که خورنده یا ساینده هستند، هستند.
به طور خلاصه، شیرهای توپی نوعی دریچه هستند که از یک توپ توخالی برای تنظیم جریان سیال از طریق شیر استفاده می کنند. آنها با چرخاندن ساقه برای باز کردن یا بستن دریچه کار می کنند و در انواع مختلفی از جمله توپی شناور، ترانیون نصب شده، پورت کامل و پورت کاهش یافته موجود هستند. شیرهای توپی در صنایع و کاربردهای مختلفی استفاده می شوند، به ویژه در صنایعی که نیاز به خاموش شدن سریع و کنترل دقیق دبی دارند.
مواد: شیرهای توپی را می توان از مواد مختلفی از جمله فولاد ضد زنگ، برنج، برنز، پی وی سی و فولاد کربنی ساخت. ماده انتخاب شده به کاربرد خاص، از جمله نوع سیال مورد استفاده و شرایط محیطی بستگی دارد.
اندازه ها: شیرهای توپی در طیف وسیعی از اندازه ها موجود هستند، از شیرهای کوچک که فقط چند اینچ قطر دارند تا دریچه های بزرگ با قطر چند فوت. اندازه شیر معمولاً با اندازه خط لوله و سرعت جریان سیال تعیین می شود.
مزایا: شیرهای توپی مزایای متعددی نسبت به سایر انواع شیرها دارند، از جمله:
معایب: در حالی که شیرهای توپی مزایای زیادی دارند، محدودیت هایی برای استفاده از آنها وجود دارد. این شامل:
شیرهای توپی یک نوع شیر همه کاره هستند که می توانند در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. آنها چندین مزیت نسبت به انواع دیگر شیرها از جمله خاموش شدن سریع، کنترل دقیق، گشتاور کم و نگهداری کم دارند. با این حال، محدودیت هایی نیز برای استفاده از آنها وجود دارد، از جمله محدوده دما و فشار محدود آنها و هزینه بالاتر آنها در مقایسه با انواع دیگر شیرها.
نصب: شیرهای توپی را می توان به روش های مختلفی از جمله اتصالات فلنجی، رزوه ای یا جوشی نصب کرد. اتصالات فلنجی معمولاً در کاربردهای صنعتی که به شیرهای بزرگتر نیاز است استفاده می شود، در حالی که اتصالات رزوه ای یا جوشی در شیرهای کوچکتر مورد استفاده در کاربردهای مسکونی یا تجاری رایج تر است.
فعال سازی: شیرهای توپی را می توان به صورت دستی یا با یک محرک کار کرد. دریچه های توپی دستی با دست و با استفاده از یک اهرم یا دسته کار می کنند، در حالی که دریچه های توپی فعال از یک موتور، سیلندر پنوماتیک یا هیدرولیک یا نوع دیگری از محرک برای کار با شیر استفاده می کنند. شیرهای توپ فعال معمولاً در کاربردهای صنعتی که کنترل از راه دور مورد نیاز است استفاده می شود.
کاویتاسیون: زمانی که سرعت جریان سیال به اندازه کافی زیاد باشد که باعث افت فشار موضعی شود که می تواند منجر به تشکیل حباب های بخار شود، حفره شدن می تواند در شیرهای توپی رخ دهد. سپس این حباب ها می توانند فرو بریزند و به دریچه آسیب وارد کنند. برای جلوگیری از کاویتاسیون، می توان از یک شیر کاهش فشار یا یک شیر کنترل برای تنظیم سرعت جریان سیال استفاده کرد.
شیرهای توپی چند پورت: شیرهای توپی چند پورت دارای بیش از دو پورت هستند که امکان پیکربندی جریان پیچیده تری را فراهم می کند. می توان از آنها برای هدایت جریان بین خطوط لوله متعدد یا برای کنترل سرعت جریان دو یا چند سیال استفاده کرد. شیرهای توپی چند پورت را می توان با دو، سه یا حتی چهار یا چند پورت ساخت.
شیرهای توپی ایمن آتش نشانی: شیرهای توپی آتش نشانی برای حفظ عملکرد خود حتی در شرایط دمای بالا و فشار بالا طراحی شده اند. آنها اغلب در کاربردهایی استفاده می شوند که ایمنی آتش سوزی یک نگرانی است، مانند تاسیسات تولید نفت و گاز.
به طور خلاصه، شیرهای توپی نوعی شیر همه کاره هستند که می توانند به روش های مختلفی نصب شوند و به صورت دستی یا با یک محرک کار کنند. کاویتاسیون در برخی از کاربردها می تواند یک نگرانی باشد، اما می توان با استفاده از شیر کاهش فشار یا شیر کنترل از آن جلوگیری کرد. شیرهای توپی چند پورت و شیرهای توپی ایمن آتش نیز برای کاربردهای تخصصی موجود هستند.
