۱. مرور کلی
شیر توپی یک شیر دوار ربع گرد است که جریان را با چرخاندن یک دیسک کروی کنترل می‌کند. ویژگی‌های کلیدی آن عبارتند از:
- آب‌بندی عالی (صندلی‌های فلزی دارای استاندارد ANSI کلاس VI هستند)
- حداقل مقاومت در برابر جریان (طراحی کامل با قطر داخلی خط لوله مطابقت دارد)
- عملکرد سریع (چرخش ۹۰ درجه برای باز/بسته شدن کامل)
- عمر طولانی (طرح‌های مقاوم در برابر سایش از ۱۰۰۰۰۰+ چرخه پشتیبانی می‌کنند)
۲. اجزای اصلی
| کامپوننت | توضیحات |
| بدن | ساختار ریخته‌گری/آهنگری شده (WCB، CF8، فولاد دوبلکس)؛ اتصالات: فلنجی/جوش لب به لب/رزوه ای |
| توپ | کره صیقل داده شده با دقت (Ra≤0.8μm)؛ جنس: 304/316 SS، فولاد کربنی با روکش نیکل، روکش سرامیکی |
| صندلی | آب‌بند نرم (PTFE/RPTFE) یا آب‌بند فلزی (آلیاژ Stellite) |
| ساقه | طراحی ضد ترکیدگی؛ عملیات حرارتی شده با استاندارد 17-4PH؛ پکینگ گرافیتی با فنر جبرانی از جنس فولاد ضد زنگ |
| فعال‌سازی | دستی/پنوماتیک/برقی/هیدرولیک (پایه نصب ISO 5211) |
۳. انواع
(1) از نظر طراحی
- توپ شناور
- فشار توپ به صندلی‌ها از طریق فشار واسطه
- محدوده اندازه: DN15 ~ DN200
- فشار: PN16 ~ PN40
- سر محوره نصب شده
- گوی توسط ساقه‌های بالایی/پایینی ثابت شده است؛ نشیمنگاه‌ها فشار را جذب می‌کنند
- محدوده اندازه: DN50 ~ DN1200
- فشار: PN16 ~ PN250 (ANSI 150 ~ 2500)
(2) توسط بور
- قطر کامل لوله: ID = ID خط لوله (برای پیگ رانی)
- کاهش قطر داخلی لوله: قطر داخلی ≈ ۸۰٪ قطر داخلی خط لوله (مقرون به صرفه)
(3) انواع خاص
- گوی V شکل: شیار V شکل برای کنترل دقیق (مشخصه درصد مساوی)
- بدنه سه تکه: قابل جدا شدن برای تعمیر و نگهداری
- سطح بالا: طراحی قابل تعمیر درون خطی
۴. مشخصات
| پارامتر | محدوده | یادداشت‌ها |
| اندازه (قطر) | DN8 ~ DN1200 | طرح های سفارشی برای سایزهای بزرگتر |
| رتبه‌بندی فشار | PN10 ~ PN420 (ANSI 150 ~ 2500) | شیرهای ترونیون فشار قوی تا 2500 پوند |
| دما | -196℃~550℃ | عملیات برودتی برای دماهای پایین |
| رسانه | آب/نفت/گاز/اسیدها/دوغاب | دارای پوشش فلوئور برای محیط‌های خورنده |
| کلاس نشتی | کلاس ANSI IV/V/VI | صندلی‌های فلزی به کلاس VI دست می‌یابند |
| سرعت عملیات | پنوماتیک: 0.5 ثانیه (سریعترین) | شیرهای برقی بزرگ: ۱۰-۳۰ ثانیه |
۵. کاربردها
۱. نفت و گاز
- شیرهای مسدود کننده خط لوله (API 6D)
- شیرهای برودتی LNG (فولاد ضد زنگ آستنیتی -196 درجه سانتیگراد)
② شیمیایی
- محیط‌های خورنده (با روکش PTFE)
- راکتورهای فشار بالا (شیرهای ترونیون فورج شده)
③ قدرت
- آب تغذیه بویلر (شیرآلات فورج شده با آب‌بندی سخت)
- خطوط بخار (شیرهای آب‌بندی شده با دم)
④ تصفیه آب
- شبکه‌های شهری (پوشش اپوکسی تمام‌عیار)
- فاضلاب (پوشش سرامیکی مقاوم در برابر سایش)
⑤ تخصصی
- نیمه‌هادی (گاز با خلوص فوق‌العاده بالا)
- سیستم‌های دریایی (شیرهای آب دریا برنزی)
۶. راهنمای انتخاب
| کاربرد | نوع توصیه شده |
| آب/گاز (PN16) | توپ شناور + صندلی‌های PTFE |
| روغن فشار بالا (PN100) | صندلی‌های فلزی نصب شده با سر محوره |
| اسیدها/قلیاها | گوی با اندود فلوئور/هستلوی |
| گاز طبیعی مایع (LNG) برودتی (-196 درجه سانتیگراد) | دریچه‌های SS تحت عملیات برودتی |
| دوغاب‌های ساینده | ساچمه‌های روکش‌دار آلیاژی با سطح سخت |
۷. مزایا و معایب
✔ مزایا
- آب‌بندی حباب‌ناپذیر (دو طرفه)
- نگهداری آسان (تعویض صندلی در ردیف عقب برای برخی مدل‌ها)
- طراحی مقاوم در برابر آتش (دارای گواهینامه API 607)
✖ محدودیت‌ها
- برای تنظیم سرعت (به جز پورت V) مناسب نیست
- هزینه بالا برای شیرهای با قطر بزرگ/فشار بالا
۸. استانداردها
- API 6D: شیرهای خط لوله
- API 608: شیرهای توپی فلزی فلنج‌دار
- ISO 17292: شیرآلات نفت/پتروشیمی
- ASME B16.34: رتبه‌بندی فشار-دما
۹. نگهداری
- بسته‌بندی ساقه را هر سه ماه یکبار بررسی کنید
- آزمایش‌های سالانه سلامت آب‌بندی برای شیرهای فشار بالا
- طرح‌های آب‌بندی شده با دم برای محیط‌های خورنده
Cنتیجه‌گیری
شیرهای توپی در آب‌بندی و مقاومت در برابر جریان کم عالی هستند و همین امر آنها را برای سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی ضروری می‌کند. انتخاب مناسب بر اساس خواص سیال، فشار و فرکانس، قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین می‌کند.
