شیر توپی (Ball valve) یا گازی شیرهایی با حرکت چرخشی میباشند که در آنها از مجرابندی که به شکل کروی میباشد استفاده میشود.که این مجرابندها برای باز و بسته کردن جریان مورد استفاده قرار میگیرد.

Ball Valve ها شـیرهای ساده قـطع و وصـل هسـتند که از یک قطـعه توپی شکل برای متوقف کردن و راه اندازی دبی سیال در پایین دست شیر استفاده میشود با چرخش ساقه شیر به سمت موقعیت بازشدن توپی چرخیده و سوراخی که در وسط آن تعبیه شده است در مسیر ورود و خروج سیال قرار میگیرد و در نتیجه سیال از شیر عبور میکند. وقتیکه توپی طوری بچرخد که سوراخ آن عمود بر مسیر سیال قرارگیرد، دبی سیال متوقف میگردد. وقتی که توپی در موقعـیت نیمه باز قرار میگیـرد، جریان آشـفتهای در شیر ایجاد میشود این مشخصه باعث محدودیت کاربرد Ball Valve میگردد. بنابراین بایستی فقط در کاربردهای کاملاً باز یا کاملاً بسته بکار روند

در Ball Valve هایی که در سیستمهای فرآیند بکار می روند ممکن است از عملگرهای مختلفی به منظور کنترل مستقیم یا از راه دور شیر استفاده شود. متداولترین این عملگرها یا بصورت دستی بوده و یا توسط یک موتور کار می کنند. شیرهای دستی دارای یک چرخ یا اهرم دستی می باشند که مستقیماً یا از طریق یک گیربکس به ساقه شیر وصل میشوند. با حرکت ساقه شیر به اندازه یک قوس ۹۰ درجه، شیر باز یا بسته میشود.

در بیشتر شیرهای توپی عمل کردن شیر در حالتی روی میدهد که دسته شیر تا ۹۰ درجه بچرخد. برخی از Ball valve ها دارای عملگرهایی هستند که بصورت دنده خورشیدی عمل میکنند. این نوع از دنده ها به شیر اجازه میدهند که از دستـه کوچکتری استفاده کنند ولی نیروی حاصله از آنها به اندازه یک شیر بزرگ میباشد. از شیر توپی برای کنترل جریان فقط زمانی که سیال گاز باشد میتوان استفاده کرد.

شیرهای توپی از متریال های فولادی ، استنلس استیل ، پلیمری و برنجی ساخته می شوند .

به طور معمول در شیرهای توپی فولادی دسته (stem) و توپی از جنس استنلس استیل ۳۰۴ می باشد. همچنین جنس آبند (seat) از نوع PTFE می باشد . در شیرهای توپی فولادی رنج تحمل دمایی در کلاس های مختلف یکسان و حدود F° ۴۰۰ و رنج تحمل فشاری متناسب با افزایش کلاس کاری افزایش میابد . تفاوت اصلی بین شیر های توپی فولادی و استنلس استیل در جنشس بدنه وکاربردهای خاص انها میباشد .

به طور معمول در شیرهای توپی استنلس استیل تمامی اجزا ازجمله بدنه ، دسته (stem) و توپی از جنس استنلس استیل می باشد ولی ممکن است جنس گرید اجزای داخی وبدنه باهم متفاوت باشد . همچنین جنس آبند (seat) از نوع PTFE می باشد . در شیرهای توپی استنلس استیل رنج تحمل دمایی در کلاس های مختلف یکسان و حدود F° ۴۰۰ و رنج تحمل فشاری متناسب با افزایش کلاس کاری افزایش میابد . تفاوت اصلی بین شیر های توپی فولادی و استنلس استیل در جنشس بدنه وکاربردهای خاص انها میباشد .آلیاژ استنلس استیل شامل اهن به همراه شامل مقادیری مختلفی از کربن سیلیکون و منگنز و حداقل ۵/۱۰% کروم میباشد . کروم افزوده شده در سطح فلز لایه ای از اکسید را ایجاد کرده که مانع از هر گونه خوردگی میگردد و با افزایش مقدار کروم مقاومت در برابر خوردگی افزایش می یابد . همچنین برخی از گرید های استنلس استیل شامل عناصر نیکل و مولیبدن میباشند که خاصیت شکل پذیری و افزایش بیشتر در برابر خوردگی را به آلیاژ می بخشند .

 

آلیاژ استنلس استیل علاوه ب اینکه دارای خواص ضد خوردگی میباشد در صنایع غذایی به دلیل سرعت و بازده بالا فرایند تمیز کاری وشست وشو و خواص ضد باکتریایی بصورت خیلی گسترده مورد استفاده واقع می شود . همچنین مواد غذایی در تماس با این آلیاژ هیچ طعم وبوی خاصی نمیگیرند و این یکی از ویژگی های برجسته این آلیاژ می باشد .

مزیت استفاده از Ball valve :

قیمت پایین تر نسبت به سایر شیرها

    عمل کردن سریع در باز و بسته شدن
    عمل کردن در ۱/۴ بسته بودن و باز بودن مجرای توپی
    یکپارچه بودن قطعات آن و عدم نیاز به روانکاری
    وزن کم ،ساختمان فشرده ،نصب و بهره برداری آسان
    گشتاور پایین مورد نیاز جهت باز و بسته کردن(در نتیجه انتخاب آسانتر عملگر)
    استفاده از شیرهای توپی چند راهی برای تغییر جهت جریان

بطور متعارف این سری از شیرها مشخصه های کمتری برای تنظیم جریان دارند و همچنین در وضعیت تنطیم جریان بدلیل سرعت بالای سیال، نشیمنگاه در معرض سایش سریع قرار میگیرد. یکی دیگر از اشکالات Ball Valve ها حبس شدن مقداری از سیال در داخل توپی در هنگام بسته شدن میباشد.

مسیر ورود سیال به Ball Valve ها به صورتهای ذیل می باشد :

۱- بصورت کاهش در سطح مقطع (Reduced Bore) در این نوع یک حالت اُرفیس مانند داریم و سطع مقطع حفره روی گوی کمتر از ورودی و خروجی شیر است.

۲- بصورت مسیر کاملاً باز (Full Port Pattern) در این نوع حفره روی گوی به اندازه قطر ورودی و خروجی شیر میباشد.

انواع شیر های توپی از نظر نوع بدنه

شیر های توپی از نظر اجزای بدنه به سه نوع بدنه ی تکه ، دوتکه و سه تکه تقسیم می شوند که هر کدام از انها کاربرد خاص خود را دارند .