شیرآلات توپی

شیرآلات توپی یا بال ولوها یکی از انواع شیرآلات صنعتی می باشند که جهت قطع و وصل کردن مسیر سیالاتی چون بخار، آب، اسید، گاز و هوا … به کار می روند. بال ولو صنعتی در ایران در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی، نیروگاه، کارخانه مواد غذایی و دارویی و … استفاده شده است. کاربرد شیرهای توپی به عنوان یک مدل از شیرهای ربع گرد، باز و بسته کردن مسیر سیال و همچنین کنترل سیالات هست. بال ولوهای صنعتی با دوران نود درجه گوی (یک ربع چرخش) مسیر سیال را مسدود می کند. محل عبور سیال از درون شیر توپی اصطلاحا BORE نام دارد. شیرهای توپی با توجه به نوع بور به دو دسته کلی فول بور و ردیوس بور تقسیم بندی می شوند. افت فشار در بال ولو ردیوس Reduced bore بیشتر از بال ولوهای فول می باشد.

تفاوت بال ولو و گیت ولو

تفاوت اصلی بال ولو و گیت ولو در نحوه حرکت مجرا بند می باشد. بال ولو ها از انواع شیرهای نود درجه چرخشی می باشند اما گیت ولوها  یک نو شیر با حرکت خطی هستند. آب بندی مناسب، تعمیر و نگه داری ساده و سریع بال ولوهای صنعتی، سبک بودن آن ها از مهم ترین مزیت های بال ولو به گیت ولوها هستند.

انواع شیر توپی از نظر جنس بدنه

شیر توپی با توجه به نوع جنس بدنه به مدل های مختلفی تقسیم بندی می شوند. شیر توپی فولادی با متریال هایی همچون A216 WCB, WCC و LCB از انواع پرکاربرد بال ولوهای فولادی هستند. شیر توپی استیل  با متریال هایی مثل استنلس استیل 304 و 316 ساخته می شوند. شیر توپی استنلس استیل در صنایع غذایی، دارویی، بهداشتی بسیار پرمصرف هستند. شیرهای توپی استنلس استیل داپلکس F44 و سوپر داپلکس F51 نیز از انواع بسیار خاص بال ولوهای استنلس استیل می باشند. بال ولو پلاستیکی از متریال هایی مثل UPVC، PP، PVDF ساخته شده که در صنایع آب و فاضلاب، تاسیساتی و جهت انتقال مواد با خوردگی بالا بسیار پرکاربرد هستند.

اجزای شیر توپی

از مهم ترین اجزای شیر توپی می توان به بدنه، مجرابند یا گوی، استم یا ساقه شیر، پکینگ یا آب بند، عملگر یا محرک خروجی  اشاره کرد.

بدنه بال ولو

بدنه بال ولو ها از نظر یک تیکه بودن یا چند تا بودن به سه دسته تقسیم می شوند. بال ولو های یک تیکه یا One pieces ball valve، بال ولو دو تیکه Two pieces ball valve، بال ولو سه تیکه یا 3 pieces ball vale از انواع بال ولوها از نظر ساختار بدنه می باشند.

بال ولو های سه تیکه به راحتی قابلیت تعمیر و تعویض را دارند در حالیکه بال ولوهای یک تیکه سبک ترین و ارزان ترین نوع از شیر توپی ها می باشند. بال ولوهای سه تیکه در واقع از یک قسمت اصلی که شامل مجرا بند هستند و دو کانکتور که بدنه اصلی را به خط لوله وصل می کند. تشکیل شده اند. از مزیت های اصلی شیر توپی سه تیکه 3 pieces، تعویض و تعمیر آنها بدون جدا سازی از خط می باشد. بال ولوهای یک تیکه عمدتاً در خطوطی استفاده می شوند که نیاز به باز و بسته شدن مکرر نداشته باشند. بال ولو سه تیکه استنلس استیل در صنایع غذایی و دارویی بسیار پر مصرف هستند. این نوع از شیرهای توپی می توانند به صورت جوشی، دنده ای NPT و تیوب خور به خطوط متصل شوند.

از مهم ترین برندهای شیر توپی استیل فلنجی می توان به برندهایی همچون FK، KTM، VIRGO، KUKA، PK، TUFLIN، 3Z اشاره کرد. شیر توپی استیل دنده ای و جوشی در برندهای DURR، STARLINE، 3D VALVE، KTM، BONNEY FORGE، OMB، KITZ، NIPPON موجود هستند.

بدنه بال ولو ها می تواند به صورت فورج و ریختگی ساخته شوند. بال ولو فشار قوی عمدتاً به صورت فورج تولید می شوند. به طور مثال بال ولو کلاس 800 و 1500 به صورت فورج تولید می شوند. جنس بدنه بال ولو فولادی فورج از A105  و LF2، F11 و F22 و بال ولوهای استیل کلاس 800 و 1500 از جنس استنلس استیل 304 و 316 ساخته می شوند.

مجرابند یا گوی:

عضو مسدود کننده در شیرهای توپی صنعتی عمدتا به صورت یک کره حفره دار می باشد که با دوران 90 درجه خود مسیر سیال را مسدود می کند. مجرابند بال ولوها مابین دو پکینگ پلاستیکی که نقش آب بند را دارند چرخش می کنند. بال درون بال ولوهای صنعتی با توجه به کاربرد شیر و محل استفاده جنس های متنوعی دارند. بال ها درون بال ولوهای فولادی WCB، A105، LF2، LCB، و همچنین بال ولوهای استنلس استیل 304 و 316 عمدتاً از جنس استنلس استیل های 304 و 316 ساخته می شوند. اگر بدنه شیرهای توپی UPVC باشد عمدتاً جنس بال از متریال UPVC و اگر شیر توپی PVDF باشد جنس بال از متریال PVDF ساخته می شود. از مهمترین برندهای بال ولوهای UPVC و PVDF می توان به برندهای PIMTAS، GEORGE FISCHER، TP PLASTIC، CEPEX اشاره کرد. در شیر توپی تفلونی مجرابند از جنس PTFE و PFA   ساخته شده است. در این نوع از بال ولوهای ضد اسید،  روکشی از جنس تفلون ضد اسید، تمامی محل عبور سیال را در برابر خوردگی محافظت می کند. از مهم ترین برندهای شیرهای توپی تفلونی PFA می توان برندهای FLOWSERVE، XOMOX، RICHTER، AZ VALVE و TUFLIN را نامبرد.

پکینگ:

گوی درون بال ولو مابین دو پکینگ پلاستیکی چرخش می کند که نقش این پکینگ ها آب بندی نشیمنگاه مابین گوی وبدنه بال هست. پکینگ شیرهای توپی عمدتاً از متریال تفلون  یا PTFE ساخته می شود. دمای قابل تحمل پکینگ تفلونی در حدود 200 درجه سانتیگراد می باشد و به راحتی قابل ساخت و تعویض مجدد می باشد.آب بندی تفلون در بال ولوها بسیار مناسب هست و به راحتی آسیب نمی بینند. در واقع بال ولو با سیت تقلونی پر مصرف ترین مدل از بال ولوهای سافت سیت Soft Seat هستند.

در کاربردهای بسیار خاصی بال ولوهای فلز به فلز نیز استفاده می شوند. این نوع از شیرهای توپی بجای پکینگ تفلونی دارای پکینگ فلزی هستند. پکینگ فلزی معمولاً از جنس استنلس استیل می باشد. بال ولو های متال تو متال یا فلز به فلز در واقع به صورت Hard seat هستند و قابلیت تحمل دمای بسیار زیادی دارند.

استم STEM:

استم یا ساقه شیر توپی وظیفه انتقال حرکت دورانی از عملگر به گوی را دارد. از یک طرف به مجرابند و از طرف دیگر به دسته شیر توپی یا سایر عملگرها متصل هستند. جنس استم شیرهای توپی با توجه به جنس متریال گوی از متریال های مختلفی مثل استنلس استیل 316، 304، 17-4PH، PVDF، PTFE، F51 و … ساخته می شود.

عملگر:

عامل اصلی حرکت گوی شیرهای توپی عملگر می باشد. بال ولو دستی، بدون محرک اتومات و با چرخش دست فعال می شود. بال ولوهای گیربکسی برای شیرهای توپی سایز بالا و سیال های ویسکوز تر استفاده می شوند.

در صورتیکه بال ولو پنوماتیک و بال ولو برقی با حرکت اکچویتر فعال می شود. از انواع اکچویترهای بال ولو پنوماتیک می توان به اکچویترهای سیلندری دو طرف بادی و اکچویترهای سینگل فنر برگشت اشاره کرد. بال ولو پنوماتیک دبل Double acted ball valve که با استفاده از هوای به خط و به صورت کاملاً اتوماتیک باز و بسته می شود برای نقاطی که شیر توپی در دفعات بسیار زیادی باید باز و بسته شوند کاربردی هستند. عملگر برقی بال ولو ها می توانند به صورت 24 ولت، 230 ولت به صورت تدریجی و ON/OFF باشند. از مهمترین برندهای بال ولو پنوماتیک می توان به برندهای KSB، KITZ، NIPPON، 3D VALVE اشاره کرد. مشهور ترین برندهای اکچویتر بال ولو شامل NOGIX، EBRO، KSB، KEYSTON، ECON، PROVAL، BRAY … هستند.

انواع شیر توپی از نظر نحوه اتصال

شیر توپی با توجه به نحوه اتصال به خط لوله به مدل های مختلفی تقسیم می شوند.

شیر توپی فلنجی:

بال ولو فلنجی استاندارد ANSI  در کلاس های 150، 300، 600 تا2500 تولید می شوند. شیرتوپی کلاس 150 وشیر توپی کلاس 300 در صنایع گوناگون ایران بسیار پر مصرف هستند. شیر توپی فولادی WCB کلاس 150 از سایز 2/1 تا 18 اینچ موجود هستند. همچنین شیر توپی استاندارد DIN در فشارهای PN10، PN16، PN25، PN40، PN63 و… ساخته شده اند.

بال ولو دنده ای:

این نوع از بال ولوها می توانند به صورت دنده از داخل یا دنده از بیرون ساخته شوند. بال ولوهای دنده از داخل برای سیال هایی همچون آب، گاز، بخار، هوا بسیار کاربردی هستند. بال ولوهای دنده از رو  یا Male thread در خطوط انتقال روغن کاربردی هستند.

بال ولوهای جوشی:

شیر توپی جوشی می تواند به دو صورت ساکت ولد)  Socket weld) یا لب جوش (Butt weld) به خط لوله متصل شوند.

شیر توپی دو تیکه و شیر توپی سه تیکه عمدتاً دارای کانکشن های دنده ای NPT و جوشی هستند. شیر توپی استیل و کربن استیل سه تیکه 3PIECES می توانند به صورت بال ولو کلاس 800 و بال ولو کلاس 1500 و همچنین به صورت 1000 WOG و 2000 WOG ساخته شوند.

بال ولو گازی در واقع یک مدل از شیرتوپی های دنده ای Female Thread هست که با اسم بال ولو دسته گازی نیز شناخته می شود. این نوع از بال ولوها عمدتاً دارای فشار های پایین مانند PN 10 ، PN 16، PN 25، PN 40  هستند. شیر دسته گازی برنجی از پرکاربرد ترین نوع از بال ولوها جهت قطع و وصل کردن آب و گاز شهری می باشد.

بال ولو بین فلنجی:

بال ولو بین فلنجی یا بال ولو ویفری بین دو فلنجی که به خط لوله جوش شده اند محکم قرار می گیرد. این نوع از بال ولوها ابعاد فیس تو فیس بسیار کوچکتری نسبت به بال ولو فلنجی دارند و برای نقاطی که محدودیت فضا در خط هست بسیار کاربردی هستند. بال ولو ویفری عمدتاً در فشار های PN16 و PN 40  تولید می شوند. از پر مصرف ترین مدل بال ولو بین فلنجی می توان به برندهایی چون Alfa، Valpres، Intec، FK، NIPPON و … اشاره کرد.

به طور کلی شیرآلات توپی از شیرآلات بسیار پر مصرف در صنایع انتقال گاز، فرایندهای تولید مواد شیمیایی، صنایع نیروگاهی، غذایی و بهداشتی هستند.  شیرهای توپی می توانند به صورت فلنجی، دنده ای، لب جوش، جوش ساکتی و کلمپی ساخته شوند. شیرآلات توپی به هر دو روش فورجینگ و ریخته گری تولید می شوند. متریال بدنه آن ها رنج وسیعی را از استنلس استیل 304 و 316 تا شیرآلات آلیاژی خاص مانند استیل داپلکس را پوشش می دهد. بال ولو ها می توانند به صورت دستی، گیربکسی، با اکچویترهای برقی، پنوماتیک و هیدرولیک عمل کنند. شیرآلات توپی کوپل شده با اکچویتر پنوماتیک دبل یا Double actuated ball valve نوع پر مصرف شیرهای توپی هستند.