شیر توپی ( بال ولو )

شیر توپی
(Ball Valve)
شیر توپی یا گازی شیرهایی با حرکت چرخشی می باشند که در آنها از مجرابندی که به شکل کروی می باشد استفاده می شود. که این مجرابند ها برای باز و بسته کردن جریان مورد استفاده قرار می گیرد.
Ball Valveها 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 می شود با چرخش ساقه شیر به سمت موقعیت باز شدن توپی چرخیده و سوراخی که در وسط آن تعبیه شده است در مسیر ورود و خروج سیال قرار می گیرد و در نتیجه سیال از شیر عبور می کند. وقتی که توپی طوری بچرخد که سوراخ آن عمود بر مسیر سیال قرار گیرد، دبی سیال متوقف می گردد. وقتی که توپی در موقعـیت نیمه باز قرار می گیـرد، جریان آشـفته ای در شیر ایجاد می شود این مشخصه باعث محدودیت کاربرد Ball Valve می گردد. بنابراین بایستی فقط در کاربردهای کاملاً باز یا کاملاً بسته بکار روند.
در Ball Valve هایی که در سیستم های 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 می شوند. با حرکت ساقه شیر به اندازه یک قوس 90 درجه، شیر باز یا بسته می شود.

در بیشتر Ball valve ها عمل کردن شیر در حالتی روی می دهد که دسته شیر تا 90 درجه بچرخد. برخی از Ball valveها دارای عملگرهایی هستند که بصورت دنده خورشیدی عمل می کنند. این نوع از دنده ها به شیر اجازه می دهند که از دستـه کوچک تری استفاده کنند ولی نیروی حاصله از آنها به اندازه یک شیر بزرگ می باشد.
از شیر توپی برای کنترل جریان فقط زمانی که سیال گاز باشد می توان استفاده کرد.
مزیت های استفاده از Ball valve :
قیمت پایین تر نسبت به سایر شیرها
عمل کردن سریع در باز و بسته شدن
عمل کردن در 4/1 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 می گیرد. یکی دیگر از اشکالات Ball Valve ها حبس شدن مقداری از سیال در داخل توپی در هنگام بسته شدن می باشد.

مسیر ورود سیال به Ball Valve ها به صورتهای ذیل می باشد.
1. 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.

2. بصورت مسیر کاملاً باز (Full Port Pattern)
در این نوع حفره روی گوی به اندازه قطر ورودی و خروجی شیر می¬باشد.

در هنگام طراحی خطوطPipeline به منظور استفاده از تجهیزات Intelligent Pigging یکسان بودن اندازه مجرابند شیرها با اندازه خطوط لوله باید در نظر گرفته شود.

جنس شیر توپی
از مهم ترین قسمت های این شیرها نشیمنگاه آنها می باشدکه باید در هنگام انتخاب شیر به نوع ماده تشکیل دهنده آن دقت نمود که متناسب با سیال عبوری از داخل شیر باشد.
عمومی ترین مواد تشکیل دهنده نشیمنگاه در Ball Valve¬ها از جنس تفلون PTFE و یا نایلون و یا ترکیبی از این مواد می باشد. بدلیل استفاده از مواد الاستومری در این شیرها نمی توان در دماهای بسیار بالا از آنها استفاده نمود.