شیر توپی نوعی شیر ربع گرد است که دارای توپی توخالی برای کنترل جریان از طریق آن است. یک چرخش 90 درجه ای شیر، سوراخ توپ را در راستای جهت جریان قرار می دهد و عکس آن شیر را در حالت بسته کاملاً قطع می کند. یک ساقه در بالای توپ متصل است و از طریق مهر و موم ساقه به بیرون گسترش می یابد تا به یک دسته دستی یا یک اکچویتور پنوماتیک / برقی متصل شود. شیرهای توپی اغلب برای عملکرد ON / OFF مورد استفاده قرار می گیرند اما می توانند به عنوان یک شیر تنظیم کننده جریان نیز کار کنند.
شیر های توپی سه نوع اصلی دارند : پورت استاندارد، فول پورت و پورت V (برای کنترل دقیق جریان). آنها فوق العاده بادوام و کم هزینه هستند. آنها عملکرد مداوم را پس از چرخه های طولانی حفظ می کنند، محکم آب بندی می کنند، فشار زیاد را کنترل می کنند و به تعمیر و نگهداری کمی نیاز دارند. مکانیسم ساده شیر توپی و سهولت کارکرد و انعطاف پذیری آن باعث شده است که این مورد در کاربردهای صنعتی با فشارهای تا 1000 بار و دما تا 400 درجه سانتیگراد محبوب باشد.
تنظیم جریان با شیرهای توپی
وقتی پارامترها (هزینه، تعمیر و نگهداری، دقت و …) شیر ها برای کنترل جریان در کنار هم قرار می گیرند، شیرهای توپی اغلب برای اکثر کاربردها مناسب هستند. استفاده از شیر توپی برای کنترل جریان بسیار معمول است زیرا این یک راه حل مقرون به صرفه است و اکثر برای فرایندها مورد استفاده قرار می گیرد که به دقت دقیق کنترل جریان نیاز ندارند. سادگی شیرهای توپی و استحکام آنها در کنترل جریان، آنها را با کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی سازگار می کند.
مشخصات جریان انواع شیرهای توپی : شیر توپی استاندارد و کامل (A)، شیر توپی وی پورت (B) و منحنی خطی (C)
شکل بال مشخصات مختلف جریان شیرهای توپی را بر اساس طراحی آنها نشان می دهد. همانطور که مشاهده می کنید، مشخصات جریان بسته به طرح تغییر می کند. یک شیر توپی V-port دارای منحنی ویژگی های برابر درصد (B) است که باعث افزایش دقت کنترل جریان می شود. این بدان معناست که درصد موقعیت باز شیر با درصد حداکثر جریان از طریق شیر رابطه غیرخطی دارد. هنگامی که در کاربرد مناسب استفاده می شود، این ویژگی شیر توپی V-port می تواند سودمند باشد. به عنوان مثال، شیر های توپی V-port به ویژه در مواردی که سرعت تغییر دما با افزایش سرعت جریان کاهش می یابد، مفید هستند. از آنجا که منحنی درصد برابر باعث تغییر در میزان جریان برای هر درصد باز شدن شیر می شود، کاهش تغییر دما جبران می شود و یک تغییر درجه حرارت ثابت حفظ می شود.
مزایای شیرهای توپی به عنوان شیر کنترل جریان
شیر های توپی دارای turndown ratio بالایی (نسبت حداکثر جریان به حداقل جریان) هستند. این بدان معنی است که یک شیر توپی می تواند میزان جریان را در محدوده وسیعی تنظیم کند. چرخش شیر بدون اثر پرش (لغزش در حرکت سوپاپ) ثابت و ثابت است. این اطمینان می دهد که یک سیگنال ورودی متناسب از یک اکچویتور سرعت جریان ثابت را در دهانه های کوچک شیر ارائه می دهد. از شیرهای توپی معمولاً در کاربردهای کنترلی استفاده می شود که به افت فشار متوسطی احتیاج دارند زیرا سوراخ توپی برخلاف اکثر انواع شیرهای دیگر، محدودیت جریان کمی دارد. شیر های توپی در تنظیم جریان اضطراری مفید هستند زیرا طراحی سه چهارم چرخشی دستگاه تحریک سریع را تضمین می کند.
- می تواند در فشار و درجه حرارت بالا کار کند.
- در حالت خاموش و قطع، نشتی وجود ندارد. توپ از فشار بالادست در نوع شیر توپی استاندارد روی مهر و موم قرار می گیرد، یا مهر و موم از نوع شیر توپی سه بعدی روی توپ قرار می گیرد.
- ضریب جریان سوپاپ بسیار خوبی دارد. یک نوع شیر توپی کامل دارای مشخصات جریان لوله است.
- خود تمیزکاری سطح آب بندی وجود دارد.
- این اندازه نسبتاً کوچکتر و وزن کمتری دارد در مقایسه با انواع دیگر شیر با خصوصیات جریان مشابه.
- شیرهای توپی از طیف گسترده ای از انواع اتصالات مانند فلنج، کلمپی، رزوه ای و غیره ارائه می شوند.
معایب شیرهای توپی به عنوان شیر کنترل جریان
هنگامی که به عنوان شیر کنترلی یا کنترل ولو استفاده می شود، شیر های توپی پورت کامل و استاندارد برای کاربردهایی مانند پر کردن مخزن آب و سایر کنترل های جریان که در آنها دبی تنظیم شده به صورت خطی چندان مهم نیستند، بسیار مناسب هستند. باز شدن سوراخ استوانه ای شیر توپی توزیع ناهمواری از جریان را برای هر درجه بازشو ایجاد می کند. شیرهای توپی علی رغم انعطاف پذیری بالایی که دارند. با یک دهانه شیر کوچک، سرعت جریان بالا می تواند قطعات شیر را خراب کند. شیرهای توپی نیز برای قطرهای بزرگتر لوله در دسترس نیستند و یا در چنین اندازه هایی گران هستند.
بال ولو وی پورت چیست؟
شیر توپی V-Port نوعی شیر توپی است که در آن شکل V مشخصه دهانه روزنه برای جریان سیال است، همانطور که در شکل زیر دیده می شود. طرح V شکل معمولاً روی توپ است اما می تواند روی سیت نیز باشد. این V شکل اجازه می دهد تا جریان از طریق شیر برای کاربردهای کنترل جریان پایدار باشد.
شیر توپی توپی V برای کنترل جریان چگونه کار می کند؟
همانطور که شیر از موقعیت بسته می چرخد، انتهای کوچک دهانه ‘V’ اجازه می دهد تا جریان سیال با سرعت زیاد باشد. در حالی که شیر به 90 درجه می رسد در مقابل شیر توپی توپی کامل و استاندارد، میزان جریان از طریق شیر همچنان با سرعت بیشتری افزایش می یابد. زاویه های معمول “V” 15 درجه، 30 درجه، 45 درجه، 60 درجه یا 90 درجه است. شیر توپی V-Port تمام مزایای شیرهای توپی استاندارد را حفظ می کند اما از قابلیت کنترل جریان بهتری نیز برخوردار هستند. این ویژگی اضافی باعث می شود که آنها معمولاً در کاربردهایی مانند : فرآوری مواد غذایی، کشاورزی، صنایع شیمیایی، پردازش زباله و غیره مورد استفاده قرار گیرند. عیب شیر توپی V-Port ساختاری است که برای کنترل سرعت جریان بالاتر به اقدامات اضافی نیاز دارد.
نتیجه گیری
شیر توپی یک راه حل مقرون به صرفه برای کاربردهای کنترل جریان است که تنظیم دقیق میزان جریان ضروری نیست. نوع شیر توپی V-Port با حفظ مزایای شیرهای توپی کامل و استاندارد، دقت بیشتری را برای کنترل جریان ارائه می دهد. هنگامی که تمام پارامترهای انتخاب شیر در نظر گرفته می شوند، شیرهای توپی دارای چندین ویژگی هستند که آنها را به یک شیر هدف کلی بهتر از سایر شیرها تبدیل می کند.
