بال ولو یا شیر توپی چیست؟
بالو ولو یا شیر توپی به دلیل ساختمان داخلی ساده ای که دارند نسبت به دیگر شیرها بیشتر به کار گرفته می شوند. در طراحی این قطعات از گردش نود درجه ای یک گوی تو خالی استفاده شده است. به صورتی که با چرخش گوی جریان سیال وصل یا قطع می شود. امروزه طراحی های متفاوتی جهت شیر های توپی صورت می گیرد که سبب تنوع این شیرها در صنعت شده است. به گونه ای که در صنایع متفاوتی از آن ها استفاده می شود.
درباره شیر توپی یا همان بال ولو:
از ساده ترین طراحی هایی که برای وصل و یا قطع جریان سیال از آن استفاده شده، شیر توپی است. در این شیرها از یک توپ فلزی استفاده می شود که به صورت علامت به علاوه، از یک جهت کاملا باز بوده و از یک جهت مسدود می باشد؛ که جهت برقراری جریان سیال کافی است سمت باز شیر در مسیر جریان قرار بگیرد. بال ولو معمولاً به صورت صفر و صدی و به جهت قطع و وصل کامل جریان طراحی و ساخته می شوند. در حقیقت از این شیرها به صورت کلی نمی توان در سیستم های کنترلی استفاده کرد. با این وجود این شیرها کاربردهای زیادی در صنایع متفاوت دارند چون سرعت عملکرد آن ها بالا بوده و از طراحی ساده ای بهره می برند. این طراحی ساده موجب حداقل شدن هزینه های نصب شیر در مسیر جریان می شود. ضمن اینکه در طراحی های پیشرفته این قطعات قابل تعمیر نیز می باشند که خود یک مزیت بزرگ برای این قطعات به حساب می آید
کاربرد های شیر توپی:
بال ولو از جمله شیرهایی هستند که مطمئناً بارها با آن ها برخورد کرده اید. از این شیرها در وسایل خانگی و لوله کشی های خانگی نیز استفاده می شود. برای نمونه در خطوط لولۀ گاز خانگی از این قطعات به منظور کنترل جریان استفاده می شود. همچنین در صنایع متفاوت نیز به خاطر کارایی بالای آن ها برای این شیرها کاربردهای زیادی در نظر گرفته می شود. این شیرها توانایی تحمل فشارهای بالا و حجم بالای سیال را دارند و همچنین اکثرا می توانند تا دمای 480 درجه سانتی گراد، به آسانی جریان سیال را مدیریت کنند. به همین علت در اکثر صنایعی که تحت شرایط بالا فعالیت می کنند، از شیر های توپی استفاده می شود. برای مثال می توان از صنایع غذایی، نساجی، تولید محصولات پلاستیکی، دارویی ، الکترونیک و … نام برد.
انواع بال ولو:
برای دسته بندی این قطعات باید به ساختمان و شکل طراحی آن ها توجه کرد. در طراحی این شیرها، دو جزء مجزا وجود دارد. یکی بدنۀ شیر و دیگری بخش توپی آن می باشد. به همین خاطر دو نوع دسته بندی می توان برای این قطعه متصور شد.
انواع بال ولو بر اساس طراحی بدنه :
بدنۀ شیر های توپی را می توان به صورت یک تکه، دو تکه و سه تکه طراحی نمود که این قطعات به کمک جوش و یا مهره و پیچ به هم متصل می شوند. قیمت شیرهای دو تکه و سه تکه اگرچه بالاتر است، اما هزینه های تعمیر آن ها پایین تر خواهد بود. ضمن اینکه جهت تعمیر شیرهای سه تکه، دیگر نیازی به خارج کردن کامل شیر از خط لوله نیست. بدنۀ این قطعه اغلب از جنس چدن ، فولاد ضد زنگ، مواد پلیمری و دیگر آلیاژهای فلزی است. مبنای انتخاب این آلیاژها کارایی این قطعه می باشد.
شکل طراحی بدنه وقتی اهمیت پیدا می کند که قرار به تعمیر و یا تمیزکاری شیر باشد. از این نظر بال ولو را می توان به سه زیر دسته تقسیم بندی کرد که در ادامه شکل طراحی هر دسته را بررسی خواهیم نمود.
انواع بال ولو :
در طراحی مدل Side entry، بدنۀ شیر به گونه ای است که توپی آن از بخش های کناری وارد و یا خارج می شود بنابر این اگر قرار به تعمیر توپی شیر باشد، باید شیر به طور کامل از خط جریان جدا شده و تعمیرات لازم روی آن انجام بگیرد. Side entry ها امکان دارد به صورت یک تکه، دو تکه و یا سه تکه طراحی شده باشند.
در طراحی سری Top entry، بدنۀ شیر به گونه ای طراحی می شود که بخش توپی از بالا قابل دسترسی باشد. به طوری که برای تعمیر و یا تمیزکاری آن دیگر نیازی به خارج کردن شیر از مسیر خط لوله نخواهد بود. در طراحی Top entry هرچقدر اتصالات کمتر باشد، مقدار نشتی های احتمالی نیز پایین خواهد آمد.
در طراحی شیرهای جوشی دیگر خبری از پیچ و مهره و اتصالات چند تکه نیست. شیر به صورت یک تکه و به صورت جوش کامل بدنه ساخته می شود. از شیرهای جوشی اغلب جهت کارهای ساده استفاده می شود. شیرهای جوشی استحکام بدنۀ بالایی دارند و حجم و وزن کمتری نسبت به دیگر طراحی ها خواهند داشت. با این وجود چون امکان تعمیر برای شیرهای تمام جوش وجود ندارد، در طراحی های صنعتی کمتر استفاده می شوند.
انواع بال ولو بر اساس طراحی توپی :
بال ولو شناور :
در طراحی توپی فلوتینگ، این توپی در داخل شیر حالت شناور داشته و تا حد چند میلی متر قابلیت جا به جایی دارد. فقط بخش متصل توپی، بخش بالایی آن است که به کمک یک شفت از بالا کنترل می شود. با این حال محل نشیمنگاه توپی باید ثابت باشد.
بال ولو ترونیون :
در طراحی توپی ترونیون، این توپی به طور کامل در محفظۀ داخلی فیکس و ثابت شده و حرکت آن از هر چهار طرف محدود خواهد شد. طراحی شیرهای ترونیون هزینۀ بیشتری خواهد داشت، اما با این وجود کارایی بیشتری نیز دارد. از شیر های توپی ترونیون می توان در جریان های با فشار بالا استفاده کرد. ضمن اینکه این شیرها با قطرهای متنوع و بالاتری نسبت به شیرهای فلوتینگ قابلیت طراحی دارند.
قطر کم (Reduced bore) :
در طراحی این قطعات، معمولاً طراحی بخش توپی شیر به گونه ای است که قطر کمتری نسبت به خط لوله اصلی دارد. این موضوع موجب افت فشار جریان در شیر می شود.
قطر زیاد (Full bore) :
اگر طراحی توپی به شکلی باشد که قطر آن دقیقاً هم اندازۀ قطر خط لوله باشد، افت فشاری در مسیر جریان سیال پیش نخواهد آمد. مزیت دیگر شیرهای Full bore این است که تمیز کردن خط لوله در این حالت ساده تر خواهد بود.
شیر توپی وی شکل :
شکل طراحی نشیمنگاه و یا همان فضای باز توپی در این حالت شبیه به حرف V انگلیسی است. علت انتخاب این طراحی ایجاد امکان کنترل جریان سیال در خط لوله است. همین طور که گفتیم معمولاً از بال ولو برای کنترل جریان استفاده نمی شود، اما از توپی های وی شکل و با اتصال به یک کنترل کننده نیوماتیکی یا موتور الکتریکی، می توان مقدار جریان سیال را تا حدودی کنترل نمود.
مزایای استفاده از شیر توپی :
- باز و بسته شدن سریع با یک حرکت چرخشی 90 درجه (ربع گرد)
- اطمینان از ساختار بسیار محکم آن بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا
- داشتن یک طراحی متراکم و کم حجم
- قیمت پایین تر نسبت به سایر شیر ها
- یکپارچه بودن قطعات آن و عدم نیاز به روانکاری
- نصب و بهره برداری آسان
- وزن کم
