شیرتوپی ، گازی یا بال والو، دسته ای از شیر های مخروطی است و از مهم ترین شیرآلات صنعت پتروشیمی به شمار می آید. از این قطعه برای تنظیم و انسداد جریان سیالاتی مانند نفت، گاز و بخار استفاده می شود. در این مقاله به معرفی انواع شیر‌توپی و مزایا استفاده از آن ها در صنایع می پردازیم.

سیالات از طریق مجرای قرار گرفته در شیر های توپی حرکت می کنند. این مجرا هنگامی باز است که دو انتها شیر در یک تراز قرار گرفته باشند. در مقابل، در هنگام عمود شدن مجرا بر انتها دستگاه، مسیر سیالات کاملا بسته می شود. قرار گرفتن مجرا در حالت های دیگر، قطع جزئی جریان شیر‌توپی را به دنبال خواهد داشت. پس با چرخاندن ۹۰ درجه ای دسته این قطعه ها، می توان مسیر جریان را باز یا بسته کرد.

معیار های متفاوتی برای دسته بندی شیر های‌توپی وجود دارد. انواع شیر‌توپی بر اساس دسته بندی های مختلف عبارتند از:

• شیر ۲ پورت یا استاندارد شامل یک ورودی و یک خروجی، شیر ۳ پورت شامل یک ورودی و ۲ خروجی یا بلعکس

• مجرا کامل (Full Port) و مجرا کاهنده(Reduced Port)

• شیر‌توپی شناور یا فلوتینگ (Floating)، ترونیون (Trunnion) و شیر انسداد تخلیه یا Double Block and Bleed

• ورودی جانبی و ورودی بالایی

• بدنه یکپارچه ساخته شده از یک قطعه استیل فورج یا کست و بدنه غیر یک پارچه شامل مونتاژ دو یا سه قطعه مختلف

• فلزی و نرم(تفلون)

در شیر فلوتینگ، توپ به حالتی معلق در مایع در حال جریان قرار می گیرد. دو سیت الاستومری، آن را در موقعیت خود نگه می دارند. باز و بسته شدن مسیر نیز با حرکت ۹۰ درجه ای توپ به وسیله شافت ها انجام می شود. حرکت شافت، باری را بر توپ اعمال کرده و سیت را فشرده می کند.

طول مجرا توپ های شناور باید تا ۱۰ اینچ باشد. در صورت بلند تر بودن مجرا، سیت تحمل وزن توپ را نداشته و عملکرد شیر‌توپی کاهش می یابد. شیرهای فلوتینگ سبک و اقتصادی هستند و جریان را، به صورت دو طرفه، باز یا بسته می کنند.

در انواع شیرتوپی ترونیون بر خلاف نوع فلوتینگ، محدودیت اندازه وجود ندارد. در طراحی این قطعه ها، استوانه نگه دارنده، توپ و شافت با تشکیل مونتاژی یکپارچه، می توانند وزن توپ های سنگین را تحمل کنند. از مزیت های دیگر این شیر نسبت به شیر شناور، گشتاور قطبی کم تر آن است.

توپ شیر و بخش های داخلی آن، در دو طراحی مختلف، از سمت بالا یا از سمت کناری خود، در دسترس هستند. این دو طراحی در شیر‌توپی فلوتینگ و ترونیون به چشم می خورد. تفاوت های بین این دو حالت دسترسی عبارتند از:

• یکپارچه بودن شیر های توپی ورودی بالا بر خلاف چند تکه بودن بدنه شیر های ورودی جانبی
• بدنه کست استیل در شیر های توپی ورودی بالا و فورج استیل در شیرهای ورودی جانبی
• مونتاژ و ساخت آسان تر شیر های ورودی جانبی
• بالاتر بودن قیمت شیر‌توپی ورودی بالایی

اکثر شیر های توپی دو پورت یا ورودی دارند. اما شیر های سه طرفه با طرح L یا T، سه ورودی داشته و مایع ها را به وسیله دو خروجی متفاوت به دو جهت می فرستند. به علاوه، در این نوع از شیر‌توپی، خط جریان اصلی از دو شیر ورودی جداگانه، تشکیل می شود.

این دسته بندی بر اساس رابطه بین قطر مجرا شیر و سیستم لوله کشی متصل به آن تعیین می شود. در شیر های توپی فول پورت، توپی مسدود کنند، قطری برابر با مجرا اصلی دارد. مقدار فشار در این حالت کم است. در نتیجه از این شیر ها در صنایعی که نیاز به تمیزکاری مداوم خطوط دارند استفاده می شود. در مقابل، شیر های مجرا کاهنده دارای توپی با قطر یک یا دو سایز کوچک تر از مجرا اصلی هستند. شیر های FB افت فشار را به کم ترین حد ممکن رسانده و نسبت به شیر های RB برای کنترل جریان مناسب تر هستند. وزن، حجم، و قیمت شیر‌توپی FB از شیر RB بیشتر است.

شیر‌توپی، با قطع و وصل جریان سیالات در صنایع پتروشیمی، یکی از پرفروش ترین شیرآلات موجود در بازار است. این قطعه ها بر اساس ویژگی های مختلف دسته بندی شده و هر یک کاربرد مخصوص به خود را دارند.