شیرهای توپی

این شیرها گونه‏ای از شیرها با قابلیت چرخش یک چهارم هستند که از یک توپی توخالی سوراخ شده و غیرمتحرک/ساپورت شده برای کنترل جریان سیال داخل آن استفاده می‏کنند. شیر توپی trunnion mounted به این معناست که در آن، حرکت توپی توسط یاتاقان‏ها محدود شده و فقط می‏تواند بچرخد. اکثر بار هیدرولیکی توسط نگهدارنده‏های داخل سیستم تحمل می‏شوند و در نتیجه، فشار کمتری در سیستم وجود دارد و شفت‏ها دچار پدیده خستگی نمی‏شوند. فشار خطی، سیت (seat) بالادستی را روی توپی ثابت فشار می‏دهد به طوری که این نیرو باعث می‏شود تا توپی در اثر فشار محکم شود. لنگر شدن مکانیکی توپی، نیروی رانشی ناشی از فشار خط را جذب می‏کند و از اصطکاک بیش از حد بین توپی و سیت ها جلوگیری‏می‏نماید. به همین دلیل حتی در شرایط فشار خیلی شدید، میزان گشتاور کم است. این ویژگی، به خصوص در زمانی که شیر توپی در حال عمل کردن است یک مزیت به شمار می‏آید. زیرا به این ترتیب اندازه عملگر کاهش پیدا کرده و در نتیجه، هزینه‏های کلی شیرها نیز کم می‏شود. مزایای طراحی توپی trunnion عبارت است از گشتاور کم، راحتی عملکرد، حداقل میزان سایش سیت ها (ایزوله شدن توپی/ stem از ایجاد بارهای جانبی و سایش سیت های پایین دستی جلوگیری می‏کند و در نتیجه، عملکرد آنها بهبود پیدا می‏کند و طول عمرشان زیاد می‏شود)، درزبندی و محکم شدن بسیار عالی هم در فشار بالا و هم در فشار پایین (یک مکانیزم فنری جداگانه و فشار خط بالادستی، برای ایجاد درزبندی و محکم شدن توپی ثابت در کاربری‏های با فشار بالا و فشار پایین استفاده می‏شوند). trunnion برای تمامی اندازه‏ها و تمامی انواع کلاس های فشاری در دسترس است، اما برای اهداف تنظیم جریان مناسب نخواهد بود.

ویژگی‏ها

- بدنه 2-3 قطعه‏ای

- قطر داخلی کامل و کاهش یافته

• Trunnion Mounted

- انسداد و تخلیه دوتایی

- Stem مقاوم در برابر انفجار

- دستگاه آنتی استاتیک

- مقاوم در برابر حریق طبق API-607/6FA

- سیت های Spring Loaded

- امکان تزریق درزگیر بر حسب نیاز

• NACE MR-01-75

- کلاس فشاری: ASME 150 – 2500 API 2000 – 15000

- استانداردهای API: 6A & 6D

• ASME B16.34

این شیرها، بدنه‏ای کروی شکل دارند که با استفاده از متریال های فورج جوشکاری شده است و تنها یک درز جوش دارد. برای جلوگیری از نشتی سیال، هیچ پیچ و مهره‏ای در این شیرها به کار نرفته است. از این شیرها می‏توان برای طیف گسترده‏ای از مواد کربنی، آلیاژی و استنلس استیل، و برای کاربری‏ها معمولی یا شدید مانند سازه‏های فراساحلی استفاده کرد.

مشخصات

- بدنه یک تکه

- قطر داخلی کامل و کاهش یافته

• Trunnion Mounted

- انسداد و تخلیه دوتایی

- Stem مقاوم در برابر انفجار

- دستگاه آنتی استاتیک

- مقاوم در برابر حریق طبق API-607/6FA

- سیت های Spring Loaded

- امکان تزریق درزگیر بر حسب نیاز

• NACE MR-01-7

- کلاس فشاری: ASME 150 – 2500 API 2000 – 15000

- استانداردهای API: 6A & 6D

• API 6D SS

• ASME B16.34

مشخصات

- طیف اندازه 2 اینچ تا 56 اینچ

Pressure Class: ASME 150 – 2500 API 5000-15000

API Standards: 6D & 6A

ASME B16.34

FEATURES

- بدنه یک تکه

- قطر داخلی کامل و کاهش یافته

• Trunnion Mounted

- انسداد و تخلیه دوتایی

- Stem مقاوم در برابر انفجار

- دستگاه آنتی استاتیک

- مقاوم در برابر حریق طبق API-607/6FA

- سیت های Spring Loaded

- امکان تزریق درزگیر بر حسب نیاز

• NACE MR-01-75

- کلاس فشاری: ASME 150 – 2500 API 2000 – 15000

- استانداردهای API: 6A & 6D

• ASME B16.34

در تصویر زیر ابعاد و اندازه‏های انتهای لوله BW بر اساس استاندارد ANSI B16.25 نشان داده شده است.

شیرهای انسداد و تخلیه (block and bleed) با دو توپی در قالب یک بدنه، به منظور دستیابی به درزبندی محکم و مناسب در یک طراحی فشرده مورد استفاده قرار می‏گیرند.

معنی واقعی انسداد و تخلیه دوتایی

بر اساس تعریف API 6D، یک شیر انسداد و تخلیه دوتایی (DBB) «یک شیر تکی با دو سطح seating است که در حالتی که بسته باشد، از هر دو انتهای شیر و با تخلیه کردن/bleed کردن حفره خالی بین سطوح seating، مهر و موم و درزبندی محکمی را در برابر فشار ایجاد می‏کند.»

مشخصات

- بدنه 1-3 قطعه‏ای

- قطر داخلی کامل و کاهش یافته

• Trunnion Mounted

- انسداد و تخلیه دوتایی

- Stem مقاوم در برابر انفجار

- دستگاه آنتی استاتیک

- مقاوم در برابر حریق طبق API-607/6FA

- سیت های Spring Loaded

- امکان تزریق درزگیر بر حسب نیاز

• MR-01-75

- کلاس فشاری: ASME 150 – 2500

- استانداردهای API: 6D

• ASME B16.34

این شیرها برای استفاده در کاربری‏های با فشار بالا طراحی شده‏اند. شیرهای صنعتی ما بر طبق استانداردهای صنعتی API 6D, API 598 و ASME B16.34 طراحی و ساخته می‏شوند. به طور معمول برای خطوط لوله نفت خام یا گاز استفاده می شوند. استفاده از اندازه‏های بزرگتر در کلاس فشاری بالاتر مناسبتر خواهد بود.

مشخصات

- بدنه 2 تکه

- قطر داخلی کامل و کاهش یافته

• Trunnion Mounted

- انسداد و تخلیه دوتایی

- Stem مقاوم در برابر انفجار

- دستگاه آنتی استاتیک

- مقاوم در برابر حریق طبق API-607/6FA

- سیت های Spring Loaded

- امکان تزریق درزگیر بر حسب نیاز

• NACE MR-01-75

- کلاس فشاری: ASME 150 – 600

- استانداردهای API: 6D

• ASME B16.34

شیر توپی سه طرفه دارای یک حفره L شکل یا T شکل در داخل شیر است که به کمک آن، می‏توان مسیر را در جهات چندگانه تغییر داد.

علاوه بر این، شیرهای توپی چند راهی مانند شیر توپی چهار طرفه یا بیشتر نیز وجود دارند که در آنها، مسیر ورودی اغلب به صورت عمودی بر سطح سایر ورودی‏ها خم شده است. عملکرد این شیرها در برخی از کاربری‏های خاص به این صورت است که شیر توپی چهار طرفه تک اهرمه، چرخانده می‏شود. شیر چهار طرفه، در داخل توپی دارای دو ورودی L شکل است که به یکدیگر مرتبط و متصل نیستند و بعضی مواقع به آنها ورودی X گفته می‏شود.

ویژگی‏های شیر توپی سه طرفه:

- بدنه چهار تکه، از نوع توپی شناور

- توپی L شکل یا T شکل برای تغییر جهت‏های متنوع

- قطر داخلی کاهش یافته یا کامل

- مقاوم در برابر حریق بر اساس API 607

- طراحی آنتی استاتیک

- Stem مقاوم در برابر انفجار

این شیرها از نظر شیوه کارکرد در مدل‏های اهرمی و گیربکسی و نیز در مدل‏هایی که با عملگر کار می‏کنند در دسترس هستند

استانداردهای مرتبط با شیر توپی سه طرفه:

استاندارد طراحی و ساخت، استاندارد face to face، استاندارد اتصال بخش‎های انتهایی، استاندارد آزمایش و بازرسی

b) Face to Face: ASME B16.10, EN 558, API 6D

c) End Connection: ASME B16.5, EN 1092, JIS B2220

d) Test and Inspection: API 6D, EN 12266, API 598

اندازه‏ها:" 1⁄2- 10" ,DN 15 - DN 250

کلاس فشاری: Class150 - Class 600 or PN 16 - PN 100

جنس متریال بدنه شیر: WCB, LCB, CF3, CF8M, CF3M, A105, LF2, F304, F304L, F316, F316L و ...

شیوه عملکرد: اهرم، گیربکس، عملگر پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی

شیرهای توپی شناور به طور معمول برای اندازه‏های کوچک (تا 6 اینچ) و کلاس فشاری پایین کاربرد دارند. ویژگی این شیرها داشتن طراحی ساده، شرایط نگهداری آسان، هزینه کم و امکان ارسال و تحول سریع است. ساختار بدنه این شیرها می‏تواند دو تکه یا سه تکه باشد که با استفاده از مهره یا پیچ به یکدیگر متصل شده‏اند. در ساخت این شیرها می‏توان از طیف وسیعی از مواد استفاده کرد؛ موادی مانند فولادهای کربنی، زنگ نزن آستنیتی یا مارتنزیتی، زنگ نزن دوپلکس و سوپر دوپلکس، آلیاژهای بر پایه نیکل، تیتانیوم، برنز-آلومینیوم و سایر مواد دیگر. مشخصه‏های تکنیکال اصلی شیر عبارت است از حفره بدنه self-relieving اتوماتیک (با توجه به شناور بودن توپی) و stem مقاوم در برابر انفجار.

طراحی توپی شناور به گونه‏‏ای انجام شده است که توپی توسط دو سیت PTFE که یکی از آنها در سمت بالادستی و دیگری در سمت پایین دستی شیر قرار گرفته است پشتیبانی می‏شود. فشار بالادستی به توپی نیرو وارد می‏کند و باعث می‏شود که سیت پایین دستی کاملا مسیر جریان سیال را مسدود کند. ما استفاده از این محصول را به شدت توصیه می‏کنیم. این نوع از شیر از کیفیت بسیار بالایی برخوردار بوده و ضریب اطمینان بالایی نیز دارد و علاوه بر آن، بر اساس ویژگی‏های مشخص شده در BS 6755, API607 و API 6FA، در برابر حریق نیز مقاوم است. همچنین الزامات مربوط به تمامی استانداردهای مرتبط ASME را نیز برآورده می‏سازد

طراحی: مقاوم در برابر حریق بر اساس استاندارد API 607, 6FA

جنس بدنه: WCB, LCB, LCC, CF8, CF8M

کلاس: 150 ~ 300

اندازه:" 1⁄2 ~ 24”

بدنه دو تکه و سه تکه

امکان استفاده در سرویس های برودتی در صورت نیاز

شیرهای توپی شناور به طور معمول برای اندازه‏های کوچک (تا 6 اینچ) و کلاس های فشاری پایین کاربرد دارند. ویژگی این شیرها داشتن طراحی ساده، شرایط نگهداری آسان، هزینه کم و امکان ارسال و تحول سریع است. ساختار بدنه این شیرها می‏تواند دو تکه یا سه تکه باشد که با استفاده از مهره یا پیچ به یکدیگر متصل شده‏اند. در ساخت این شیرها می‏توان از طیف وسیعی از مواد استفاده کرد؛ موادی مانند فولادهای کربنی، زنگ نزن آستنیتی یا مارتنزیتی، زنگ نزن دوپلکس و سوپر دوپلکس، آلیاژهای بر پایه نیکل، تیتانیوم، برنز-آلومینیوم و سایر مواد دیگر. مشخصه‏های تکنیکال اصلی شیر عبارت است از حفره بدنه self-relieving اتوماتیک (با توجه به شناور بودن توپی) و stem مقاوم در برابر انفجار.

شیرهای توپی اساسا در سه مدل در دسترس هستند: ورودی کامل، ورودی ونتوری و ورودی کاهنده. قطر داخلی شیرهای با ورودی کامل با قطر داخلی لوله برابر است. مدل‏های دارای ورودی ونتوری و ورودی کاهنده به طور کلی به اندازه یک سایز لوله کوچکتر از اندازه خط لوله هستند. دو انتهای شیر می‏تواند از نوع BW، SW، فلنجی، رزوه‏دار یا ... باشد.

کاربردهای شیر توپی

برخی از کاربردهای رایج شیرهای توپی عبارتند از:

- استفاده برای مایعات، مواد گازی و هوا

- تخلیه و ایجاد منفذ برای مواد گازی، مایعات و سایر سیالات

- استفاد برای سرویس های بخار

مزایا

- امکان چرخش سریع یک چهارم برای بستن یا باز کردن

- درزبندی محکم با گشتاور کم

- ابعاد کوچکتر نسبت به اغلب شیرهای دیگر

معایب

- شیرهای توپی قدیمی از نظر ویژگی‏های تنظیم جریان ضعیف هستند

- در کاربری‏های دوغابی یا سایر کاربری‏های دیگر، ممکن است ذرات معلق ته‏‏نشین شوند و در حفره‏های داخل بدنه گیر کنند و موجب سایش، نشتی و یا ایجاد اختلال در عملکرد شیر شوند.

شیرهای توپی trunnion mounted با ورودی جانبی معمولا برای استفاده در خطوط لوله نفت خام یا گاز، اندازه‏های بزرگ‏تر (تا 60 اینچ) و کلاس های فشاری بالاتر (ASME 4500 یا API 15000psi) متداول هستند. ساختار بدنه این شیرها می‏تواند برای اندازه‏های کوچکتر (تا 6” RB) دو تکه یا سه تکه باشد. از نوع سه تکه برای اندازه‏های بزرگتر استفاده می‏شود. مواد اولیه نیز می‏توانند یا فورج شده و یا ریخته‏گری گریز از مرکز باشند. برای ساخت این شیرها می‏توان از موادی با طیف گسترده از جمله فولادهای کربنی، زنگ نزن آستنیتی یا مارتنزیتی، زنگ نزن دوپلکس و سوپردوپلکس و آلیاژهای بر پایه نیکل استفاده کرد. از بدنه پیچ و مهره شده می‏توان به عنوان یک بدن استاندارد جوش داده شده در کاربری‏های خاص استفاده کرد (بخش مشخصات را ببینید).

ویژگی‏های تکنیکال اصلی شیر صنعتی، وجود stem مقاوم در برابر انفجار و نیز سیت هایی است که در مدل های مختلف در دسترس هستند:

- SPE (اثر تک پیستون): انرژی سیت فقط با فشار بالادستی تامین می‏شود

- DPE (اثر دو پیستون): انرژی سیت می‏تواند با فشار بالادستی یا با فشار حفره بدنه (body cavity) تامین شود

- دوگانه (SPE بالادستی و DPE پایین دستی): در این حالت با ترکیب دو مدل ذکر شده، یک مانع دوگانه برای مواقعی که در درزبندی سیت اختلال ایجاد می‏شود طراحی شده است.

این شیرها گونه‏ای از شیرها با قابلیت چرخش یک چهارم هستند که از یک توپی توخالی سوراخ شده و غیرمتحرک/ساپورت شده برای کنترل جریان سیال داخل آن استفاده می‏کنند. شیر توپی trunnion mounted به این معناست که در آن، حرکت توپی توسط یاتاقان‏ها محدود شده و فقط می‏تواند بچرخد. اکثر بار هیدرولیکی توسط نگهدارنده‏های داخل سیستم تحمل می‏شوند و در نتیجه، فشار کمتری در سیستم وجود دارد و شفت‏ها دچار پدیده خستگی نمی‏شوند. فشار خط، سیت بالادستی را روی توپی ثابت فشار می‏دهد به طوری که این نیرو باعث می‏شود تا توپی در اثر فشار محکم شود. لنگر شدن مکانیکی توپی، نیروی رانشی فشار خطی را جذب می‏کند و از اصطکاک بیش از حد بین توپی و سیت ها جلوگیری‏می‏نماید. به همین دلیل حتی در شرایط فشار خیلی شدید، میزان گشتاور کم است. این ویژگی، به خصوص در زمانی که شیر توپی در حال عمل کردن است یک مزیت به شمار می‏آید. زیرا به این ترتیب اندازه عملگر کاهش پیدا کرده و در نتیجه، هزینه‏های کلی شیرهای با عملکر نیز کم می‏شود. مزایای طراحی توپی trunnion mounted عبارت است گشتاور کم، راحتی عملکرد، حداقل میزان سایش سیت ها (ایزوله شدن توپی/ stem از ایجاد بارهای جانبی و سایش سیت های پایین دستی جلوگیری می‏کند و در نتیجه، عملکرد آنها بهبود پیدا می‏کند و طول عمرشان زیاد می‏شود)، درزبندی و محکم شدن بسیار عالی هم در فشار بالا و هم در فشار پایین (یک مکانیزم فنری جداگانه و فشار خط بالادستی، برای ایجاد درزبندی و محکم شدن توپی ثابت در کاربری‏های با فشار بالا و فشار پایین استفاده می‏شوند). trunnion برای تمامی اندازه‏ها و تمامی انواع کلاس های فشاری در دسترس است، اما برای اهداف تنظیم جریان مناسب نخواهد بود.

این شیرها معمولا برای خطوط انتقال گاز، خطوط قرار گرفته در زیر زمین، اندازه‏های بزرگ (تا 60 اینچ) و کلاس های فشاری متوسط (تا ASME 900 psi) کاربرد دارند. مواد اولیه می‏تواند فورج یا ریخته‏گری گریز از مرکز باشد. طیف گسترده‏ای از مواد مانند فولادهای کربنی و زنگ نزن آستنیتی یا مارتنزیتی برای ساخت این نوع از شیرها مورد استفاده قرار می‏گیرند.

ویژگی‏های تکنیکال اصلی شیر صنعتی، وجود stem مقاوم در برابر انفجار و نیز سیت ها است که در مدل مختلف در دسترس هستند:

- SPE (اثر تک پیستون): انرژی seat فقط با فشار بالادستی تامین می‏شود

- DPE (اثر دو پیستون): انرژی seat می‏تواند با فشار بالادستی یا با فشار حفره بدنه (body cavity) تامین شود

- دوگانه (SPE بالادستی و DPE پایین دستی): در این حالت با ترکیب دو مدل ذکر شده، یک مانع دوگانه برای مواقعی که در درزبندی seat اختلال ایجاد می‏شود طراحی شده است