شیر توپی یا شیر ربع‌گرد، (به انگلیسی: Ball valve) شیر صنعتی است که عضو مسدودکننده جریان به صورت به صورت کره یا نیم کره‌ای است که حول یک محور عمودی نسبت به جهت جریان سیال دوران می نماید. ساختمان آن عموماً دارای یک بدنه، یک یا دو درپوش (کلوژر)آب‌بندی، یک عضو کروی شکل که در آن سوراخی برای عبور سیال تعبیه شده ،دو سیترینگ و یک ساقه میباشد.
ساختار کلی و عملکرد
این نوع شیر در دسته بندی شیرآلات قطع و وصل جریان (on- off) قرار داشته و در حالت نیم باز دچار آسیب خواهند شد. عضو مسدودکننده کانال جریان (کره یا گهگاه نیم کره)، که بوسیله ساقه شیر حرکت 90 درجه‌ای خواهد داشت وظیفه باز و بسته کردن شیر را بر عهده دارد. به همین دلیل به آنها شیرهای quarter-turn action و Quick Opening نیز می گویند. در روی توپک سوراخی تعبیه گردیده است که در حالت باز در مسیر کانال جریان قرار خواهد گرفت.
چنانچه مساحت مجرای عبور سیال ، از مساحت خط لوله کوچکتر باشد(Reduce Bore)نامیده میشود. در حقیقت نوع طراحی داخل بدنه و اندازه مجرای عبوری به گونه‌ای است که در حالت باز نیز باعث افت فشار در مسیر میشود. این کاهش مساحت کانال جریان در صورت طراحی غلط، بروزاغتشاش و تلاطم در جریان سیال را در پی خواهد داشت.
همچنین اگر مساحت مجرای عبور سیال ، دقیقاً برابر با مساحت خط لوله باشد(Full Bore)نامیده میشود. این نوع شیر توپی دارای قابلیت پیگ رانی میباشد.
این شیرها اکثراً دارای سیستم تزریق گریس بوده و در صورت مشاهده نشتی میتوان با تزریق گریسهای مخصوص آببند اضطراری (EMERGENCY SEAL) آن را آب‌بندی نمود. این گریس‌ها عمدتاً پایه سنتتیک (synthetic base) هستند.
استانداردها
استاندارد ساخت این شیرهاAPI 6D – API 608 – BS 5351است و بر اساس API 6D تست میشوند.
انواع شیرهای توپی
این شیرها دارای طراحیهای متنوع از لحاظ ساختار می‌باشند.
شیرهای توپی با بدنه چند تکه(Split Body)
بدنه این دسته از شیرهای توپی یک ، دو یا سه تکه هستند و قطعات بهم به روش اتصال موقت (پیچ و مهره) متصل میشوند. مونتاژ قطعات داخلی از کنار (SIDE ENTRY ) یا از بالا (TOP ENTRY) میباشد. با عنایت به ساختار درونی و مکانیزم داخلی نیز به دو دسته Floating و Trunnion تقسیم می گردد.
مزایا:
قیمت پایین – مونتاژ و دمونتاژ ساده- سهولت در تعمیر از مزایای این نوع از شیرهای توپی در مقایسه با شیرهای توپی با بدنه تمام جوشی میباشد.
شیرهای توپی با بدنه تمام جوشی(Fully welded Body)
قطعات بدنه این دسته از شیرهای توپی به روش جوشکاری بهم متصل میشوند. مونتاژ قطعات داخلی از کنار (SIDE ENTRY ) یا از بالا (TOP ENTRY) میباشد ولی جهت دمونتاژ کردن آن نیاز به بریدن جوش متصل‌کننده قطعات میباشد. با عنایت به ساختار درونی و مکانیزم داخلی نیز به دو دسته Floating و Trunnion تقسیم می گردد.
مزایا:
قابلیت استفاده در خطوط انتقال زیر زمینی (دفنی) – قابلیت استفاده در فشارهای بالا – طول عمر بالا از مزایای این نوع از شیرهای توپی در مقایسه با شیرهای توپی با بدنه چند تکه میباشد.
شیر توپی بال ولو پنوماتیک, خرید شیر توپی بال ولو پنوماتیک, قیمت شیر توپی بال ولو پنوماتیک, فروش شیر توپی بال ولو پنوماتیک, لوازم پنوماتیک, شیر توپی, فستو, ایرکنترل, LMC
نحوه خرید کالا از ایران پنو
نحوه خرید کالا
بعد از انتخاب کالای مورد نظر برای خرید ابتدا میبایست با شماره تماس های قرار داده شده چه از طریق واتساپ یا تماس تلفنی با ما ارتباط برقرار نمایید تا جهت استعلام موجودی و قیمت آگاه شوید.
فيلتر(Filter)
اولين و اصلیترين قسمت در مجموعه واحد مراقبت فيلتر میباشد. اين بخش وظيفه جداسازي ذرات جامد موجود در هوا را بر عهده دارد. وجود آلودگي در هوا باعث اختلال در عملکرد شيرها و عملگرها میشود در ضمن عمر اين قطعات را نيز کاهش میدهد. فيلتر باقیمانده آب موجود در هوا را نيز میگيرد. اساس عملکرد آن چنين است که هوا با ورود به فيلتر از روي صفحه‌اي میگذرد که اين صفحه به هوا حرکت دوراني میدهد. اين حرکت باعث ايجاد نيروي گريز از مرکز شده و بدين طريق ذرات جامد و آب از هوا جدا میشوند و در ته کاسه فيلتر رسوب میکنند. سپس هوا از ميان سنگ فيلتر زينتري عبورکرده و تصفيه میشود. سنگ فيلتر با توجه با ابعاد مش‌بندي آن میتواند ذرات با ابعاد گوناگون را از خود عبور دهد. سنگ فيلتر متداول 20 ميکرومتر میباشد اين سنگ میتواند تنها ذرات کوچکتر از 20 ميکرومتر را از خود عبور دهد. سنگ فيلتر پس از مدتي کثيف میشود و اين امر موجب افت فشار خواهد شد؛ لذا بايد سنگ را تعويض يا تميز نمود(تعويض سنگ توصيه میشود.).
آب جمع شده در کاسه پس از رسيدن به حد معيني بايد تخليه شود که اين عمل توسط يک شير تخليه صورت میگيرد. در صورتي که تخليه دستي مشکل باشد و يا ميزان رطوبت زياد باشد توصيه میشود از فيلترها با تخليه اتوماتيک استفاده شود.
شير تنظيم فشار ( Pressure Regulator)
جهت ثابت نگه‌داشتن فشار کاري مستقل از نوسانات فشار شبکه از اين شير استفاده میشود. بايد توجه داشت فشار اوليه (ورودي) در اين شير همواره از فشار ثانويه (خروجي) بيشتر باشد زيرا اين وسيله نمیتواند بعنوان تقويت کننده فشار عمل کند. دو نوع شير تنظيم فشار وجود دارد؛ يکي همراه با دهانه تخليه است و فشار اضافي بوجود آمده در شبکه را با خارج کردن هوا از بين میبرد و ديگري بدون دهانه تخليه میباشد که در آن امکان تخليه هوا وجود ندارد.
روغن‌پاش ( Lubricator)
توسط روغن‌پاش میتوان ادوات پنيوماتيکي را روغن‌کاري نمود. روغن‌کاري قطعات متحرک سيلندرها و شيرها موجب کاهش اصطکاک و در حين حال مانع سائيدگي قطعات میشود. در ضمن روغن‌کاري موجب می شود که قطعات تا حدودي در برابر زنگ‌زدگي محافظت بشوند. البته بايد توجه داشت که قطعاتي که در مدارهاي کنترلي پنيوماتيکي کار میکنند بهتر است از هواي عاري از روغن استفاده نمايند. روغن‌پاش بايد پس از فيلتر و شير تنظيم فشار قرارگيرد. بايد توجه داشت که روغني را استفاده نمود که با نشت‌بندها سازگار باشد و باعث از بين رفتن آنها نگردد. در مجموع روغن‌هايي با پايه نباتي جهت استفاده در روغن‌پاش توصيه میشود.( به هيچ وجه استفاده از روغن هيدروليک توصيه نمیشود.) از جمله اين روغن‌ها میتوان به روغن‌هاي AWS AWS و AWSشرکت CASTROL و يا TELLUS TELLUS و TELLUS شرکت SHELL اشاره نمود.
واحد مراقبت(Air Treatment Unit)
از کنار هم قرار گرفتن تجهيزاتي که در بالا ذکر شد واحد مراقبت ايجاد میشود. در واقع هوا پس از عبور از واحد مراقبت آماده مصرف در تجهيزات پنيوماتيکي میباشد. هر واحد مراقبت معمولاً از يک فيلتر، يک شير تنظيم فشار، يک روغن زن و يک نمايشگر فشار تشکيل شده‌است. البته علاوه بر تجهيزات فوق برحسب نياز، میتوان از ميکروفيلتر، شير را‌‌ه‌انداز‌آرم(Soft Start Valve) و يا پرشرسوئيچ نيز استفاده نمود. قبل از هر واحد مراقبت بايد يک شير قطع و وصل نصب گردد اين شير میتواند به صورت دستي، برقي و يا پنيوماتيکي عمل کند.
پنوماتیک یكی از آنواع آنرژی هایی است كه در حال حاضر از آن استفاده زیادی در آنواع صنایع می شود و می توان گفت امروزه كمتر كارخآنجات یا مراكز صنعتی را می توان دید كه از پنوماتیک استفاده نكند و در قرن حاضر یكی از آنواع آنرژی های اثبات شده ای است كه بشر با اتكا به آن راه صنعت را می پیماید . پنوما در زبآن یونآنی یعنی تنفس باد و پنوماتیک علمی است كه در مورد حركات و وقایع هوا صحبت می كند . امروزه در بین صنعتگرآن به عنوآن آنرژی كم خطر و ارزآن مشهوراست و ازآن استفاده وافر می كنند .
فواید انرژی پنوماتیک به شرح زیر است:
عامل اصلی كار كرد سیستم پنوماتیک هوا است وهوا در همه جای زمین وجود دارد. هوای فشرده را می توان از طریق لوله كشی به نقاط مختلف كارخآنجات یا مراكز صنعتی جهت كار كرد سیستم های پنوماتیک هدایت كرد. هوای فشرده را می توان در مخازن مخصوص آنباشته و آن را آنتقال داد یعنی همیشه احتیاج به كمپرسور نیست و می توان از سیستم پنوماتیک در مكآن های كه امكآن نصب كمپرسور وجود ندارد نیز استفاده نمود. افزایش وكاهش دما اثرات مخرب بر روی سیستم پنوماتیک ندارد و نوسآنات حرارتی از عملكرد سیستم جلو گیری نمی كند. هوای فشرده خطر آنفجار واتش سوزی ندارد به این دلیل نیاز زیادی به تا سیسات حفاظتی نیست.
قطعات پنوماتیک و اتصالات آن نسبتا ارزآن و از نظر ساختمآنی قطعاتی ساده هستند لذا تعمیرات آنها راحت تراز سیستم های مشابه نظیر سیستم های هیدرولیكی می باشد. هوای فشرده نسبت به روغن هیدرولیك مورد مصرف در سیستم های هیدرولیك تمیزتراست وبه دلیل این تمیزی از سیستم پنوماتیک در صنایع دارویی و نظایر آن استفاده می شود. سرعت حركت سیلندرهای عمل كننده با هوای فشرده در حدود 1 الی 2 متر در ثآنیه است ودر موارد خاصی به 3 متر در ثآنیه می رسد كه این سرعت در صنایع قابل قبول است و بسیاری از عملیات صنعتی را می تواند عهده دار شود. عوامل سرعت و نیرو در سیستم پنوماتیک قابل كنترل و تنظیم است. عناصرپنوماتیک در مقابل بار اضافه مقاوم بوده و به آنها صدمه وارد نمی شود مگر اینكه افزایش بار سبب توقف آنها گردد. تعمیرات و نگهداری سیستم های پنوماتیک بسیار كم خطر است زیرا در مقایسه با آنرژی هایی نظیر آنرژی برق وآنرژی سیالات در سیستم های هیدرولیك از خطر كمتری برخوردار است و بدین دلیل در صنایع نظامی بیشتر از این سیستم ( پنوماتیک ) استفاده می شود.
معایب سیستم پنوماتیک چون سیال اصلی مورد استفاده در سیستم پنوماتیک هوای فشرده است و جهت تهیه هوای فشرده باید با كمپرسور آن را فشرده كرد ، همراه هوای فشرده شده مقداری رطوبت و نا خالصی هوا وارد سیستم شده و سبب برخی خرابی ها در قطعات می شود لذا باید جهت تهیه هوای فشرده فیلتراسیون مناسب استفاده نمود. هزینه استفاده از هوای فشرده تا حد معینی اقتصادی می باشد . هوای مصرف شده در سیستم پنوماتیک در هنگام تخلیه از سیستم دارای صدای زیادی است كه این مسئله سبب می شود تا از صدا خفه كن استفاده شود .
به علت تراكم پذیری هوا به خصوص در سیلندر های پنوماتیکی كه زیر بار قرار دارند امكآن ایجاد سرعت ثابت و یكنواخت وجود ندارد كه این مسئله از معایب سیستم پنوماتیک به شمار می رود اما قابل ذكر است كه اخیرا یك نوع سیلندر كه به جای شفت سیلندر از نوار لاستیكی استفاده می كند ساخته شده است كه این عیب را بر طرف می كند .
به طور كلی در مقایسه مزایا و معایب پنوماتیک می توان گفت با توجه به مزایای بسیار نسبت به معایب كمتر می توان از پنوماتیک به عنوآن یك آنرژی مفید در صنایع استفاده كرد به خصوص با توجه به مزیت تمیزی سیستم تعمیر ونگهداری راحت تر ، نداشتن خطرجآنی جهت پرسنل عملیاتی وتعمیراتی در سیستم كه در سیستم های دیگر نظیر الكتریك وهیدرولیك وجود دارد می توان گفت كه این سیستم بی همتا است.
اکچویتور پنوماتیک چیست؟
یک اکچیتور پنوماتیک، انرژی هوای فشرده را به حرکت دورانی و یا خطی تبدیل می کند. بدین ترتیب با نصب این اکچویتورها بر روی شیر هایی که به صورت دستی عمل می کنند و با داشتن منبع تولید هوای فشرده می توان این شیرها را توسط انرژی باد کنترل کرد.
همچنین میتوان با نصب شیر برقی نامور بر روی اکچویتور بادی، این اکچویتورها و در نهایت شیرها را به صورت برقی کنترل کرد. در صورت داشتن منبع تولید هوای فشرده انتخاب اکچویتورهای پنوماتیک نسبت به اکچویتورهای برقی به دلیل هزینه پایینتر مقرون به صرفه تر خواهند بود.
این اکچویتورها میتوانند به دو صورت فنر برگشت دار و بدون فنر برگشت(Double Acting) باشند .
طرز کار (نحوه ی عملکرد) اکچویتورهای پنوماتیک : این اکچویتورها بر اساس گشتاور تولیدی تقسیم بندی می شوند. برای انتخاب اکچیتور باید سایز شیری و همچنین فشار سیال درون خط مد نظر یاشند. در صورت نصب شیر برقی نامور این عملگرها برقی میشوند و در صورت نصب پوزیشنر نیز بر روی آنها با استفاده از سیگنال انالوگ میتوان شیر را به صورت درصدی کنترل کرد.به این شیرها،شیر بادی نیز اطلاق میشود.
پنوماتیک
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و پنوماتیک تقسیم می شود .
از پنوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتا پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده میکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتا در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و..)
حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم پنوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
طراحی ساده
قابلیت افزایش نیرو
سادگی و دقت کنترل
انعطاف پذیری
راندمان بالا
۶. اطمینان در سیستم پنوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستمهای مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و… استفاده می کنند.
در این سیستم ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین می توان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و …) کنترل نمود.
استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم پنوماتیک را به سیستم های انعطاف پذیری تبدیل می کند که در آنها از محدودیت های مکانی که برای نصب سیستم های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم پنوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچ های فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم ها دارد.
اکنون که به مزایای سیستم پنوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم ها خواهیم پرداخت.
برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های پنوماتیک(کمپرسور) میتوان نیروی مکانیکی تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده می گیرند .
بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها ) هدایت میشوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.
اساس کار تمام سیستم های پنوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
قانون پاسکال
فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال)
در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.
فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد.
کار سیستم های پنوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستم های پنوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد.
اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستم های پنوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم پنوماتیکی می پردازیم.
اجزای تشکیل دهنده سیستم های پنوماتیکی
کمپرسور
خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار
مخزن ذخیره هوای تحت فشار
شیرهای کنترل
عملگرها
یک مقایسه کلی بین سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک
در سیستم های پنوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستمهای هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند.
در سیستم های هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در پنوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد
فشار در سیستمهای هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستمهای پنوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستمهای هیدرولیکی باید از مقاومت بیشتری برخوردار باشند.
در سرعت های پایین دقت محرک های پنوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک های هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است .
در سیستم های پنوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله های بازگشتی و مخزن نگهداری هوا نمی باشد.
