شیر توپی

شیر توپی یک نوع از شیر قطع‌کننده به حساب می آید که می تواند جریان مایع یا گاز را کنترل می‌کند و این کار را با کمک یک توپیِ چرخشی انجام می‌دهد که دارای سوراخی در مرکز آن قرار دارد.
 در این نوع  شیرهای توپی به‌جای شیرفلکۀ دستی از یک دسته‌ آچاری شکل (اهرم(Lever type  برای کنترل جریان استفاده می‌شود. با چرخش ۹۰ درجه‌ای عملگر دستی، شیر باز یا بسته خواد شد.  هنگامی که سوراخ توپی با جریان سیّال هم‌جهت باشد،‌ شیر باز می شود و زمانی که چرخشِ محوری ۹۰ درجه‌ای به دستۀ شیر بدهد،‌ شیر بسته می‌شود.  وقتی شیر باز است شیر با دسته در یک راستا هستند و وقتی دسته بر شیر عمود است، شیر بسته است، و این موجب می‌شود که به‌صورت چشمی بتوان از وضعیت باز و بسته بودن شیر اطمینان حاصل کرد.
یکی از بارز ترین ویژگی‌های شیرهای توپی داشتن طول عمر بالای آن ها می باشد اگرچه مدت‌ها بلااستفاده باقی مانده باشد. از این‌رو،‌ این شیرها در مقایسه با شیرهای کشویی یا شیرهای کروی، به‌عنوان شیری قطع‌کننده از محبوبیت بیشتری برخوردار می باشند.  علاوه بر این آن‌ها بیش از تمام شیرها، در مقابل مواد آلوده مقاوم هستند.  شیرهای توپی را می‌توان با عملگرهای دستی، برقی یا پنوماتیکی هم استفاده نمود.
شیر توپی با شیر یک‌طرفۀ توپی تفاوت هایی دارد، شیر یک‌طرفۀ توپی نوعی شیر یک‌طرفه است که جهت جلوگیری از جریان ناخواستۀ برگشتی شیر استفاده می‌ شود.

انواع شیرهای توپی از نظر طراحی توپی داخلی

شیر توپی اوربیت

این شیر توپی اوربیت برای آب‌بندی از حرکت و عمل دورانی استفاده می‌کند. جهت باز کردن این شیر باید دستۀ آن را با دست چند دور بچرخانید. 
اگر شیر در وضعیت باز قرار گیرد، چرخش دسته در جهت عقربه‌های ساعت باعث می‌شود تا توپی نیز در همان جهت حرکت کرده و پورت موجود در توپی عمود بر جریان قرار بگیرد.
این شیر توپی توسط استم از نشیمن‌گاه دور نگاه داشته می‌شود تا از ایجاد سایش جلوگیری کند.   این عمل باعث می‌شود تا شیر توپی اوربیت عملکرد ساده‌تری نسبت به دیگر انواع شیر داشته و برای کاربری‌هایی که دارای سایش ملایم تر هستند، مناسب باشد. 
این نوع شیر توپی اوربیت در سایزهای بزرگ متداول‌تر بوده و نیازمند عملگرهای برقی می باشد، و نسبت به عملگرهای شیر توپی  ارزان‌تر می باشد.

شیر توپی شناور

در شیر توپی شناور، توپی این نوع شیر در محیطی معلّق است و به‌وسیلۀ دو حلقۀ آب‌بندی در محل نگه داشته می‌شود. نشیمن‌گاه‌های شیر برای توپی، نقش پشتیبان را دارند و در حرکت جانبی آزادی دارند. با فشار آوردن سیّال به توپی، توپی به سمت نشیمن‌گاه‌ها جلو رانده می‌شود و آب‌بندی خوبی ایجاد می‌کند. بیشتر شیرهای توپی دارای یک توپی شناور هستند.
از این شیرهای توپی شناور می توان به‌صورت گسترده در محیط و شرایط فشارِ ضعیف استفاده نمود.  تحت تأثیر فشار محیطی، توپی کروی می‌تواند جابه‌جایی معینی داشته باشد و محکم به سطح آب‌بندی در دریچۀ خروجی فشرده می‌شود، که از آب‌بندی دریچۀ خروجی اطمینان حاصل ‌شود.
 شیرهای توپی شناور ساختاری ساده و آب‌بندی خوبی دارند، اما همۀ فشار سیّال جاری روی توپی به حلقۀ آب‌بندی خروجی می‌رسد. درنهایت بایستی به این نکته توجه داشت که ممکن است مواد حلقۀ آب‌بندی متحمل بار مجاز سیّال جاری شود. دو علت وجود دارد که در فشار بالا و اندازه‌های بزرگ نمی توان از شیر توپی شناور استفاده نمود،  اولین دلیل اینکه، نیروی زیاد توپی در مقابل نشیمن‌گاه‌ها می‌تواند موجب تغییر شکل نشیمن‌گاه‌ شود و بر عملکرد آب‌بندی فشار ضعیف شیر تأثیر بگذارد.
 دومین دلیل اینکه، همین نیرو موجب سختی در به کار افتادن شیر می‌شود، درنتیجه نیاز به گشتاور زیادی برای غلبه بر نیروی نشیمن‌گاه در اختلاف فشارهای زیاد دارد.

شیر ترنیون

در این شیر توپی ترنیون،‌ این شیر توپی در وضعیت ثابتی شروع به چرخش می کند. شیر توپی نمی‌تواند حرکت عرضی داشته باشد، زیرا با یک شفت در بالا و یک شفت در پایین در جای خود نگه داشته شده می  شود.
این شیر یا با فشار سیّال، رینگ نشیمن‌گاه شناور را به سمت توپی به حرکت درمی‌آورد یا آب‌بندی را با فشار موافق نشیمن‌گاه‌ها و توپی انجام می‌دهد.
 ترنیون فشار را از جریان جذب می‌کند، درنتیجه تماس بین توپی و نشیمن‌گاه خیلی تحت فشار نیست و به‌طور کلی گشتاور عملیاتی می‌تواند پایین‌تر باشد، بنابراین عملکرد شیر توپی ترنیون نسبت به شیر توپی شناور آسان‌تر خواهد بود.
این دسته از شیرهای توپی‌ که قطر زیادی دارند و در فشارهای عملیاتی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، و دارای ساختار توپی ترنیون هستند.

انواع شیرهای توپی از نظر سایز مجرا

• شیر توپی با پورت v شکل
• شیر توپی پورت کاهنده یا مجرای کاهنده
• شیر توپی تمام پورت یا مجرای کامل

انواع شیرهای توپی

• شیرهای توپی براساس نوع محفظه
• شیرهای توپی با بدنۀ تمام جوش
• شیر توپی یک‌تکه یا شیرهای توپی تک‌بدنه
• شیر توپی دوتکه
• شیر توپی با بدنۀ سه‌تکه
• شیر توپی با ورودی فوقانی

مزایای شیر توپی

•    شیرهای توپی به‌عنوان شیرهایی با قدرت ترمیم بالا شناخته می‌شوند که افت فشار کمی داشته و ظرفیت جریان آن‌ها نسبتاً بالاست.
•    آب‌بندی شیر توپی حتی در صورتی‌ که محیط میانی کثیف باشد، کاملاً قابل اطمینان است.
•    ممکن است باز و بسته کردن سریع شیر در برخی از نصب‌ها حائز اهمیت باشد، یعنی مواقعی که سوا کردن فوری قطعات لوله، دارای فوریت باشد.
•    ساختار شیر توپی ساده است، وزن و حجم آن نیز نسبتاً کم بوده و جدا کردن قطعات و تعمیر آن ساده است.
•    شیر توپی دارای عملکردی ساده و سریع است و تنها با چرخاندن 90 درجه‌ای اهرم شیر می‌توان آن را به راحتی باز و بسته کرد.
•    از آنجایی ‌که استم شیر توپی بدون هیچ حرکت محوری می‌چرخد، واشر آب‌بندی استم شیر به راحتی نمی‌شکند.
•    وقتی شیر توپی به‌طور کامل باز باشد، تلاطم و مقاومت کمی در برابر جریان سیّال خواهد داشت.

معایب شیر های توپی

•    تمیز کردن این شیر سخت می باشد.
•    شیر توپی می‌تواند کاملاً باز یا کاملاً بسته باشد و نمی‌توان با آن جریان را تنظیم کرد. این به دلیل دقت نسبتاً محدود آن در کنترل میزان جریان است.
•    ممکن است توپی خالی داخل شیر، سیّال را در وضعیت بسته به دام بیاندازد و در صورتی‌که بدنۀ شیر، ونت‌دار نباشد می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند.
•    به دلیل حفره‌هایی که در اطراف توپی و نشیمن‌گاه این شیر قرار دارد، برای استفاده در کاربری‌هایی که با دوغاب سر و کار دارند، مناسب نیست. سیّالات دوغابی معمولاً تمایل به سفت شدن داشته و داخل حفره‌های شیر را مسدود می‌کنند که این امر گشتاور عملیاتی شیر را افزایش داده و در برخی موارد شیر را از کار می‌اندازد.
•    از آنجایی ‌که شیرهای توپی به‌سرعت باز و بسته می‌شود، ممکن است جریان را به‌صورت ضربۀ قوچ یا با فشار ناگهانی برقرار نماید.