شیرهای توپیساختارهای زیادی دارند، اما اساساً یکسان هستند. قطعات باز و بسته شدن، هسته‌های کروی گرد هستند که عمدتاً از نشیمنگاه‌های شیر، گوی‌ها، حلقه‌های آب‌بندی، ساقه‌های شیر و سایر دستگاه‌های عملیاتی تشکیل شده‌اند. ساقه شیر برای باز و بسته شدن شیرها 90 درجه می‌چرخد. شیرهای توپی در خطوط لوله برای قطع، توزیع، تنظیم جریان و تغییر جهت جریان سیال استفاده می‌شوند. نشیمنگاه شیر با توجه به شرایط کاری مختلف، از اشکال مختلف آب‌بندی نشیمنگاه استفاده می‌کند. بدنه شیر توپی نوع O مجهز به یک گوی با سوراخ میانی است که قطر آن برابر با قطر لوله است. گوی می‌تواند در نشیمنگاه آب‌بندی بچرخد. یک حلقه الاستیک حلقوی در دو طرف در جهت لوله وجود دارد. شیر توپی نوع V دارای ساختار V شکل است. هسته شیر یک پوسته کروی 1/4 با شکاف V شکل است. این شیر ظرفیت جریان زیادی، محدوده قابل تنظیم زیاد، نیروی برشی دارد و می‌تواند محکم بسته شود. به ویژه برای شرایط سیالاتی که مواد آن الیافی است، مناسب است.
۱. ساختار شیر توپی نوع O:
شیر توپی نوع O با چرخاندن 90 درجه‌ای گوی، جهت سیال را کنترل می‌کند، در نتیجه، سوراخ عبوری قابل تغییر است و در نتیجه باز و بسته شدن شیر توپی انجام می‌شود. شیر توپی نوع O طراحی شناور یا ثابت را اتخاذ می‌کند. قطعات متحرک نسبی از مواد خود روان‌کننده با ضریب اصطکاک بسیار کم ساخته شده‌اند، بنابراین گشتاور عملیاتی کم است. علاوه بر این، آب‌بندی طولانی مدت گریس آب‌بندی، عملکرد را انعطاف‌پذیرتر می‌کند. مزایای محصول آن به شرح زیر است:
-
شیر توپی نوع O مقاومت کمی در برابر سیال دارد
شیرهای توپی عموماً دو ساختار دارند: قطر کامل و قطر کاهش یافته. صرف نظر از ساختار، ضریب مقاومت جریان شیر توپی نسبتاً کوچک است. شیرهای توپی معمولی از نوع مستقیم هستند که به شیرهای توپی با جریان کامل نیز معروفند. قطر کانال برابر با قطر داخلی لوله است و افت مقاومت فقط مقاومت اصطکاکی همان طول لوله است. این شیر توپی کمترین مقاومت سیال را در بین تمام شیرها دارد. دو راه برای کاهش مقاومت سیستم لوله کشی وجود دارد: یکی کاهش سرعت جریان سیال با افزایش قطر لوله و قطر شیر است که هزینه سیستم لوله کشی را به شدت افزایش می دهد. راه دوم کاهش مقاومت موضعی شیر است و شیرهای توپی بهترین انتخاب هستند.
-
شیر توپی نوع O به سرعت و به راحتی سوئیچ می‌کند
شیر توپی برای باز یا بسته شدن کامل فقط نیاز به چرخش ۹۰ درجه دارد، بنابراین می‌توان آن را به سرعت باز و بسته کرد.
- شیر توپی نوع O عملکرد آب‌بندی خوبی دارد
بیشتر نشیمنگاه‌های شیرهای توپی از مواد الاستیک مانند PTFE ساخته شده‌اند که اغلب شیرهای توپی با آب‌بندی نرم نامیده می‌شوند. شیرهای توپی با آب‌بندی نرم عملکرد آب‌بندی خوبی دارند و نیازی به زبری و دقت بالای پردازش سطح آب‌بندی شیر ندارند.
-
شیر توپی نوع O عمر طولانی دارد
از آنجا که PTFE/F4 خواص خود روانکاری خوبی دارد، ضریب اصطکاک با کره کوچک است. به دلیل بهبود فناوری پردازش، زبری گوی کاهش یافته و در نتیجه عمر مفید شیر گوی تا حد زیادی افزایش می‌یابد.
-
شیر توپی نوع O از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است
جفت آب‌بندی گوی و نشیمنگاه شیر دچار خراش، سایش سریع و سایر عیوب نخواهد شد؛
پس از تغییر ساقه سوپاپ به نوع توکار، خطر تصادف بیرون پریدن ساقه سوپاپ به دلیل شل شدن غده بسته‌بندی تحت اثر فشار سیال از بین می‌رود.
شیرهای توپی با ساختارهای ضد الکتریسیته ساکن و مقاوم در برابر آتش می‌توانند در خطوط لوله انتقال نفت، گاز طبیعی و گاز زغال سنگ استفاده شوند.
هسته شیر (گوی) نوع O کروی است. از نظر ساختاری، نشیمنگاه گوی در هنگام آب‌بندی در کنار بدنه شیر تعبیه شده است. قطعات متحرک نسبی از مواد خود روان‌کننده با ضریب اصطکاک بسیار کم ساخته شده‌اند، بنابراین گشتاور عملیاتی کوچک است. علاوه بر این، آب‌بندی طولانی مدت گریس آب‌بندی، عملکرد را انعطاف‌پذیرتر می‌کند. عموماً برای تنظیم دو حالته استفاده می‌شود و ویژگی‌های جریان آن باز شدن سریع است.
وقتی شیر توپی نوع O کاملاً باز است، هر دو طرف آن بدون مانع هستند و یک کانال مستقیم با آب‌بندی دو طرفه تشکیل می‌دهند. این شیر بهترین عملکرد "خود تمیزشوندگی" را دارد و برای موقعیت‌های برش دو موقعیتی مخصوصاً محیط‌های آلوده و حاوی فیبر مناسب است. هسته توپی همیشه در طول فرآیند باز و بسته شدن شیر با شیر اصطکاک ایجاد می‌کند. در عین حال، آب‌بندی بین هسته شیر و نشیمنگاه شیر با نیروی آب‌بندی پیش سفت شونده نشیمنگاه شیر که به هسته توپی فشار می‌آورد، حاصل می‌شود. با این حال، به دلیل آب‌بندی نرم نشیمنگاه شیر، خواص مکانیکی و فیزیکی عالی، عملکرد آب‌بندی آن را به ویژه خوب می‌کند.
2.ساختار شیر توپی V شکل:
هسته توپی شیر توپی V شکل دارای ساختار V شکل است. هسته شیر یک پوسته کروی 1/4 با شکاف V شکل است. این شیر دارای ظرفیت جریان زیاد، محدوده قابل تنظیم زیاد، نیروی برشی و قابلیت بسته شدن محکم است. این شیر به ویژه برای سیالات مناسب است. شرایطی که جنس آن الیافی است. به طور کلی، شیرهای توپی V شکل، شیرهای توپی تک آب‌بند هستند. برای استفاده دو طرفه مناسب نیستند.
عمدتاً 4 نوع شکاف V شکل وجود دارد، 15 درجه، 30 درجه، 60 درجه، 90 درجه.
لبه V شکل، ناخالصی‌ها را جدا می‌کند. در طول چرخش گوی، لبه تیز و چاقویی شکل V گوی مماس با نشیمنگاه شیر است و در نتیجه الیاف و مواد جامد موجود در سیال را جدا می‌کند. با این حال، شیرهای توپی معمولی این عملکرد را ندارند، بنابراین هنگام بسته شدن، به راحتی می‌توان ناخالصی‌های الیاف را گیر انداخت و باعث مشکلات نگهداری و تعمیر شد. نگهداری یک دردسر بزرگ است. هسته شیر شیر توپی V شکل توسط الیاف گیر نمی‌کند. علاوه بر این، به دلیل اتصال فلنجی، جداسازی و مونتاژ آن بدون ابزار خاص آسان است و نگهداری آن نیز ساده است. وقتی شیر بسته است، یک اثر قیچی گوه‌ای شکل بین شکاف V شکل و نشیمنگاه شیر وجود دارد که نه تنها عملکرد خود تمیز شوندگی دارد، بلکه از گیر کردن هسته گوی نیز جلوگیری می‌کند. بدنه شیر، پوشش شیر و نشیمنگاه شیر به ترتیب از ساختارهای نقطه به نقطه فلزی استفاده می‌کنند و ضریب اصطکاک کمی استفاده می‌شود. ساقه شیر فنری است، بنابراین گشتاور عملیاتی کوچک و بسیار پایدار است.
شیر توپی V شکل یک ساختار چرخشی با زاویه قائمه است که می‌تواند جریان را تنظیم کند. این شیر می‌تواند با توجه به زاویه V شکل توپی V شکل، درجات مختلفی از تناسب را ایجاد کند. شیر توپی V شکل معمولاً همراه با محرک‌ها و موقعیت‌یاب‌های شیر برای دستیابی به تنظیم متناسب استفاده می‌شود. هسته شیر V شکل برای موارد مختلف تنظیم مناسب‌ترین است. این شیر دارای ضریب جریان نامی بزرگ، نسبت قابل تنظیم بزرگ، اثر آب‌بندی خوب، حساسیت صفر در عملکرد تنظیم، اندازه کوچک است و می‌تواند به صورت عمودی یا افقی نصب شود. مناسب برای کنترل گاز، بخار، مایع و سایر رسانه‌ها. شیر توپی V شکل یک ساختار چرخشی با زاویه قائمه است که از یک بدنه شیر V شکل، یک محرک پنوماتیک، یک موقعیت‌یاب و سایر لوازم جانبی تشکیل شده است. دارای یک مشخصه جریان ذاتی با نسبت تقریباً مساوی است. از یک ساختار یاتاقان دوتایی استفاده می‌کند، گشتاور شروع کمی دارد و حساسیت و سرعت حسگری عالی و قابلیت برش فوق‌العاده دارد.