تطور صمام الكرة من صمام السدادة عنصر الإغلاق عبارة عن كرة كروية تدور بزاوية 90 درجة حول محور ساق الصمام لفتحه أو إغلاقه. بخلاف صمامات السدادة، يكون سداد صمام الكرة كرويًا بفتحة دائرية أو ممر يمر عبر محوره. عندما تدور الكرة بزاوية 90 درجة، يُسد مدخل ومخرج السائل تمامًا بواسطة سطح الكرة الصلب، مما يُوقف تدفق السائل بشكل فعال.
في أنظمة خطوط الأنابيب، يتم استخدام صمامات الكرة بشكل أساسي لإغلاق وتوزيع وتغيير اتجاه تدفق الوسيط. صمامات الكرة تم تصميم الصمامات بفتحة على شكل حرف V لتوفير تنظيم تدفق ممتاز، مما يجعلها مناسبة ليس فقط كصمامات إغلاق ولكن أيضًا كصمامات تحكم في تطبيقات معينة.
تتميز صمامات الكرة بهيكل مدمج وأداء إحكام ممتاز. ضمن نطاق قطر اسمي معين، تتميز بحجمها الصغير، ووزنها الخفيف، واستهلاكها المنخفض للمواد، وأبعاد تركيبها المنخفضة. كما تتطلب عزم تشغيل صغير، مما يُتيح تشغيلًا سهلًا وسريعًا. هذه المزايا جعلت صمامات الكرة من أسرع أنواع الصمامات نموًا خلال العقد الماضي.
في الدول الصناعية، مثل الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وفرنسا وإيطاليا وإسبانيا والمملكة المتحدة، تُستخدم صمامات الكرة على نطاق واسع، مع تزايد مستمر في تنوعها وحجمها. تتطور صمامات الكرة الحديثة لتشمل درجات حرارة وضغطًا عاليين، وأقطارًا كبيرة، وقدرة عالية على الغلق، وعمرًا افتراضيًا طويلًا، وتنظيمًا فائقًا للتدفق، ووظائف متعددة. وقد وصلت موثوقيتها وأدائها إلى مستويات متقدمة، وفي بعض التطبيقات، تحل تدريجيًا محل صمامات البوابة، وصمامات الكرة الأرضية، وصمامات التحكم.
تحقق صمامات الكرة إغلاقًا محكمًا بدوران 90 درجة فقط، مما يتطلب عزم دوران ضئيلًا. يوفر مسار التدفق المستقيم داخل الصمام تدفقًا شبه خالٍ من العوائق. على الرغم من استخدامها تقليديًا للتحكم في التشغيل/الإيقاف، إلا أن التحسينات التكنولوجية مكّنت بعض صمامات الكرة من أداء وظائف التحكم في التدفق والتحكم في التدفق. تصميمها المدمج وسهولة صيانتها يجعلها مناسبة للوسائط التقليدية مثل الماء والمذيبات والأحماض والغاز الطبيعي، بالإضافة إلى تشغيلها المستقر في ظروف قاسية مثل الأكسجين وبيروكسيد الهيدروجين والميثان والإيثيلين. يمكن أن تكون أجسام صمامات الكرة إما متكاملة أو معيارية.
مع التقدم التكنولوجي المستمر، سيزداد استخدام الصمامات الكروية في خطوط أنابيب النفط والغاز، ووحدات التكرير والتكسير، بالإضافة إلى الصناعة النووية. كما يُتوقع أن تصبح الصمامات الكروية من الأنواع الشائعة في القطاعات الصناعية الأخرى التي تتطلب أقطارًا متوسطة إلى كبيرة وظروف ضغط متوسطة إلى منخفضة.
• مقاومة منخفضة للسوائل: معامل المقاومة الخاص بهم يعادل تقريبًا معامل المقاومة الخاص بأنبوب مستقيم بنفس الطول.
• هيكل مدمج وخفيف الوزن: صغير الحجم وسهل التركيب.
• أداء ختم ممتاز: غالبًا ما تستخدم الأسطح المغلقة مواد عالية الأداء مثل البلاستيك، مما يضمن أداءً جيدًا حتى في أنظمة التفريغ.
• تشغيل سهل: حركة تشغيل/إيقاف سريعة مع دوران 90 درجة فقط، مناسبة للتحكم عن بعد.
• صيانة مريحة: هيكل بسيط مع حلقات مانعة للتسرب قابلة للاستبدال عادةً، مما يسهل عملية التفكيك والصيانة.
• حماية سطح الختم: في الأوضاع المفتوحة بالكامل أو المغلقة بالكامل، يتم عزل الأسطح المغلقة للكرة والمقعد عن الوسائط، مما يقلل من خطر التآكل.
• نطاق واسع للتطبيق: قابلة للتطبيق على أقطار اسمية من بضعة ملليمترات إلى عدة أمتار، ومناسبة للظروف من الفراغ العالي إلى الضغط العالي.
س1: هل صمام الكرة مناسب لتنظيم التدفق المتكرر؟
ج: بشكل عام، لا يُنصح باستخدام صمامات الكرة للخنق المتكرر إلا إذا صُممت خصيصًا كصمامات كروية ذات منفذ V للتنظيم. قد يؤدي الضبط المتكرر إلى تسريع تآكل سطح الختم.
س2: هل يمكن استخدام صمامات الكرة للوسائط ذات درجة الحرارة العالية أو الضغط العالي؟
ج: نعم، بشرط اختيار مواد الهيكل والعزل المناسبة. على سبيل المثال، صمامات الكرة ذات القاعدة المعدنية مناسبة لظروف درجات الحرارة والضغط العاليين.
س3: ما هي الأسباب الشائعة للتسرب عند إغلاق صمام الكرة؟
ج: تشمل الأسباب الشائعة تلف حلقات الختم، أو تآكل أسطح الكرة، أو وجود أجسام غريبة تسبب الانسداد. يجب إجراء التنظيف أو الاستبدال أو الإصلاح حسب الحالة.
س4: هل صمامات الكرة مناسبة للوسائط التي تحتوي على جزيئات؟
أ: بالنسبة للوسائط التي تحتوي على جزيئات معلقة، يجب استخدام صمامات كروية مقاومة للتآكل ذات مقاعد معدنية، إلى جانب التنظيف والصيانة المنتظمة لإطالة عمر الخدمة.
س5: ما هي أكبر ميزة لصمامات الكرة مقارنة بصمامات البوابة؟
أ: توفر صمامات الكرة تشغيلًا أسرع وحجمًا أصغر وأداء إغلاق أفضل، كما يسهل أتمتتها والتحكم فيها عن بعد.