صمامات الكرة الأرضيةلقد كانت الدعامة الأساسية للتحكم في السوائل لمدة 200 عام وهي موجودة الآن في كل مكان. ومع ذلك، في بعض التطبيقات، يمكن أيضًا استخدام تصميمات الصمامات الكروية لإدارة الإغلاق الكامل للسائل. تُستخدم الصمامات الكروية عادةً للتحكم في تدفق السوائل. يمكن رؤية تشغيل/إيقاف تشغيل الصمام الكروي واستخدام التعديل على السطح الخارجي للمنازل والمباني التجارية، حيث يتم وضع الصمامات بشكل متكرر.

كان البخار والماء ضروريين للثورة الصناعية، ولكن كان لا بد من تقييد هذه المواد التي يحتمل أن تكون خطرة. الصمام الكرة الأرضيةهو الصمام الأول اللازم لإكمال هذه المهمة بفعالية. كان تصميم الصمام الكروي ناجحًا للغاية ومحبوبًا لدرجة أنه أدى إلى حصول غالبية منتجي الصمامات التقليدية الرئيسية (Crane، وPowell، وLunkenheimer، وChapman، وJenkins) على براءات اختراعهم الأولية.

صمامات البوابةتم تصميمها للاستخدام إما في الأوضاع المفتوحة بالكامل أو المغلقة بالكامل، في حين يمكن استخدام الصمامات الكروية كصمامات كتلة أو صمامات عزل ولكنها مصممة لتكون مفتوحة جزئيًا للتحكم في التدفق عند التنظيم. يجب توخي الحذر في قرارات التصميم عند استخدام الصمامات الكروية للصمامات التي يتم تشغيلها بالعزل والتشغيل والإيقاف، حيث أنه من الصعب الحفاظ على إغلاق محكم مع دفع كبير على القرص. ستساعد قوة السائل في تحقيق إغلاق إيجابي وتجعل من السهل الختم عندما يتدفق السائل من الأعلى إلى الأسفل.

تعتبر الصمامات الكروية مثالية لتطبيقات صمامات التحكم نظرًا لوظيفتها التنظيمية، والتي تسمح بتنظيم دقيق للغاية باستخدام أدوات تحديد الموضع والمشغلات المرتبطة بغطاء وساق الصمام الكروي. إنها تتفوق في عدد من تطبيقات التحكم في السوائل ويشار إليها في هذه التطبيقات باسم "عناصر التحكم النهائية".

مسار التدفق غير المباشر

تُعرف الكرة الأرضية أيضًا باسم الصمام الكروي بسبب شكلها الدائري الأصلي، الذي لا يزال يخفي الطبيعة غير العادية والمعقدة لمسار التدفق. مع قنواته العلوية والسفلية المسننة، لا يزال الصمام الكروي المفتوح بالكامل يُظهر احتكاكًا كبيرًا أو حاجزًا أمام تدفق السوائل على عكس البوابة المفتوحة بالكامل أو الصمام الكروي. يؤدي احتكاك السوائل الناتج عن التدفق المائل إلى إبطاء المرور عبر الصمام.

يتم استخدام معامل التدفق، أو "Cv"، للصمام لحساب التدفق من خلاله. تتمتع صمامات البوابة بمقاومة تدفق ضئيلة للغاية عندما تكون في الوضع المفتوح، وبالتالي فإن صمام البوابة سيكون مختلفًا بشكل كبير بالنسبة لصمام البوابة والصمام الكروي بنفس الحجم.

يمكن تصنيع القرص أو القابس، الذي يعمل بمثابة آلية إغلاق الصمام الكروي، في مجموعة متنوعة من الأشكال. يمكن أن يتغير معدل التدفق عبر الصمام بشكل كبير بناءً على عدد دورات الجذع عندما يكون الصمام مفتوحًا عن طريق تغيير شكل القرص. يتم استخدام تصميم القرص المنحني الأكثر نموذجية أو "تقليدية" في غالبية التطبيقات لأنه أكثر ملاءمة من التصميمات الأخرى لحركة (دوران) معينة لساق الصمام. تعد أقراص V-port مناسبة لجميع أحجام الصمامات الكروية وهي مصممة لتقييد التدفق الدقيق عبر نسب فتح مختلفة. إن تنظيم التدفق المطلق هو الهدف من أنواع الإبر، إلا أنها غالبًا ما يتم تقديمها بأقطار أصغر فقط. يمكن إدخال ملحق ناعم ومرن في القرص أو المقعد عند الحاجة إلى إيقاف التشغيل الكامل.

تقليم صمام الكرة الأرضية

يتم توفير الإغلاق الحقيقي من مكون إلى مكون في صمام الكرة الأرضية بواسطة التخزين المؤقت. يشكل المقعد، والقرص، والساق، والمقعد الخلفي، وأحيانًا الأجهزة التي تربط الجذع بالقرص زخرفة صمام الكرة الأرضية. يعتمد الأداء الجيد لأي صمام وعمره الافتراضي على التصميم المزخرف واختيار المواد، ولكن الصمامات الكروية أكثر عرضة للخطر بسبب احتكاكها العالي بالسوائل ومسارات التدفق المعقدة. وترتفع سرعتها واضطرابها مع اقتراب المقعد والقرص من بعضهما البعض. نظرًا لطبيعة السائل المسببة للتآكل وزيادة سرعته، فمن الممكن أن تتلف حافة الصمام، مما يؤدي إلى زيادة تسرب الصمام بشكل كبير عند إغلاقه. التوتير هو المصطلح الذي يشير إلى خطأ يظهر أحيانًا على شكل رقائق صغيرة على المقعد أو القرص. ما بدأ كمسار تسرب صغير قد ينمو ويتحول إلى تسرب كبير إذا لم يتم إصلاحه في الوقت المناسب.

غالبًا ما تكون سدادة الصمام الموجودة في الصمامات الكروية البرونزية الأصغر حجمًا مصنوعة من نفس مادة الجسم، أو في بعض الأحيان من سبيكة أكثر قوة تشبه البرونز. مادة التخزين المؤقت الأكثر شيوعًا للصمامات الكروية المصنوعة من الحديد الزهر هي البرونز. IBBM، أو "الجسم الحديدي، التركيب البرونزي"، هو اسم هذه القطعة الحديدية. هناك العديد من مواد الزخرفة المختلفة المتاحة للصمامات الفولاذية، ولكن غالبًا ما يكون عنصر واحد أو أكثر مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي من سلسلة 400. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المواد الصلبة مثل الأقمار الصناعية، والفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 300، وسبائك النحاس والنيكل مثل Monel.

هناك ثلاثة أوضاع أساسية للصمامات الكروية. الشكل "T"، مع الجذع المتعامد مع تدفق الأنبوب، هو الشكل الأكثر شيوعًا.
​
على غرار صمام T، يقوم صمام الزاوية بتدوير التدفق داخل الصمام بمقدار 90 درجة، ويعمل كجهاز للتحكم في التدفق وكوع أنبوب بزاوية 90 درجة. في "أشجار عيد الميلاد" الخاصة بالنفط والغاز، تعتبر الصمامات الكروية الزاوية نوع صمام تنظيم الإخراج النهائي الذي لا يزال يستخدم بشكل متكرر فوق الغلايات.
​
يهدف التصميم "Y"، وهو التصميم الثالث، إلى إحكام التصميم لتطبيقات التشغيل/الإيقاف مع تقليل التدفق المضطرب الذي يحدث في جسم الصمام الكروي. يتم وضع غطاء المحرك والساق والقرص لهذا النوع من الصمامات الكروية بزاوية 30-45 درجة لجعل مسار التدفق أكثر استقامة وتقليل احتكاك السوائل. بسبب انخفاض الاحتكاك، يكون الصمام أقل عرضة للأضرار التآكلية ويتم تحسين خصائص التدفق الإجمالية لنظام الأنابيب.