صمامات كرويةتُعدّ صمامات الكرة الأرضية عنصرًا أساسيًا في التحكم بالسوائل منذ 200 عام، وهي شائعة الاستخدام اليوم. مع ذلك، في بعض التطبيقات، يمكن استخدام تصميمات صمامات الكرة الأرضية للتحكم في إيقاف تدفق السوائل تمامًا. تُستخدم صمامات الكرة الأرضية عادةً للتحكم في تدفق السوائل، ويمكن رؤية صمامات الكرة الأرضية التي تعمل بنظامي التشغيل/الإيقاف والتحكم في التدفق على واجهات المنازل والمباني التجارية، حيث تُركّب الصمامات بكثرة.

كان البخار والماء عنصرين أساسيين في الثورة الصناعية، ولكن كان لا بد من الحد من استخدام هذه المواد التي يحتمل أن تكون خطرة.صمام كروييُعدّ هذا الصمام الأول اللازم لإنجاز هذه المهمة بكفاءة. وقد حقق تصميم الصمام الكروي نجاحًا كبيرًا وشعبية واسعة، ما أدى إلى حصول غالبية الشركات الكبرى المنتجة للصمامات التقليدية (كرين، باول، لونكنهايمر، تشابمان، وجينكينز) على براءات اختراعها الأولية.

صمامات البوابةتُستخدم الصمامات الكروية إما في وضع الفتح الكامل أو الإغلاق الكامل، بينما يمكن استخدامها كصمامات عزل أو صمامات إغلاق، ولكنها مصممة لتكون مفتوحة جزئيًا للتحكم في التدفق عند تنظيمه. يجب توخي الحذر عند تصميم الصمامات الكروية للعزل أو للتشغيل والإيقاف، حيث يصعب الحفاظ على إحكام الإغلاق مع الضغط الكبير على القرص. تساعد قوة السائل على تحقيق إحكام إغلاق جيد، مما يُسهّل عملية الإغلاق عند تدفق السائل من الأعلى إلى الأسفل.

تُعدّ صمامات الكرة الأرضية مثالية لتطبيقات صمامات التحكم نظرًا لوظيفتها التنظيمية، التي تتيح ضبطًا دقيقًا للغاية باستخدام أجهزة تحديد المواقع والمشغلات المرتبطة بغطاء الصمام وساقه. وتتفوق هذه الصمامات في العديد من تطبيقات التحكم في السوائل، ويُشار إليها في هذه التطبيقات باسم "عناصر التحكم النهائية".

مسار التدفق غير المباشر

يُعرف صمام الكرة الأرضية أيضًا باسم صمام الكرة الأرضية نظرًا لشكله الدائري الأصلي، الذي لا يزال يخفي طبيعة مسار التدفق غير المألوفة والمعقدة. وعلى الرغم من أن قنواته العلوية والسفلية مسننة، فإن صمام الكرة الأرضية المفتوح بالكامل يُظهر احتكاكًا كبيرًا أو عائقًا أمام تدفق السائل، على عكس صمام البوابة أو صمام الكرة المفتوح بالكامل. ويؤدي احتكاك السائل الناتج عن التدفق المائل إلى إبطاء مروره عبر الصمام.

يُستخدم معامل التدفق، أو "Cv"، للصمام لحساب التدفق عبره. تتميز صمامات البوابة بمقاومة تدفق ضئيلة للغاية عندما تكون في وضع الفتح، ولذلك سيختلف معامل التدفق (Cv) اختلافًا كبيرًا بين صمام البوابة وصمام الكرة الأرضية من نفس الحجم.

يمكن تصنيع القرص أو السدادة، التي تعمل كآلية إغلاق لصمام الكرة الأرضية، بأشكال متنوعة. ويتغير معدل التدفق عبر الصمام بشكل ملحوظ تبعًا لعدد دورات ساق الصمام عند فتحه، وذلك بتغيير شكل القرص. ويُستخدم تصميم القرص المنحني الأكثر شيوعًا أو "التقليدي" في معظم التطبيقات لأنه أنسب من التصاميم الأخرى لحركة محددة (دوران) ساق الصمام. وتُعد أقراص V-port مناسبة لجميع أحجام صمامات الكرة الأرضية، وهي مصممة للتحكم الدقيق في التدفق عبر نسب فتح متفاوتة. أما صمامات الإبرة، فتهدف إلى تنظيم التدفق بشكل مطلق، إلا أنها غالبًا ما تُقدم بأقطار صغيرة فقط. ويمكن إدخال حشوة ناعمة ومرنة في القرص أو المقعد عند الحاجة إلى إغلاق كامل.

ضبط صمام الكرة الأرضية

يُوفّر البكرة الإغلاق الفعلي بين مكونات صمام الكرة الأرضية. ويتكوّن هيكل صمام الكرة الأرضية من المقعد والقرص والساق والمقعد الخلفي، وأحيانًا من القطع المعدنية التي تربط الساق بالقرص. يعتمد الأداء الجيد لأي صمام وعمره الافتراضي على تصميم الهيكل واختيار المواد، إلا أن صمامات الكرة الأرضية أكثر عرضةً للتلف نظرًا لاحتكاك السائل العالي ومسارات التدفق المعقدة. تزداد سرعة السائل واضطرابه كلما اقترب المقعد والقرص من بعضهما. وبسبب الطبيعة المُسببة للتآكل للسائل وزيادة السرعة، من الممكن أن يتلف هيكل الصمام، مما يزيد بشكل كبير من تسرب الصمام عند إغلاقه. يُطلق مصطلح "التسرب" على عيب يظهر أحيانًا على شكل رقائق صغيرة على المقعد أو القرص. ما بدأ كمسار تسرب صغير قد يتسع ويتحول إلى تسرب كبير إذا لم يتم إصلاحه في الوقت المناسب.

غالبًا ما تُصنع سدادة الصمام في صمامات الكرة البرونزية الصغيرة من نفس مادة جسم الصمام، أو أحيانًا من سبيكة برونزية أكثر متانة. أما مادة البكرة الأكثر شيوعًا في صمامات الكرة المصنوعة من الحديد الزهر فهي البرونز. ويُطلق على هذا الجزء الحديدي اسم "جسم حديدي، قاعدة برونزية" (IBBM). تتوفر العديد من مواد الزينة المختلفة لصمامات الصلب، ولكن غالبًا ما يُصنع عنصر أو أكثر من عناصر الزينة من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي من سلسلة 400. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم مواد صلبة مثل الستيليت، والفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300، وسبائك النحاس والنيكل مثل مونيل.

توجد ثلاثة أنماط أساسية لصمامات الكرة الأرضية. الشكل "T"، حيث يكون ساق الصمام عموديًا على تدفق الأنبوب، هو الأكثر شيوعًا.
​
على غرار صمام T، يقوم صمام الزاوية بتدوير التدفق داخله بزاوية 90 درجة، ويعمل كجهاز للتحكم في التدفق وكوصلة أنبوب بزاوية 90 درجة. في محطات توليد الطاقة النفطية والغازية، تُعد صمامات الزاوية الكروية من أنواع صمامات تنظيم التدفق النهائي التي لا تزال تُستخدم بكثرة أعلى الغلايات.
​
يُصمّم صمام "Y"، وهو التصميم الثالث، لتحسين كفاءة التشغيل في تطبيقات الفتح والإغلاق، مع تقليل التدفق المضطرب داخل جسم الصمام الكروي. يُصمّم غطاء الصمام وساقه وقرصه بزاوية تتراوح بين 30 و45 درجة لجعل مسار التدفق أكثر استقامة وتقليل احتكاك السائل. وبفضل انخفاض الاحتكاك، يقل احتمال تعرض الصمام للتآكل، وتتحسن خصائص التدفق العامة لنظام الأنابيب.