دریچه های توپ با فشار بالا با یک توپ کروی ساخته شده است که دارای یک سوراخ یا درگاه دقیقاً ماشینکاری شده است که می تواند برای کنترل جریان مایعات چرخانده شود. این طراحی توپ صاف تضمین می کند که مایعات بدون ایجاد جریان آشفته از شیر عبور می کنند. با اجازه تنظیم کنترل شده و تدریجی سرعت جریان ، دریچه های توپ با فشار بالا مانع از تغییرات فشار ناگهانی می شوند که می تواند منجر به کاویتاسیون شود. هنگامی که کاویتاسیون رخ می دهد ، افت سریع فشار باعث ایجاد حباب بخار در مایع می شود که می تواند به شیر و سایر اجزای موجود در سیستم آسیب برساند. با تنظیم سرعت جریان ، شیر توپ به به حداقل رساندن بروز افت فشار کمک می کند که در غیر این صورت باعث ایجاد کاویتاسیون می شود.

یکی از ویژگی های اصلی دریچه های توپ با فشار بالا ، به ویژه مواردی که دارای طراحی کامل پورت هستند ، توانایی آنها در به حداقل رساندن مقاومت جریان است. در یک دریچه کامل پورت ، سوراخ توپ به همان اندازه با قطر لوله است و به مایعات اجازه می دهد تا با حداقل انسداد از شیر عبور کند. این طرح افت فشار را در دریچه کاهش می دهد ، و اطمینان حاصل می کند که مایعات بدون افزایش شدید یا کاهش سرعت جریان می یابد ، که در غیر این صورت می تواند منجر به افزایش فشار شود. طرح های با جریان بالا اطمینان حاصل می کنند که مایع فشار مداوم را حفظ می کند و از ایجاد مناطق فشار منفی در دریچه جلوگیری می کند ، که اغلب مسئول کاویتاسیون هستند. در مقابل ، دریچه هایی با درگاه های کاهش یافته یا دهانه های کوچکتر می توانند باعث افت فشار بالاتری شوند و خطر ابتلا به کاویتاسیون را افزایش می دهند.

دریچه های توپ با فشار بالا مجهز به مهر و موم هایی هستند که برای مقاومت در برابر فشار شدید ، دما و شرایط سیال طراحی شده اند. صندلی های نرم ، ساخته شده از الاستومرهایی مانند PTFE (Polytetrafluoroethylene) یا سایر مواد با دوام ، اغلب در دریچه های توپ با فشار بالا استفاده می شوند. این صندلی های نرم به کوسن در تعامل بین توپ و بدنه دریچه کمک می کند و یک مهر و موم ایمن حتی تحت فشار سیستم نوسان ایجاد می کند. یکپارچگی مهر و موم در حفظ شرایط فشار پایدار در داخل دریچه بسیار مهم است. با جلوگیری از نشت ، این مهر و موم ها خطر افت فشار ناگهانی را که می تواند منجر به کاویتاسیون شود ، از بین می برد. صندلی های نرم همچنین یک سطح آب بندی صاف ، کاهش اصطکاک و سایش را به مرور زمان فراهم می کند که به نوبه خود عمر شیر را طولانی می کند و احتمال آسیب ناشی از فشار را به حداقل می رساند.

بسیاری از دریچه های توپ با فشار بالا با مکانیسم های فشار داخلی یا تنظیم فشار که به مدیریت نوسانات فشار کمک می کند ، طراحی شده اند. این دریچه ها می توانند شامل ویژگی های ایمنی مانند دریچه های کاهش فشار یا دیسک های پشت سر هم باشند که اگر فشار در بدنه دریچه بیش از حد از پیش تعیین شده باشد ، به طور خودکار باز می شوند. با آزاد کردن فشار بیش از حد ، این دریچه ها از سنبله های فشار ناگهانی جلوگیری می کنند که می تواند باعث ایجاد کاویتاسیون یا آسیب به سایر اجزای موجود در سیستم شود. انتشار کنترل شده فشار ، احتمال شوک هیدرولیک را که معمولاً به عنوان چکش آب شناخته می شود ، کاهش می دهد ، که اغلب پیشرو کاویتاسیون است. این ویژگی های ایمنی یک لایه اضافی از محافظت را اضافه می کند ، اطمینان حاصل می کند که دریچه در محدوده فشار ایمن عمل می کند و خطر آسیب ناشی از کاویتاسیون را کاهش می دهد.

مواد مورد استفاده برای ساخت دریچه های توپ با فشار بالا برای اطمینان از این که شیر می تواند تنش های مرتبط با محیط های فشار قوی را برطرف کند ، بسیار مهم است. موادی مانند فولاد ضد زنگ ، فولادهای آلیاژی و سایر آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی اغلب برای استحکام ، دوام و مقاومت در برابر خرابی ناشی از فشار انتخاب می شوند. این مواد یکپارچگی ساختاری خود را در شرایط فشار شدید حفظ می کنند و مانع از آن نمی شوند که بدن دریچه یا عدم موفقیت بدن باشد. مواد با کیفیت بالا مقاومت در برابر اثرات فرسایشگاه کاویتاسیون ، که هنگام فروپاشی حباب های بخار رخ می دهد و باعث ایجاد موج های شوک موضعی در مایع می شود. با انتخاب مواد بادوام که در برابر نوسانات کاویتاسیون و فشار مقاومت می کنند ، دریچه می تواند به صورت بهینه ادامه دهد ، حتی در شرایط پر خواستار .