معرفی انواع شیرهای صنعتی

مقدمه

به طور کلی شیرها ابزاری هستند که از آنها به منظور هدایت جریان گازها ، مایعات یا مواد روان از طریق دیافراگم و لوله استفاده می شود .

با باز کردن ، بستن یا انسداد شیرها می توان عبور ازدریچه سیستم را کنترل و تنظیم کرد. کنترل جریان و فشار سیال را با انجام هر یک از عملکردهای زیر می توان انجام داد:

توقف و شروع جریان سیال

مقدار متغیر جریان مایعات

کنترل جهت گردش سیال

تنظیم سیستم پایین دست یا فشار فرآیند

تنظیم فشار وارده بر لوله ها

برای انجام امور مختلف طرح ها و انواع بسیار مختلفی از شیرها وجود دارد که یک یا چند کارکرد مشخص شده در موارد بالا را برآورده می کنند.

بسیاری از انواع و طرح های مختلف شیرها به آسانی طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی را در خود جای می دهند.

آشنایی با انواع شیرهای صنعتی

به دلیل تنوع در انواع سیستم ها ، مایعات و محیط هایی که شیرها باید در آن کار کنند ، طیف گسترده ای از انواع شیرهای مختلف تولید شده است.

نمونه هایی از انواع متداول شیر های صنعتی عبارتند از :

1.شیرهای توپی (ball valve)

2.شیرهای پروانه ای (butterfly valve)

3.شیرهای بشقابی (globe valve)

4.شیرهای کشویی (gate valve)

5.شیرهای سماوری (plug valve)

6.شیرهای دیافراگمی (diaphragm valve)

7.شیرهای کاهنده (reducing valve)

8.شیرهای سوزنی (needle valve)

9.چک ولو (check valve)

10.شیرهای ایمنی / کمکی (safety/relief valve)

هر نوع شیر برای رفع نیازهای خاص مورد نظر در شرایط مختلف طراحی شده است.

با بررسی بر روی شیرها می توان از لحاظ عملکرد و فرآیند نیز مورد بررسی و نقد قرار داد به طور نمونه:

1.شیرهایی که قادر به عبور جریان هستند

2.شیرهایی که فقط می توانند جریان را متوقف کنند

3.شیرهایی که در سیستم های  حاوی مواد خورنده به خوبی کار می کنند

4.شیرها یی که مایعات فشار قوی را کنترل می کنند

هر نوع شیر دارای مزایا و معایب ذاتی خاصی می باشد.

دانستن این تفاوت ها و چگونگی تأثیرگذاری آن بر کاربرد یا کارکرد شیر،برای عملکرد موفق یک مرکز امری ضروری تلقی می شود.
با این وجود اگرچه تمام شیرها دارای همان اجزای اساسی و عملکردی هستند که در برخی روش ها بتوانند جریان را کنترل کنند

ولی روش کنترل جریان می تواند به طرز چشمگیری درهر یک از آنها متفاوت باشد.

چهار روش اجرایی برای کنترل جریان از طریق شیرها:

یک دیسک به آن متصل نمود ، این کار را می توان با اتصال به داخل دهانه (به عنوان مثال ، کره یا سوزن یا برخی از انواع شیرهای چک )یا به خود شیر وصل کرد.

یک سطح صاف ، استوانه ای یا کروی را بر روی کار پیاده کرد تا در مقابل محل جریان قرار گیرد (به عنوان مثال ، شیرهای کشویی و سماوری).

یک دیسک یا یک کره را در شفت بچرخانید تا به قطر یک دهانه باز شود (مثلاً پروانه ای یا توپی یا برخی از انواع شیرهای چک).

یک ماده انعطاف پذیر را به داخل جریان (به عنوان مثال شیرهای دیافراگمی) منتقل کنید.

هر روش کنترل جریان دارای خصوصیاتی است که باعث می شود بهترین انتخاب برای یک پروژه خاص از لحاظ عملکرد باشد.

انواع شیرهای مختلف صنعتی

با توجه به محیط های مختلف ، مایعات وگازهای عبوری از سیستم و شرایط سیستمی که در آن جریان باید کنترل شود

تعداد زیادی از طرح های گوناگون شیر ارائه و تولید شده اند.

درک اساسی در تفاوت بین انواع مختلف شیرها،و اینکه چگونه این تفاوت ها بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد،به اطمینان از کاربرد صحیح هر نوع شیر در حین طراحی و استفاده صحیح از شیرانتخابی در حین کار کمک می کند.

شیرهای توپی :

شیرهای توپی قابلیت قطع جریان بسیار خوبی را ارائه می دهند.

یک چرخش ساده (90 درجه) شیررا در حالت کاملاً باز یا بسته قرار می دهد.

این ویژگی زمان کار(بیانگر مدت زمان چرخش شیر وقطع و وصل) و عملکرد شیر را به حداقل می رساند و احتمال نشت ناشی از سایش قطعات مغزی و نشیمنگاه شیر را کاهش می دهد.

شیرهای توپی را می توان با توجه به لوله های اتصالی در دو طرف شیر به سه دسته تقسیم کرد:

_ کاهنده جریان : قطر دهانه خروجی کوچکتر از ورودی است .

_ افزاینده جریان : قطر دهانه خروجی بزرگتر از ورودی است .

_ جریان برابر  : قطر دهانه خروجی و ورودی یکسان است .

شیر های توپی افزاینده جریان به دلیل حداقل رساندن افت فشار بسیار مورد توجه قرار می گیرند.
شیرهای توپی معمولاً فقط برای استفاده در موقعیت کاملاً باز یا کاملاً بسته توصیه می شوند.

و استفاده از آنها برای تنظیم جریان مناسب نیست علت این امر این است که درطراحی نشیمنگاه  شیرهای توپی از جایگاه های حلقه ای استفاده می کنند

وبا تغییر حالت حاصل از وضعیت شیر در حالت نیمه باز دچار تغییر ظاهر می گردد که حاصل آن تاثیر گذاری برخاصیت آب بندی و مواجه با مشکل نشتی شیر است.

مزایای شیر های توپی :

شیر های توپی معمولاً کمترین هزینه را در بین شیرهای تنظیم جریان دارا می باشند هزینه تعمیر و نگهداری کم این شیرها کم است

با گشتاور کم عمل قطع جریان صورت می گیرد .ربع دور چرخش شیر را باز و بسته می کند شیرهای توپی ابعاد مناسبی دارند نیازی به روغن کاری ندارند

معایب شیرهای توپی:

در مقابل ضربه مقاومت کمی دارند به دلیل استفاده ناصحیح امکان فرسایش وجود دارد

شیرهای پروانه ای

در شیر های پروانه ای ، جریان از طریق یک قطعه، تحت عنوان دیسک تنظیم می شود دیسک در مرکز شیر توسط یک میله نگه داشته می شود.هنگام کاربا  شیرهای پروانه ای مانند شیرهای توپی ، زمان عملکرد وکار کوتاه می باشد و شیر به سادگی تنها با یک چهارم دور(90 درجه) چرخانده می شود و محل عبور جریان را باز یا بسته می کند.

ویژگی شیرهای پروانه ای :

شیر های پروانه ای دارای  طراحی  ساده می باشند سبک بودن وزن شیر طراحی شیر به گونه ای می باشد که با ابعاد مناسب تولید می گردند تفاوت ابعاد خروجی به ورودی این شیرها اغلب بسیار ناچیز است واین امر سبب می گردد افت فشار در یک شیرپروانه ای بسیار کمتر از شیرهای توپی باشد

نکته مهم : به علت استفاده از دیسک برای دریچه سازی و آب بندی، کاربرد این شیرها  برای استفاده در دماهای بالاتر یا انواع خاصی از مایعات محدود می شود.  بدین سبیب استفاده از شیر های  پروانه ای اغلب در موارد مرتبط با  آب و گاز و در پروژه  هایی که از  لوله های با قطر بزرگ استفاده می شود کاربرد دارد.

• شیرهای بشقابی( globe valve )

• شیرهای بشقابی در دامنه گسترده ای از برنامه ها و پروژه هایی ، که نیازبه کنترل سرعت جریان به همراه عملکرد باز و بسته شدن است مناسب می باشد.در این نوع از شیرها ، کنترل سرعت جریان با اندازه باز بودن انتهای سوپاپ و تغییر در ارتفاع  سوپاپ با نشیمنگاه شیر  مشخص می شود. یکی از ویژگی های شیرهای بشقابی این است که حتی در صورت استفاده در موقعیت جزئی باز ، خطر آسیب دیدن انتهای مغزی شیر یا سوپاپ توسط مایعات نسبت به سایر انواع شیر دستی کمتر وجود دارد. از بین انواع مختلف موجود از این شیرها، شیرهای کروی  نوع سوزنی بشقابی به طور مخصوص برای کنترل سرعت جریان مناسب هستند.از دیگر نکاتی که باید در مورد شیرهای بشقابی مورد توجه قرار گیرد این است که افت فشار در شیر از بسیاری از انواع دیگر شیرها بیشتر است زیرا محل عبور سیال به شکل S است در این شیرها برای باز و بسته شدن شیر باید چندین بار دسته چرخانده شود ومدت زمان عملکرد شیر نیزمتناسب با آن طولانی تر می شود و این کار در نهایت ممکن است باعث نشت مواد شود. علاوه بر این ، باید مراقب باشید که شفت شیر ​​را خیلی نچرخانید زیرا این احتمال وجود دارد که به سطح نشیمنگاه آسیب برساند و همچمنین باعث هرز شدن شیر شود.

  

  شیرهای کشویی( gate valve):

  شیرکشویی نوعی از شیر است که بیشتر در لوله کشی صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. از ویژگی های قابل توجه شیر کشویی این موضوع است که عامل انسداد جریان کوچک است ودر نتیجه با تلاطم کمتری در شیر انسداد ایجاد می شود و افت فشار بسیار کمی را سبب می گردد. هنگامی که شیر تا انتها باز است ، کشو کاملاً خارج از آبراه قرار می گیرد. برای داشتن جریان مستقیم از طریق شیر در هنگام جلوگیری از افت فشار ، شیر گیت باید به طور کامل مشخص باشد.
• نکته مهم : شیرهای کشویی را هرگز نباید برای تغییر جریان استفاده کرد وفقط در موقعیتهای کاملاً باز یا بسته کاربرد مورد استفاده قرار گیرد اگر در حالت متوسط یا جزئی باز باشد ، قسمت پایین گیت در مدت زمان کوتاهی فرسوده می شود. همچنین گیت سبب ایجاد صدادر خط می شود.
  

   شیرهای ایمنی / کمکی( safety/relief valve)

  شیرهای کمکی و ایمنی با از بین بردن فشار بیش از حد تصادفی سیستم های سیال از آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری می کنند. تفاوت اصلی بین شیر کمکی و یک شیر ایمنی میزان بازشدن در فشار نقطه تنظیم است.

  با افزایش فشار ورودی بالاتر از نقطه تنظیم ، به تدریج شیر کمکی باز می شود. شیر کمکی فقط در صورت لزوم برای کاهش وضعیت فشار بیش از حد باز می شود. شیر ایمنی به محض رسیدن فشار تنظیم به سرعت کاملاً باز می شود. سوپاپ ایمنی کاملاً باز خواهد ماند تا زمانی که فشار زیر فشار مجدد بازگردد. فشار تنظیم مجدد پایین تر از نقطه فشار فعال کننده است. تفاوت بین محل تنظیم فشار تحریک و فشاری که در آن شیر ایمنی تنظیم می شود ، انفجار نامیده می شود. ضربات به عنوان درصدی از فشار تحریک کننده بیان می شود.

  شیرهای کمکی معمولاً برای مایعاتی مانند آب یا روغن استفاده می شوند. شیرهای ایمنی به طور معمول برای مایعات قابل تراکم مانند بخار یا سایر گازها استفاده می شوند. شیرهای ایمنی را اغلب می توان با وجود یک اهرم خارجی در بالای بدنه شیر ، که به عنوان یک چک عملیاتی استفاده می شود ، تمایز داد.

  • با توجه به این نکته که این شیرها در صورت بسته بودن ، مهر و موم محکمی را فراهم می کنند می توان از شیر کشویی برای مایعات متنوع استفاده کرد.
  • برخی  معایب استفاده از شیرهای کشویی:
  • -   برای کاربرهایی که نیاز به تغییر در جریان است مناسب نیست.-  در حالت نیمه باز مستعد لرزش است.-  بیشتر از شیر پروانه ای در معرض سایش مغری و دیسک قرار دارد.

    -  معمولاً انجام تعمیرات( مانند لوپینگ و سنگ زنی) در این شیرها دشوار است.

    

    شیرهای سماوری( plug valve)
     

    شیرهای سماری را به صورت کلی می توان یک شیربا حرکت چرخشی تعریف کرد که برای متوقف کردن یا شروع جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد. این نام برگرفته از شکل دیسک است که شبیه یک پلاگین است.
    در حالت باز ، عبور جریان از محفظه داخل در پلاگین که با درگاه های ورودی و خروجی بدنه سوپاپ هماهنگ می شود صورت می گیرد. هنگامی که پلاگین از حالت باز 90 درجه می چرخد ، قسمت بسته پلاگین پورت ها ی ورودی و خروجی  را مسدود کرده و جریان سیال را متوقف می کند.

    شیر های دیافراگمی (Diaphragm Valves)

    در شیرهای  دیافراگمی برای متوقف کردن جریان عبوری درشیر از دیافراگم انعطاف پذیر ، که یک روش "پیچ خوردگی"  است استفاده می کنند. آنها در دو نوع وایر و مستقیم وجود دارند.  ولی متداول ترین این دو نوع روش weir است. این امر به این دلیل است که نوع مستقیم نیاز به کشش اضافی دیافراگم دارد ، که می تواند طول عمر دیافراگم را کوتاه کند.یکی از مهمترین مزایای استفاده از دریچه های دیافراگم این است که اجزای سوپاپ را می توان از مایع فرآیند جدا کرد. این نوع تولید به جلوگیری از نشت مایعات بدون استفاده از مهر و موم کمک می کند. از طرف دیگر ، دیافراگم سریع تر فرسوده می شود و در صورت استفاده از دریچه به طور منظم ، تعمیر منظم لازم است. این نوع دریچه ها معمولاً برای مایعات با دمای بسیار مناسب فایل استفاده هستند و عمدتاً در سیستم های مایع استفاده می شوند.
    

    شیرهای کاهنده (reducing valve)

    شیرهای کاهنده بطور خودکار فشارلازم را تأمین وبه فشار از پیش تعیین شده کاهش می دهند تا زمانی که فشار تأمین حداقل به اندازه فشار انتخاب شده برسد. قسمتهای اصلی شیر کاهنده همان شیر اصلی است. دریچه ای به سمت بالا که دارای پیستونی در بالای ساقه دریچه آن ، یک شیر کمکی (یا کنترل کننده) مغزی به سمت بالا ، یک دیافراگم کنترل کننده و یک فنر و پیچ تنظیم است.

    کاهش عملکرد شیر توسط فشار زیاد در ورودی شیر و پیچ تنظیم در بالای مونتاژ شیر کنترل می شود. فشار وارد شده به شیر اصلی ، به کمک فنر شیر اصلی در بسته نگه داشتن دریچه کاهش با فشار دادن به سمت بالا روی دیسک شیر اصلی ، کمک می کند. با این حال ، برخی از فشارهای بالا به یک شیر کمکی در بالای شیر اصلی منتقل می شود. شیر کمکی ، ورود فشار زیاد به پیستون در بالای شیر اصلی را کنترل می کند. پیستون مساحت بیشتری نسبت به دیسک شیر اصلی دارد و در نتیجه نیروی نزولی خالص برای باز شدن شیر اصلی ایجاد می شود. شیر کمکی توسط یک دیافراگم کنترل کننده مستقر شده بر روی دریچه کمکی کنترل می شود.

    

    شیرهای سوزنی (needle valve)

    از شیر سوزنی برای تنظیمات نسبتاً کوچک در میزان جریان سیال استفاده می شود. ویژگی متمایز شیر سوزنی ، ارتفاع بلند و سوزن مانند در انتهای ساقه شیر است. این "سوزن" به عنوان دیسک عمل می کند. قسمت طولانی تر سوزن از سوراخ در مغزی شیر کوچکتر است و قبل از آن، از داخل دهانه عبور می کند. شیر سوزنی اغلب به عنوان اجزای دیگر شیرهای پیچیده تر مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، آنها در بعضی از انواع شیرهای کاهش دهنده استفاده می شوند.

  • کاربردهای شیر سوزنی:

    بیشتر تجهیزات پمپ فشار دارای شیرهای سوزنی هستند تا اثرات نوسانات فشار تخلیه پمپ را به حداقل برساند. شیرهای سوزنی همچنین در برخی از اجزای سیستم های کنترل احتراق خودکار که در آن تنظیم دقیق جریان لازم است استفاده می شود.

    

    چک ولو ( check valve)

    چک ولو ها برای جلوگیری از برگشت جریان در سیستم لوله کشی طراحی شده اند. این شیرها توسط جریان جاری شده در خط لوله فعال می شوند. فشار سیال که از طریق سیستم عبور می کند ، شیر را باز می کند ، در حالی که هرگونه وارونه شدن جریان باعث بستن دریچه می شود. بسته شدن توسط وزن مکانیسم چک ، فشار یا ترکیبی از این موارد انجام می شود. انواع کلی چک ولو ها شامل چرخش ، دیسک کج ، پیستون ، پروانه و ایست است.
    
    

    شیرهای ایمنی / کمکی (safety/relief valve)

    شیرهای کمکی و ایمنی با از بین بردن فشار بیش از حد تصادفی سیستم های سیال از آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری می کنند. تفاوت اصلی بین شیر کمکی و یک شیر ایمنی میزان بازشدن در فشار نقطه تنظیم است. با افزایش فشار ورودی بالاتر از نقطه تنظیم ، به تدریج شیر کمکی باز می شود. شیر کمکی فقط در صورت لزوم برای کاهش وضعیت فشار بیش از حد باز می شود. شیر ایمنی به محض رسیدن فشار تنظیم به سرعت کاملاً باز می شود. سوپاپ ایمنی کاملاً باز خواهد ماند تا زمانی که فشار زیر فشار مجدد بازگردد. فشار تنظیم مجدد پایین تر از نقطه فشار فعال کننده است. تفاوت بین محل تنظیم فشار تحریک و فشاری که در آن شیر ایمنی تنظیم می شود ، انفجار نامیده می شود. ضربات به عنوان درصدی از فشار تحریک کننده بیان می شود. شیرهای کمکی معمولاً برای مایعاتی مانند آب یا روغن استفاده می شوند. شیرهای ایمنی به طور معمول برای مایعات قابل تراکم مانند بخار یا سایر گازها استفاده می شوند. شیرهای ایمنی را اغلب می توان با وجود یک اهرم خارجی در بالای بدنه شیر ، که به عنوان یک چک عملیاتی استفاده می شود ، تمایز داد.