مطالب

انواع شیر های صنعتی و کاربرد آنها

شیر صنعتی یک وسیله مکانیکی است که طی یک فرآیند فشار و جریان سیال را کنترل می کند. وظایف اصلی شیرها شامل موارد زیر می شود :

• قطع و وصل کامل جریان
• کنترل مقدار و فشار جریان عبوری
• کنترل مسیر جریان
• کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار

شیر ها ابزاری هستند که در صنعت با توجه به موقعیت و نحوه عمل آنها مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین استفاده آنها قطع یا ایجاد جریان سیال در درون لوله می باشد .یک شیر ایده ال آن است که سیال را با کمترین مقاومت و ایجاد کمترین افت فشار از خود عبور دهد و به بیان دیگر در وقت لازم از عبور سیال به هر صورت از داخل خود جلوگیری کند.
گاهی اوقات برای تنظیم جریان سیال نیز مورد استفاده قرار می گیرند که این عمل با تغییر مسیر حرکت و با اندکی مقاومت صورت می پذیرد در برخی مواقع نوع بخصوصی از شیر ها که به طور اتوماتيِک باز و بسته می شو.ند و از بروز اتفاقات جلوگیری می کنند در صنعت بکار می روند.
شیر ها انواع مختلف و موارد استفاده متنوعی دارند که در این مطلب به معرفی آنها و نحوه کارکرد آنها بپردازیم

شیر دروازه ای Gate Valve

عمل اصلی شیر دروازه ای در حقیقت قطع کامل و یا ایجاد ارتباط بین دو جریان سیال می باشد. این بدان معناست که این نوع شیرها بایستی کاملا بسته و در واقع بصورت نیمه باز نمی توان از آنها استفاده کرد. همینطور که از نام این شیر مشخص است به کمک دروازه ای که در مسیر حرکت سیال قابل تغییر مکان دادن می باشد عمل می نماید که در این دروازه به صورت عمودی در مسیر جریان حرکت کرده و در مورد لزوم جریان را قطع ویا بر قرار می کند.
این شیر خود خود در نمونه های مختلف و با اندازه های مختلف موجود می باشد. در مورد این نوع شیرها ذكر این نكته لازم است كه همگی دارای اجزای یكسان می باشند كه با توجه به مدلهای مختلف از نظر نوع شركت سازنده با یكدیگر تفاوت جزئی دارند ولی نكته ای را كه بایستی بدان توجه نمود این است كه بطور كلی تمامی شیرها دارای مكانیزم یكسان بوده و فقط از لحاظ ساختمانی با یكدیگر تفاوت دارند.

شیر دروازه ای

شیر توپی ball valve

 از نظر كار شیر كم و بیش مانند شیر دروازه ای بوده لیكن به جای صفحه ای كه در مسیر جریان سیال بود، این عمل بوسیله جسم كروی شكل كه دروسط آن مجرائی موجود است انجام می گیرد.
در وقت باز بودن مجرای مذكور در مسیر حركت سیال واقع می گردد ودر وقت بسته بودن طرف دیگر جسم محل عبور سیال را مسدود می نماید. این شیر از نظر ساختمان آسانتر و از نظر قیمت ارزانتر از نمونه های دیگر شیرها می باشد.
این نوع شیرها كاربرد زیادی در صنعت دارند وبرای كنترل بسیاری از سیالات مانند گازها و روغن مورد استفاده قرار می گیرند. ولی بیشتر در سر راه لوله های هوا، گاز، موادخورنده وپودر خشك قرار می گیرند. این شیر كمتر درمحل خود محكم می شود و افت فشاركمی ایجاد می نماید و به راحتی قابل تعمیر می باشد. برخلاف شیر دروازه ای كه وقتی نیمه بازاست سیال به صورت مستقیم حركت می كند در این حالت اگر شیر نیمه باز باشد حركت سیال به صورت مستقیم نیست.

شیر توپی

شیر مجرابند/ سماوری plug valve

این شیر برای كنترل مناسب نیست و باید در حالت بسته ویا كاملا باز باشد. ساختمان آن ساده و دارای یك بدنه و یك پلاگ توپی كه در آن سوراخی برای عبور سیال تعبیه شده و یك كلاهك آب بندی می باشد.
پلاگ را به اشكال مختلف می سازند. و معمولترین آن به صورت مخروط ناقص ساخته شده كه با چرخاندن آن در بدنه سوراخ آن روبروی لوله قرار گرفته و جریان سیال ازآن عبورمی كند . این نوع شیر دارای انواع گوناگونی بوده وممكن است سه راهه و چهارراهه آنها برای انتخاب مسیر جریان وجود داشته باشد.
در بعضی از شیرهای سماوری آب بندی پلاگ با بدنه بوسیله نوعی خمیر گرافیت انجام می گیرداین خمیراز سر پلاگ تزریق شده و بوسیله پیچی كه روی آن بسته می شود خمیر بداخل شیارهایی كه روی پلاگ تعبیه شده نفوذ كرده و بصورت فیلمی از خمیرها بی بدنه وپلاگ قرار می گیرد. این عمل علاوه برآب بندی كردن باعث روان چرخیدن پلاگ شده وازسائیدگی ونیز فساد تدریجی پلاگ و بدنه جلوگیری می كند.

شیر ساچمه ای

این نوع شیر بخصوص در محلهایی كه لوله های مسیرجریان كوچك هستند و لازم است دبی تحت تنظیم و كنترل باشد مورد استفاده قرارمی گیرند. مسیر حركت سیال در داخل شیر بطور مستقیم نیست و شاید به همین علت مقاومت بیشتری در مقابل جریان از خود نشان می دهد كه خود باعث تنظیم جریان می گردد.
این شیر طوری طراحی شده كه باعث تغییر جهت جریان سیال كه از شیر عبور می كند می شود ودر حقیقت حركت یك دیسك كه در مسیر جریان واقع می شود عمل باز و بسته نمودن (یا نیمه بازو نیمه بسته بودن) را انجام می دهد. در این نوع شیر چون بندآور و نشیمنگاه آن طوری طراحی شده كه بطور سریع روی هم قرار می گیرند، بنابراین وسیله مناسبی است برای جریانهای كه مرتب باز وبسته می شوند. علاوه بر این هرگاه لازم باشد فشار سیال را در طول مسیر كم كنند از شیر ساچمه ای استفاده می كنند. درشیر ساچمه ای مسیر سیال به اندازه ٩٠ درجه انحراف پیدا كرده و سپس با یك انحراف ٩٠ درجه ای دیگر در مسیر خود جریان می یابد كه این انحراف باعث افت فشار می گردد. نوع زاویه ای آن نیزدرجاهایی كه بعلت كمبود فضا نمی توان از زانویی استفاده كرد كاربرددارد.

شیر یك طرفه Check valve

همان طور كه از اسم آن برمی آید این نوع از شیرها از باز پس زدن جریان در یك لوله جلوگیری می نماید و به عبارت دیگر سیال فقط از یك طرف آن می تواند وارد شود و زمانی كه در یك مسیر قرار دارد جریان سیال از طریق برعكس آن غیر ممكن است. (در سایر شیرها محل ورود سیال به شیر مطرح نیست و می تواند از دو طرف آن باشد. لیكن در اینجا فقط سیال از یك طرف شیرمی تواند وارد شود) به همین علت اگر در محلی قراردارد و می خواهیم جریان را درمسیرمخالف عادی خود عبور دهیم بایستی این شیر را برعكس نمائیم و یا اینكه داخل آنرا درآوریم كه در این صورت حالت شیریك طرفه را از دست خواهد داد.
شیرهای یك طرفه در دو طرح اساسی بنام شیریك طرفه لولایی و شیریك طرفه فشاری ساخته می شود كه در زیر به توضیح آنها می پردازیم:

شیریك طرفه لولایی

این شیر كه مصرف بیشتری دارد دارای بدنه و درپوش می باشد كه درون آن دیسكی كه ممكن است یكی یا دوتایی باشد بوسیله پین مخصوصی به بدنه لولا شده وآویزان می باشد. البته در نوع دو تایی آن این پین بین دو دیسك قرار دارد. جریان سیال درموقع ورود دیسك را به طرف مسیر خود بلند كرده واز اطراف آن عبور میكند و درموقع قطع جریان دسیك به نشیمنگاه چسبیده و اجازه برگشت به سیال را نمی دهد.

شیر یك طرفه فشاری

در این نوع شیر یك طرفه جریان سیال باعث بازشدن شیر شده و برگشت جریان باعث بسته شدن شیر می گردد. از انواع شیرهای یك طرفه فشاری می توان شیر یك طرفه پیستونی و شیر یك طرفه كروی را نام برد.

شیر یك طرفه پیستونی

در شیر یك طرفه پیستونی از نظرشكل داخلی شبیه شیر فلكه ای می باشد كه جریان باعث فشار پیستون به طرف بالا و انتقال جریان شده كه جهت عكس آن پیستون به طرف پائین آمده و مانع از برگشت سیال به طرف ورودی می شود. این نوع شیر به همراه شیر ساچمه ای و زاویه دار جهت جلوگیری از پدیده لرزش در اثر فشار در مسیر خطوط لوله برده می شود.

شیر یك طرفه كره ای

این نوع شیریك طرفه در دو نوع كره ای افقی و عمودی وجود دارد. در نوع عمودی مسیر جریان مستقیم است و این شیر بیشتر در جاهائی كه قطع جریان به صورت فوری لازم باشد بكار می رود. نحوه كار این نوع شیربدین صورت است كه مسیر سیال ورودی یك كره را در داخل سیال معلق نگهداشته و سیال از اطراف آن به طرف دیگر می رود و وقتی كه جریان سیال برعكس شود كره مورد نظر در نشیمنگاه خود نشسته كه مانع از عبور سیال به طرف ورودی می شود. یكی از مزایای این نوع شیر یك طرفه استفاده ازآنها در سیالاتی كه ویسكوزیته آنها بسیار زیاد است می باشد.

شیر پروانه ای Butterfly valve

یكی دیگر از انواع شیردستی شیر پروانه ای است كه دارای ساختمانی ساده و بهترین نوع شیر برای جریانهای زیاد است. بندآور آن به صورت صفحه دایره ای شكل است كه از بالا یه ساقه و دسته شیرمتصل است و از پائین بوسیله یك پاشنه به بدنه وصل شده است. بطوریكه بند آور می تواند حول این پاشنه حركت كرده و جریان سیال را قطع و یا ازشیر عبور دهد. موقعی كه بند آور موازی جریان قرار می گیرد حداكثر مقدار سیال از شیر عبور می كند. بهره برداری از شیرهای پروانه ای بزرگ بوسیله نیروی برق واستفاده از چرخ دنده ها ویا هیدرولیك صورت می گیرد.
با توجه به اینكه بیشترین جریان دراین نوع شیرها زمانی می افتد كه بندآور حالت ٩٠ درجه نسبت به جریان ها داشته باشد لازم است كه بدانیم در زوایای مختلفی كه بند آور با جریان می سازد مقدار جریان عبوری از شیر چه مقدار خواهد بود.

شیر ایمنی Safety valve

همانطور كه از نام این شیر بر می آید جهت ایمن ساختن لوله ها ودستگاههای دارای فشار بكار می رود و دارای انواع و اقسام گوناگونی بوده ومی توان گفت كه متنوع ترین نوع شیرها از نوع شیر ایمنی هستند. این شیر قابل تنظیم بوده و با توجه به فشار جاری سیال داخل آن تنظیم می گردند. بدان معنی كه هرگاه فشار جریان بیش از فشار تنظیمی بر روی شیر باشد شیر به صورت اتوماتیك جریان را قطع می كند و از طرف دیگر اگر فشار جریان كمتر از حداقل فشار تنطیمی برروی شیر باشد باز هم جریان را قطع خواهد كرد. به همین علت در مسیر عبور سیالی كه تغییرات فشار ناگهانی در آن محتمل است از وجود این شیر استفاده می گردد. مدلهای مختلفی از این شیر موجود است لیكن همگی از نظرعمل تقریبًا مشابه یكدیگرند و به هرحال با توجه به یك فشار تنظیم شده برروی آنها جریان را قطع می كنند. ونه دیگر این شیر را می توان طوری تنظیم كرد كه به طور اتوماتیك در موقع لزوم باز شود.
√ نوع دیگری از شیرهای ایمنی نیز موجود است كه به آنها Safety relief valve  می گویند. این  شیر برخلاف نمونه بالا با توجه به شرایط تنظیمی بر روی آن و موقعیت سیال در وقت لازم بازمی شود و جریان را تغییرمی دهد و یا به عبارت ساده تراز فشارلوله می كاهد.

شیر كنترل Control valve

همانطور كه از اسم آن بر می آید جهت كنترل جریان سیال درمسیر عبورآن قرار داده می شود. این شیر به طور اتوماتیك ومعمولا با فشار هوا كار می كند(در موقع لزوم می توان آنرا با دست بازوبسته نمود و بدیهی است كه در این حالت دیگر شیر كنترل نخواهد بود و فقط یك شیر معمولی است). این شیر با توجه به موقعیت محل واینكه چه چیزی را بایستی كنترل كند بطور اتوماتیك باز وبسته می شود و در حقیقت با توجه به عامل دیگری كه می بایست كنترل شود ومداوم با شیر كنترل در رابطه است، محل شیر صورت می گیرد. به طور مثال اگر قرار باشد فشار را كنترل كند از محل دیگری كه فشارش مورد نظر است به طور مداوم با شیر ارتباط برقرار است و باتغییر فشارآن محل شیر بازتر و یا بسته تر می شود تا فشارلازم در آن محل ثابت بماند. معمولا این شیر برای كنترل فشار، دبی و یا سطح مایع در یك ظرف مورد استفاده قرار می گیرد و نسبت به تغییرات آنها نیز باز وبسته می گردد. از این شیر نمونه های مختلفی وجود دارد كه از لحاظ عملكرد یكی می باشند و فقط از لحاظ ساختمان با یكدیگر تفاوت دارند.
دو نمونه از شیرهای كنترل كه با هوا كار می كنند عبارتند از:
•    شیرهایی كه با قطع جریان هوا بسته می شود
•    شیرهایی كه با قطع جریان هوا باز می شود

شیر محدود كننده جریان Chock valve

از این نوع شیر جهت كنترل مقدار جریان استفاده می گردد كه جریان وقتی به آن می رسدبستگی به اینكه شیر از چه نوع محدود كننده ای باشد كم می شود ومقدار آن نیز طی محاسباتی قابل تعویض یا تنظیم است. شیرهای محدود كننده به دو نوع ثابت و قابل تنظیم تقسیم می شود.
محدود كننده های ثابت به این صورت هستند كه در آن عامل محدود كننده با توجه به سایز محاسبه شده داخل بدنه شیر قرار می گیرد و درمسیر جریان قرار گرفته و جریان از داخل آن عبور می كند ولی محدود كننده های قابل تنظیم كه خود دارای گونه های مختلفی هستند دارای عامل محدود كننده قابل تنظیم بر روی عددهای محاسبه شده هستند كه فرق این دو با هم در این است كه اگر بخواهیم شماره عامل محدود كننده را در شیرهای محدود كننده كم یا زیاد كنیم بایستی حتما شیر را ببندیم و جریان را قطع كنیم كه این خود باعث وقفه در امر تولید خواهد شد ولی درگونه های قابل تنظیم بدون قطع جریان عامل محدود كننده را كه به دسته وصل است روی عدد مورد نظرنگاه می داریم. انواع مختلف این نوع شیرها موجود می باشد ولی معروفترین آنها ساخت شركت Cameron  می باشد.