ریپورتر
11th November 2009, 06:58 PM
شیرهای صنعتی valve
تهیه کننده : امین هادیان
منبع : راسخون
شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می رود وظایف اصلی شیرهای صنعتی عبارتند از :
1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .
تاریخچه
اولین شیرهایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.
جنس و مواد
بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی / غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) میسازند.
شیرها یا به‌وسیله دست یا عملگر خودکار (Actuator) باز و بست می‌شوند.
نکات مهم در طراحی و ساخت شیرها عبارتند از:
1- نیروی راه انداز وتجهیزات خاص راه اندازی
2- ارتعاش شیر
3- کاویتاسیون
4- تاثیر در جریان
5- میزان تحمل فشار
6- آب بندی وموادمصرفی درآب بندها
7- سهولت تعمیرو نگهداری ونصب وتنظیم آنها
8- حوضچه های آرامش
انواع مختلف شیرها
1) شیرهای دستی که با نیروی انسان کار می کنند manual valves
2) شیرهای خودکار که با نیروی هوا ، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند control valves
3) شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می کنند . electric motor operated valves
شیرهایی که در این قسمت بررسی می شود عبارتند از:
1)شیرهای سوزنی needle valves
2)شیرهای سماوری plug or clock valves
3)شیرهای کروی globe valves
4)شير زاويه اي ANGLE VALVE
5)شير توپي BALL VALVE
6)شیرهای کشویی gate valves
7)شیرهای دیافراگمی diaphragm valves
8)شير برگشت معكوس فاضلابي BAKE WATER VALVE
9)شير فشار شكPRESSURE REDUCING VALVE
10)شیرهای یکطرفه non return or check valves
11)شیرهای پروانه ای butterfly valves
12)شیرهای اطمینان safety valves
13)شير تخليه
14)شير سه راهه دستي CROSS GLOBE VALVE
15)شير زانويي ANGLE VALVE
16)شير شلنگي HOSE VALVE
17)شير آب نما WATER GAUGE VALVE
18)شير هاي خاص SPECIAL PURPOSE VALVES
19)شیرهای خودکار control valves
20) شيرهاي متعادل كننده BALANCING VALVES
21 ) شير هاي تخليه كننده فشارPRESSURE RELIEF VALVES
که در زیر به تفصیل آنها را توضیح می دهیم:
1) شیرهای سوزنی needle valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(1).jpg
شیر سوزنی که اسم خود را از شکل دیسک و نشیمنگاه خود گرفته از لحاظ ساختمان و طرز کار جزو خانواده شیرهای کروی می باشد با این شیرها می توان کنترل دقیق جریان سیال را به خصوص در لوله های باریک و ظریف برقرار کرد. ساختمان این شیر طوری است که جریان به یک حفره کوچک هدایت می شود و پس از چرخش °90 به نوک یک مخروط هدایت می شود و همانگونه که از شکل پیداست جریان از بین این حفره و یک قطعه سوزنی شکل به خروجی راه می یابد ..دیسک این نوع شیر از میله مخروطی شکل نازکی تشکیل شده که از داخل سوراخ مدور صفحه عبور می کند و جریان حرکت سیال را محدود می سازد .ساختمان این شیرها بیشتر در کاربراتورها به کار می رود .
این نوع شیر از لحاظ ساختمان بسیار ظریف و تقریبا کوچک می باشد و بعلت داشتن مکانیسم مورد اعتماد در عملیات حساس و دقیق به کار گرفته می شود . در آزمایشگاه های نفت یا پتروشیمی و وسائل ابزار دقیق کاربرد آن بسیار می باشد . قطر شیرهای سوزنی معمولا از 2 اینچ تجاوز نمی کند و شیر سوزنی را بیشتر در محل هایی به کار می برند که محدودیت لازم باشد و منظور از محدودیت یعنی تاخیر زمانی و تغییر آرام فشار است .
2) شیرهای سماوری plug or clock valves
اين شيرها براي جريان هاي كم مي باشد و سه راهه ساخته مي شوند : شير هاي پيسوار از اين نوع هستند . اين نوع شيرها تشكيل شده از ميله اي كه در ميان آن حفره اي براي عبور جريان آب به وجود آورده شده است و در ميان يك محفظه اي كه در سطح داخلي آن ماشين كاري و پرداخت شده , قرار گرفته است . اين نوع شيرها نيز مانند شير دروازه اي مقاومت بسيار كمي در مقابل جريان آب به وجود مي آورند . براي باز و بسته كردن شير سماوري فقط كافي است دسته آن را به اندازه 90 درجه بگردانيم . .معمولا اين شيرها به عنوان وسيله كنترل دو حالته (قطع/ وصل) استفاده مي شوند . زيرا (1) نسبتا ارزان هستند , (2) وقتي تنظيم شوند در همان وضعيت باقي مي مانند , و (3) كاركنان مي توانند وضعيت باز يا بسته بودن آن را به وضوح مشاهده كنند . اگر مساحت سطح روزنه شيرORIFICE) برابر با مساحت سطح مقطع لوله باشد , از بازده شير به عنوان يك وسيله كنترل كننده جريان , كاسته خواهد شد .
3) شیرهای کروی globe valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(2).jpg
این شیر اسم کروی را از روی شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته و ساختمان داخلی آن طوری است که مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن 180 درجه تغییر جهت می دهد . ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود .همچنین باز نبودن کامل شیر کروی موجب فرسودگی ان نمی شود . ولذا از آن می توان برای تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد. متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد .
ازمشخصات شیرهای کروی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
جهت جریان سیال بر خلاف شیر کشویی تغییر می کند .
تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید .
تلاطم افت فشار را افزایش می دهد .
در شیر کروی افت فشار بیشتر از شیر کشویی می باشد .
در شیر کروی به محض قطع اتصال صفحه انتهایی ساقه و نشیمنگاه سیال کاملا جریان می یابد
در شیر کروی فرسودگی به علت اصطکاک خیلی کمتر از شیر کشویی می باشد .
یکی از انواع شیرهای کروی شیر کروی زاویه ای می باشد که در آن تغییر جهت سیال کمتر از شیر کروی معمولی می باشد و تلاطم سیال در شیر کروی زاویه ای کمتر از شیر کروی معمولی است .
در آخر در مورد شیرهای کروی باید گفت که این نوع شیر برای کنترل سیال طراحی شده است و بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال ، باز کردن و بستن شیر ، خیلی سریعتر انجام می شود . درضمن باید گفت که مواد مختلف که در ساخت آنها به کار می رود در دسترس می باشد . و تعمیرات آنها از شیر کشویی کمتر و سهلتر می باشد به طوری که تعمیر آنها بدون خارج کردن آنها از مسیر لوله کشی امکان پذیر می باشد و جنس شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن می باشد.
4) شير زاويه اي ANGLE VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(3).jpg
اين نوع شير همان شير كروي است , با اين تفاوت كه يك زاويه 90 درجه بين ورودي و خروجي آن وجود دارد0 اين نوع شير نسبت به شير كروي افت فشار كمتري ايجاد مي كند و نيز به علت شكل مخصوص آن , در مصرف اتصالات لوله كشي و همين طور وقت مورد نياز براي نصب صرفه جويي مي كند .
5) شير توپي BALL VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(4).jpg
اين نوع شيرها ضربه اي نيز ناميده مي شوند . جريان آب در اين نوع شيرها از ميان سوراخ يك ساچمه كروي كه در جايگاه كروي كاملا صيقلي شده اي قرار دارد , عبور مي كند . براي باز و بسته كردن اين نوع شيرها نيز مانند شير هاي سماوري فقط گردش 90 درجه اي دسته آن كافي است . اين شيرها نيز مقاومت كمي در برابر جريان آب ايجاد مي كنند . از اين نوع شيرها در لوله كشي آب گرم و سرد و همچنين لوله كشي گاز فشار ضعيف مي توان استفاده كرد .
6) شیرهای کشویی gate valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(5).jpg
این شیرها بیشتر در محل هایی به کار می رود که بخواهند جریان سیال را به طور کامل بسته یا باز نمایند . از خواص این شیرها کم بودن افت فشار در طول آن می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرها به کار می رود . هنگامی که کشو یا بند آور (gate) کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچ مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ولی اگر کشو به پایین ترین محل خود هدایت شده باشد در نتیجه سیال بعلت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید . در لوله کشی ها اغلب لوله و شیر به هم پیوسته اند (بوسیله جوشکاری یا بوسیله پیچ ) ولی به طور کلی اتصال شیر و لوله بوسیله فلنچ و پیچ و مهره انجام گردیده و برای جلوگیری از نشتی بین لوله فلنج شیر لائی آب بندی یا gasket گذارده می شود .
ساختمان ساقه (stem)
ساقه میله بلند و باریکی است که از یک طرف به فلکه دست (hand wheel) و ازطرف دیگر به کشویی (gate) متصل می باشد .
ساقه متصل به کشوی شیر از جعبه ای به نام (stuffing box) عبور می کند .
دو نوع gate valve وجود دارد:
1) نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد.
مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.
2) نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند.
دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off)
همان طور که می دانیم ساقه کشو را بالا و پایین می برد و بدین ترتیب مقدار باز و بسته کردن شیر را کنترل می کند . فراموش نکنیم که در شیر کشویی جهت حرکت سیال کاملا مستقیم بوده و در صورتی که شیر کاملا باز باشد کشو از مسیر جریان خارج شده و افت فاشر به حداقل می رسد همچنین تلاطم جریان بسیار کم است .
7) شیرهای دیافراگمی diaphragm valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(6).jpg
شیر پرده ای یا دیافراگمی ساختمان ساده و جالبی دارد . این نوع شیر از سه قسمت مهم تشکیل شده است بدنه (body) ، دیافراگم (diaphragm) ، و سرپوش (bonnet)
دیافراگم از پرده لاستیکی تقویت شده یا جنس قابل ارتجاع دیگر ساخته شده که با حرکت دسته شیر پرده قابل ارتجاع بالا و پایین شده و مجرای عبور سیال را کم و زیاد و در نتیجه مقدار سیال را کنترل می نماید .دیافراگم محتوای شیر را از مکانیسم باز و بستن آن جدا می کند لذا احتیاج به وسائل آب بندی ندارد .در صورتی که مواد از اطراف شیر بیرون بریزد نشان سوراخ بودن پرده می باشد که باید تعویض شود از این نوع شیر برای کنترل مواد خورنده مثل اسیدها استفاده می گردد.
باید توجه داشت که بکار بردن شیر دیافراگمی برای مواقعی که درجه حرارت زیاد باشد بی فایده خواهد بود زیرا در درجه حرارت زیاد دیافراگم ذوب می شود . می توان دیافراگم را از مواد پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت ساخت ولی مقرون به صرفه نمی باشد . این نوع شیرها دارای خاصیت خوب بستن می باشند به طوری که در حالت بسته شدن به هیچ وجه سیال از آن عبور نمی کند از این نوع شیر در فشار ها ودرجه حرارت پایین استفاده می شود .
ولوهاي ديافراگمي بر اساس شكل بدنه به دو گروه زير تقسيم بندي مي شوند:
1) نوع با برامدگي داخل بدنه(weir type)
در اين نوع يك قسمت برامدگي در داخل بدنه بصورت ريخته گري تعبيه مي گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، ديافراگم بر روي اين برامدگي مي نشيند و عبور جريان را محدود مي كند.
2) نوع بدون برامدگي داخل بدنه (straight-through type )
در اين نوع ولوها ، ديافراگم بصورت يك شكل گوه اي در مي آيد
از ولوهاي ديافراگمي مي توان در كنترل نمودن جريان نيز استفاده نمود.نوع( weirداراي برامدگي سد كننده در وسط) براي كنترل جريان گزينه مناسبي بوده ولي عيب آن محدود بودن منطقه عبور سيال مي باشد.
از ولوهاي ديافراگمي همچنين براي كنترل جريانهاي كوچك وهنگامي كه سيال داراي خاصيت خورندگي بوده وسيالات راديواكتيو، مي توان استفاده نمود.
عمر مفيد ديافراگم بستگي به نوع ماده اي كه از داخل ولو مي گذرد وهمچنين دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگي دارد.
در بعضي از انواع مواد تشكيل دهنده ديافراگمهاكه از نوع الاستومري مي باشند ، اين ديافراگمها مقاومت بسيار خوبي در دماهاي بسيار بالا دارند.هرچند كه بايد توجه داشت خواص مكانيكي مواد الاستومري در دماهاي بالا پائين خواهد آمد وامكان از بين رفتن آن نيز در فشار هاي بالا وجود دارد.
بيشتر مواد الاستومري در دماي پائين تر از 150 F بهترين عملكرد را دارا مي باشند.
از موارد ديگر مزاياي اين ولوها ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي باشد.بگونه اي كه ديافراگم خود باعث ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي گردد.با توجه به اين خاصيت اين ولوها براي سيالات خورنده و همچنين سيالاتي كه داراي مواد جامد معلق مي باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اينكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سيال عبوري قرار نمي گيرد لذا در تهيه متريال آن مي توان از مواد ارزانتري استفاده نمود.با توجه به پيشرفتي كه در طراحي ديافراگم ومواد آن صورت پذيرفته ، امروزه ديافراگم هاي جديد قادر به عملكرد با انواع سيالات عبوري مي باشند.
8) شير برگشت معكوس فاضلابي BAKE WATER VALVE
اين نوع شيرها فقط در لوله كشي فاضلاب مورد استفاده , قرار مي گيرند و كاملا شبيه شير هاي يك طرفه آزاد عمل مي كند . در حالاتي كه به علل مختلف , فاضلاب به سمت مجراهاي ورودي فاضلاب ساختمان برگشت مي كند , اين شيرها از اين عمل جلوگيري مي كند . اين نوع شيرها , معمولا در جاهايي نظير زير زمين ساختمان كه ارتفاع كمي نسبت به محل دفن فاضلاب دارد , براي جلو گيري از برگشت فاضلاب نصب مي شود .
9) شير فشار شكنPRESSURE REDUCING VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(7).jpg
شير فشار شكن يا شير تنظيم كننده فشار , به طور معمول نزديك كنتور آب ساختمان ها بعد از انشعاب از لوله اصلي آب شهر نصب مي شود تا فشار هاي زياد و تغييرات فشار آب شهر را تقليل دهد . اين شير را مي توان يك وسيله تمام خود كار خواند , زيرا براي انجام تغييرات و تقليل فشار داراي ساختماني مخصوص است كه اين عمل را بدون انتقال انرژي انجام مي دهد . اين شيرها يك پيچ مخصوص تنظيم فشار دارد كه به وسيله آن فشار خروجي شير تنظيم مي شود. همان طور كه در شكل پيدا است , بايد يك آشغال گير يا صافي به شير فشار شكن متصل كرد تا مواد خارجي احتمالي باعث خرابي مكانيزم داخلي اين شير نشود
10) شیرهای یکطرفه non return or check valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(8).jpg
از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از بازگشت مایع یا گاز که بمقصد فرستاده شده انتقال می گردد . دلائل استفاده از آنها در صنعت و وسائل خانگی به شرح زیر می باشد.
الف- در منازل : روی ورودی آب را به طرف ساختمان قرار می دهند که در صورت قطع آب مقدار آبی که در وسائل خانگی و داخل لوله ها ذخیره شده به لوله اصلی باز نگردد.
ب- روی لوله ورودی آب گرمکن ها قرار می دهند که بر اثر قطع آب و یاشکستن لوله در داخل ساختمان آب ذخیره شده در مخزن آب گرمکن خالی نشود . زیرا ممکن است کوره به کار ادامه دهد و باعث سوختن آب گرمکن گردد.
ج- در پالایشگاه ها شیر یکطرفه را روی لوله خروجی تلمبه قرار می دهند که پس از انتقال مقدار لازم مواد نفتی ، و بستن تلمبه یا خاموش شدن اضطراری تلمبه مواد ارسال شده نتواند برگردد زیرا در اثر برگشت علاوه بر هدر رفتن انرژی مصرف شده برای ارسال آن ممکن است طرف دریافت کننده مواد را نیز با کمبود فوری مواجه سازد از این مهمتر ممکن است فشار مایع برگشتی که از همان مسیر رفته معکوس شود و در نتیجه تلمبه گریز از مرکز را با سرعت فزاینده بچرخاند و سرعت آنقدر زیاد شود که تلمبه داغ شده از کار بیفتد و حتی منفجرشود .
طرز کار آنها به این صورت می باشد که فشار مایع یا گاز دریچه شیر را بلند می کند و باعث عبور مایع یا گاز می شود تا زمانی که فشار زیر دریچه بیشتر از فشار روی آن باشد شیر باز می ماند و عبور مایع یا گاز ادامه می یابد اگر به هر علتی فشار زیر دریچه کمتر از فشار روی آن شود وزن خود دریچه و فشار موادی که قصد برگشتن دارند باعث بسته شدن شیر و جلوگیری از برگشت مواد می شود .
11) شیرهای پروانه ای butterfly valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(9).jpg
یکی از ساده ترین شیرهای است که کاربرد آن ها در واحد های نفت و پتروشیمی متداول می باشد . ساختمان آنها تشکیل شده از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که تقریبا در وسط قرار دارد .این صفحه حول میله ای در حدود 90 درجه می گردد و بوسیله اهرمی بقسمت حرکت دهنده شیر وصل می باشد. این محرک می تواند دستی یا بوسیله فشار هوا و یا برق باشد .
شیرهای پروانه ای کوچک را در اندازه های 4 اینچ الی 24 اینچ می سازند تعمیرات آنها ساده است ولی باید مرتبا گریسکاری شود . بعضی از آنها را در موارد خاصی بوسیله فلکه دستی که به میله گرداننده صفحه وصل می باشد و مکانیزم آن د ر یک جعبه چرخ دنده قرار دارد مجهز می کنند . تا چنانچه اگر گرداننده اصلی که هوا یا هیدرولیک می باشد از کار بیفتد بتوانند با آزاد کردن آن از دنده با اهرم یا فلکه دستی صفحه را درهر حالت که باشد نگهدارند . کاربرد شیرهای پروانه ای در واحدهایی که فشار آنها حین کار کم باشد بعلت حداقل بودن افت فشار بسیار متداول می باشد و اصولا طراحان کارخانجات صنعتی تا آنجایی که ممکن است سعی می کنند که از بوجود آمدن افت فشار در سیستم ها جلوگیری کنند زیرا در غیر این صورت از لحاظ هزینه نصب آنها مقرون به صرفه نمی باشد . ویژگی دیگر این شیرها به حداکثر رساندن سرعت جریان سیال در حداقل زمان و حرکت شیر می باشد مخصوصا درمورد کنترل فشار سیالات در مخازن یا برج های تحت فشار، همچنین این نوع شیرها در حجم زیاد انتقال سیالات مورد استفاده قرار می گیرد . با توجه به سبکی وزن و ارزانی قیمت همکاری جدی بین طراحان شیر پروانه ای و متخصصان در رشته فلز شناسی و رشته های پلاستیک و لاستیک سازی به وجود آمده که جنس صفحه دیسک و نشیمنگاه به صورت های گوناگون سبک و قابل ارتجاع ساخته شود . اهمیت و شهرت شیر پروانه ای به این جهات می باشد : آسانی کاربرد، نداشتن قطعات لغزنده و کشویی ، کاهش افت فشار ، قابلیت کنترل ، ارزانی و سبک بودن ، عدم ترکیب جنس ساخته شده صفحه با فرآورده های عبور کننده اعم از شیمیایی یا پتروشیمی
موارد استفاده از شیرهای پروانه ای عبارتند از :
ایستگاه نیروی حرارتی ، ایستگاه نیروی هیدروالکتریکی ، صنایع به خصوص نفت و گاز ،لوله کشی آب و فاضلاب
12) شیرهای اطمینان safety valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(10).jpg
کمپرسورها و دیگ های بخار ،توربین ها ، ظروف ولوله ها وسایر تاسیسات تحت فشار که محتوای گاز یا مایعات هستند اغلب شرایط کارشان طوری است که با فشار بالا رونده ولی کنترل شده مواجه می باشند . بعضی اوقات ممکن است که دستگا ه های کنترل کننده خراب و وظیفه خود را درست انجام ندهند و باعث بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار دستگاه ها گردند د این صورت امکان صدمه دیدن ،ترکیدن و در نتیجه وارد آوردن خسارت جانی و مالی فراوان می باشد . برای جلوگیری از این گونه حوادث علاوه بر دستگاه های کنترل کننده وسیله دیگری بنام شیر ایمنی روی دستگاه ها ی تحت فشار نصب می نمایند . که در صورت بالا رفتن از حد مجاز فشار بطور خودکار باز و با خارج کردن مقداری از محتوای دستگاه فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورند .
Safety valves فقط برای گازها ، هوا ، بخار و غیره (به استثنای مایع ) بکار برده می شود این شیرها به طور خودکار از افزایش غیر مجاز فشار بر روی ظروف تحت فشار و سیستم لوله کشی جلوگیری می کنند . همچنین این شیرها دارای گواهینامه بوده که قبل از مصرف باید آنها را حتما چک کرد .
شیر ایمنی بطور خودکار از افزایش فشار فشار گاز قبلا تعیین شده جلوگیری می نماید بعبارت دیگر در مواقع لزوم مقدار لازم گاز ،بخار آب یا هوا را تخلیه می نماید تا فشار دستگاه به اندازه مجاز برسد . دریچه ی اطمینان راباید طوری انتخاب کرد که در صورت بهم خوردن تعادل فشار ظرف (در حدود 10 درصد بیش از فشاری که ظرف باید معمولا نگهدارد و یا در حد بالاترین فشاری که ظرف می تواند تحمل کند ) شیر اطمینان باز شده و مقادیر مایع یا گاز را خارج می کند.
سطح دریچه شیر اطمینان بایستی مساوی و یا بالاتر از سطح دریچه شیر ورودی ظرف و یا مخزن مورد نظر باشد . شیرهای اطمینان طوری انتخاب می گردند که نه فقط در فشار معینی باید باز شوند بلکه ظرفیت آنها طوری است که مقادیر زیادی مایع یا گاز محتوی را ک در اثر حرارت (تبخیر مایعات یا انبساط گازها ) تغییر حالت داده است باید خارج کنند و این شیرها به سه نوع مشخص می شوند :
شیرهایی که روی منابع ظروف و دستگاه های محتوی گاز نصب می شوند و بنام safety valve نامیده می شوند .
شیرهایی که روی منابع و دستگا ه های محتوی مایع نصب می شوند بنام relief valve نامیده می شوند .
شیرهایی که بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع نصب می شوند و بنام safety relief valve نامیده می شوند .
شیرهای اطمینان بر سه نوع تقسیم می شوند :
1- شیراطمینان با فنر :
این نوع شیرها بهترین محافظ برای ظروف تحت فشار می باشند که روی صفحه دریچه آنها فنر مناسبی تعبیه شده و در بالای فنر مهره ای قرار دارد که بوسیله ی آن فشار روی دریچه فشار مخزن را در حد ایمنی مورد نظر کم و زیاد می کند .
2- شیرهای اطمینان وزنه ای :
این نوع شیرها ،شیرهای هستند که بانیروی وزنه های روی دریچه فشار درون مخزن را در حد مجاز ایمنی مهار می کنند .
3- شیرهای اطمینان با فنر و دیاگرام :
برای کنترل مواد و سیالات در ظروف از این نوع شیرها استفاده می شود زیرا با این شیرها هم فشار و هم سطح مایع در یک ظرف یا مخزن را می توانند کنترل نمایند . باید اطمینان حاصل کرد که ظرفیت گواهی شده شیر اطمینان صحیح باشد برای اینکه ظرفیت شیر را بدست آورند آ ن را با هوا یا بخار اشباع شده و یا گاز طبیعی آزمایش می کنند .
13) شير تخليه
شير تخليه كه بيشتر در ديگ هاي بخار تعبيه مي شوند و در پايين ترين قسمت ديگ نصب مي شوند و در صورت لزوم با استفاده از آن , رسوب و جرم و ديگر ناخالصي هايي كه ته نشين مي شوند , تخليه مي كنند
14) شير سه راهه دستي CROSS GLOBE VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(11).jpg
هدف از كاربرد اين نوع شيرها , كنترل كردن درجه حرارت سيال خروجي از شير سه راهه مخلوط كننده است . اين شير همواره دو راه را به هم مرتبط مي كند . اين شير مي تواند در يك مسير اصلي نصب شود و طرف سوم آن به يك انشعاب وصل گردد و توسط آن مي توان ميزان عبور آب به انشعاب را تنظيم كرد . عملكرد شير هاي سه راهه مخلوط كننده و تقسيم كننده با يكديگر تفاوت دارد . در شير هاي سه راهه مخلوط كننده , دو جريان با يكديگر مخلوط مي شوند و يك جريان مشترك را به وجود مي آورند . در حالي كه در شير هاي سه راهه تقسيم كننده يا كنار گذر جريان , براي كنترل كردن درجه حرارت , يك جريان سيال به دو قسمت تقسيم مي گردد . در برخي از كار بري ها (مثلا كنترل برج خنك كن ) بايد در عوض شير مخلوط كننده , از شير كنار گذر يا تقسيم كننده استفاده شود.
16) شير شلنگي HOSE VALVE
اين شيرها براي آبياري باغچه و فضاي سبز به كار مي رود و در قطر هاي 2/1 ,4/3 و 1 اينچ ساخته مي شود
17) شير آب نما WATER GAUGE VALVE
اين شيرها در آب نما هاي شيشه اي براي قطع و وصل ارتباط آب و آب نما به كار مي روند
18) شير هاي خاص SPECIAL PURPOSE VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(12).jpg
در برخي از كار بري ها , از شيرهاي خاص استفاده مي شود , مثلا چهار راهه براي گردش آب در حلقه ديگ . يك نوع از شيرهاي چهار راهه نيز به عنوان شير تبديل وضعيت در سيستم سرمايش به كار برده مي شود . با استفاده از نوع شير در سيستم هاي پمپ حرارتي , نقش تبخير كننده (EVAPORATOR) با چگالنده (CONDENSER)تعويض مي گردد .شير هاي شناور نوع ديگري از شيرهاي خاص هستند كه براي تغذيه آب به يك مخزن با يك منبع و يا در موارد خاص به عنوان شير تغذيه ديگ به كار برده مي شوند.
19) شیرهای خودکار control valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(13).jpg
شير هاي خودكار معمولا شيرهايي هستند كه هماهنگ با يك كنترل كننده خود كار براي كنترل كردن مقدار گذر جريان استفاده مي شوند . شير هاي كنترل را به گروه هاي زير تقسيم مي كنند : الف) نوع داراي عملگر (ACTUATOR TYPES) : يك عملگر شير سيگنال خروجي از كنترل كننده (مثلا يك سيگنال الكتريكي يا بادي ) را به حركت خطي يا دوراني تبديل مي كند . عملگرها داراي اندازه ها , نوع ها , خروجي ها و مودي هاي كنترلي متفاوت و گسترده اي هستند . متداول ترين عملگر هاي مورد استفاده براي شير هاي خود كار عبارتند از : عملگر هاي مغناطيسي (SOLENOID) , بادي (PNEUMATIC) , موتور الكتريكي , الكترونيكي , هيدروليكي و ترموستاتيكي . ب) دو راهه ( يك و دو نشيمن گاهي ) (TWO-WAY SINGLE AND DOUBLE-SEAT) : در شيرهاي خودكار دو راهه سيال از دهانه ورودي وارد مي شود و از دهانه خروجي , خارج خواهد شد . با توجه به موقعيت ساقه شير (STEM) و ديسك شير (DISK) , ممكن است جريان كامل و يا جريان كمتري از درون شير بگذرد . شيرهاي دو راهه مي توانند داراي يك يا دونشيمنگاه باشند . در مورد شيرهاي يك نشيمنگاهي , براي بستن شير از يك نشيمنگاه و يك ديسك استفاده مي شود . شيرهاي دو نشيمنگاهي , نوع خاصي از شيرهاي دو راهه هستند كه داراي دو نشيمنگاه و دو ديسك هستند . از اين شيرها در مواردي استفاده مي شود كه مقدار افت فشار در هنگام بسته شدن شير , بيش از حد شير هاي يك نشيمنگاهي باشد . ج) شير هاي سه راهه (THREE-WAY VALVES) : در شير هاي سه راهه مخلوط كننده (MIXING) , دو جريان با يكديگر مخلوط مي شوند . معمولا در سيستم هاي (HVAC) اين شيرها براي اختلاط آب سرد كننده يا آب گرم كننده استفاده مي شود . كار برد اين شيرها كنترل درجه حرارت هوا در بعد از كويل هاي آب سرد كننده مي باشد . براي اين منظور , آب سرد كننده در حال تغذيه به كويل , با آب گرم تر برگشتي از كويل مخلوط مي گردد. همين كار را مي توان در مورد آب گرم كننده نيز انجام داد. د ) شير هاي پروانه اي (BUTTERFLY VALVES) : در برخي از كاربري ها ,به دليل محدوديت جا و يا محدوديت اندازه هاي موجود شيرهاي سه راهه مخلوط كننده و تقسيم كننده , نمي توان از اين شيرها استفاده كرد . در چنين مواردي از دو شير پروانه اي كه بر روي يك سه راهه نصب شده و توسط اهرم بندي به يكديگر متصل هستند , استفاده خواهد شد . توجه شود كه مشخصه هاي جريان شيرهاي پروانه اي با مشخصه هاي شيرهاي استاندارد داراي ديسك و نشيمنگاه تفاوت دارد , بنابراين كاربرد اين شيرها فقط در مواردي ميسر است كه مشخصه هاي جريان آن ها جوابگو باشد.
20) شيرهاي متعادل كننده BALANCING VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(14).jpg
شيرهاي متعادل كننده دستي مي توانند داراي ساقه گردان (ROTARY) , بالا رونده (RISING) , و يا غير بالا رونده (NONRISING) باشند . عموما ساختمان اين شيرها داراي يك قسمت متحرك داراي روزنه است كه با توجه به نيرو هاي فشاري , موقعيت خود را تنظيم مي كند و بدين ترتيب , مساحت گذر گاه جريان را تغيير خواهد داد . با استفاده از اين شير وقتي مقدار افت فشار شير تغيير كند , مقدار جريان سيال به مقدار از پيش تعيين شده خواهد رسيد .
21 ) شير هاي تخليه كننده فشار PRESSURE RELIEF VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(15).jpg
معمولا از اصطلاحات شير اطمينان و شير تخليه فشار به جاي يكديگر نيز استفاده مي گردد . شكل ظاهري و كاري كه در هر دو نوع شير انجام مي دهند , يكسان است و آن محدود كردن مقدار فشار يك مايع , بخار يا گاز از طريق تخليه كردن قسمتي از آن سيال است . شير هاي اطمينان معمولا براي هوا و بخار آب استفاده مي شوند . مشخصه اين شيرها باز و بسته شدن سريع آن ها است . شيرهاي تخليه كننده فشار عموما براي مايعات به كار مي روند و باز يا بسته شدن آن ها در هنگام زياد يا كم شدن فشار , و به كندي صورت مي گيرد.
منابع تحقیق :
http://njavan.ir/forum/showthread.php?p=40076
http://fa.wikipedia.org
http://www.eshtehard.net
http://www.hamkelasy.com
http://hkousha.blogspot.com
http://mahrae.blogfa.com
/خ
تهیه کننده : امین هادیان
منبع : راسخون
شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می رود وظایف اصلی شیرهای صنعتی عبارتند از :
1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .
تاریخچه
اولین شیرهایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.
جنس و مواد
بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی / غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) میسازند.
شیرها یا به‌وسیله دست یا عملگر خودکار (Actuator) باز و بست می‌شوند.
نکات مهم در طراحی و ساخت شیرها عبارتند از:
1- نیروی راه انداز وتجهیزات خاص راه اندازی
2- ارتعاش شیر
3- کاویتاسیون
4- تاثیر در جریان
5- میزان تحمل فشار
6- آب بندی وموادمصرفی درآب بندها
7- سهولت تعمیرو نگهداری ونصب وتنظیم آنها
8- حوضچه های آرامش
انواع مختلف شیرها
1) شیرهای دستی که با نیروی انسان کار می کنند manual valves
2) شیرهای خودکار که با نیروی هوا ، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند control valves
3) شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می کنند . electric motor operated valves
شیرهایی که در این قسمت بررسی می شود عبارتند از:
1)شیرهای سوزنی needle valves
2)شیرهای سماوری plug or clock valves
3)شیرهای کروی globe valves
4)شير زاويه اي ANGLE VALVE
5)شير توپي BALL VALVE
6)شیرهای کشویی gate valves
7)شیرهای دیافراگمی diaphragm valves
8)شير برگشت معكوس فاضلابي BAKE WATER VALVE
9)شير فشار شكPRESSURE REDUCING VALVE
10)شیرهای یکطرفه non return or check valves
11)شیرهای پروانه ای butterfly valves
12)شیرهای اطمینان safety valves
13)شير تخليه
14)شير سه راهه دستي CROSS GLOBE VALVE
15)شير زانويي ANGLE VALVE
16)شير شلنگي HOSE VALVE
17)شير آب نما WATER GAUGE VALVE
18)شير هاي خاص SPECIAL PURPOSE VALVES
19)شیرهای خودکار control valves
20) شيرهاي متعادل كننده BALANCING VALVES
21 ) شير هاي تخليه كننده فشارPRESSURE RELIEF VALVES
که در زیر به تفصیل آنها را توضیح می دهیم:
1) شیرهای سوزنی needle valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(1).jpg
شیر سوزنی که اسم خود را از شکل دیسک و نشیمنگاه خود گرفته از لحاظ ساختمان و طرز کار جزو خانواده شیرهای کروی می باشد با این شیرها می توان کنترل دقیق جریان سیال را به خصوص در لوله های باریک و ظریف برقرار کرد. ساختمان این شیر طوری است که جریان به یک حفره کوچک هدایت می شود و پس از چرخش °90 به نوک یک مخروط هدایت می شود و همانگونه که از شکل پیداست جریان از بین این حفره و یک قطعه سوزنی شکل به خروجی راه می یابد ..دیسک این نوع شیر از میله مخروطی شکل نازکی تشکیل شده که از داخل سوراخ مدور صفحه عبور می کند و جریان حرکت سیال را محدود می سازد .ساختمان این شیرها بیشتر در کاربراتورها به کار می رود .
این نوع شیر از لحاظ ساختمان بسیار ظریف و تقریبا کوچک می باشد و بعلت داشتن مکانیسم مورد اعتماد در عملیات حساس و دقیق به کار گرفته می شود . در آزمایشگاه های نفت یا پتروشیمی و وسائل ابزار دقیق کاربرد آن بسیار می باشد . قطر شیرهای سوزنی معمولا از 2 اینچ تجاوز نمی کند و شیر سوزنی را بیشتر در محل هایی به کار می برند که محدودیت لازم باشد و منظور از محدودیت یعنی تاخیر زمانی و تغییر آرام فشار است .
2) شیرهای سماوری plug or clock valves
اين شيرها براي جريان هاي كم مي باشد و سه راهه ساخته مي شوند : شير هاي پيسوار از اين نوع هستند . اين نوع شيرها تشكيل شده از ميله اي كه در ميان آن حفره اي براي عبور جريان آب به وجود آورده شده است و در ميان يك محفظه اي كه در سطح داخلي آن ماشين كاري و پرداخت شده , قرار گرفته است . اين نوع شيرها نيز مانند شير دروازه اي مقاومت بسيار كمي در مقابل جريان آب به وجود مي آورند . براي باز و بسته كردن شير سماوري فقط كافي است دسته آن را به اندازه 90 درجه بگردانيم . .معمولا اين شيرها به عنوان وسيله كنترل دو حالته (قطع/ وصل) استفاده مي شوند . زيرا (1) نسبتا ارزان هستند , (2) وقتي تنظيم شوند در همان وضعيت باقي مي مانند , و (3) كاركنان مي توانند وضعيت باز يا بسته بودن آن را به وضوح مشاهده كنند . اگر مساحت سطح روزنه شيرORIFICE) برابر با مساحت سطح مقطع لوله باشد , از بازده شير به عنوان يك وسيله كنترل كننده جريان , كاسته خواهد شد .
3) شیرهای کروی globe valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(2).jpg
این شیر اسم کروی را از روی شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته و ساختمان داخلی آن طوری است که مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن 180 درجه تغییر جهت می دهد . ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود .همچنین باز نبودن کامل شیر کروی موجب فرسودگی ان نمی شود . ولذا از آن می توان برای تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد. متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد .
ازمشخصات شیرهای کروی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
جهت جریان سیال بر خلاف شیر کشویی تغییر می کند .
تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید .
تلاطم افت فشار را افزایش می دهد .
در شیر کروی افت فشار بیشتر از شیر کشویی می باشد .
در شیر کروی به محض قطع اتصال صفحه انتهایی ساقه و نشیمنگاه سیال کاملا جریان می یابد
در شیر کروی فرسودگی به علت اصطکاک خیلی کمتر از شیر کشویی می باشد .
یکی از انواع شیرهای کروی شیر کروی زاویه ای می باشد که در آن تغییر جهت سیال کمتر از شیر کروی معمولی می باشد و تلاطم سیال در شیر کروی زاویه ای کمتر از شیر کروی معمولی است .
در آخر در مورد شیرهای کروی باید گفت که این نوع شیر برای کنترل سیال طراحی شده است و بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال ، باز کردن و بستن شیر ، خیلی سریعتر انجام می شود . درضمن باید گفت که مواد مختلف که در ساخت آنها به کار می رود در دسترس می باشد . و تعمیرات آنها از شیر کشویی کمتر و سهلتر می باشد به طوری که تعمیر آنها بدون خارج کردن آنها از مسیر لوله کشی امکان پذیر می باشد و جنس شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن می باشد.
4) شير زاويه اي ANGLE VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(3).jpg
اين نوع شير همان شير كروي است , با اين تفاوت كه يك زاويه 90 درجه بين ورودي و خروجي آن وجود دارد0 اين نوع شير نسبت به شير كروي افت فشار كمتري ايجاد مي كند و نيز به علت شكل مخصوص آن , در مصرف اتصالات لوله كشي و همين طور وقت مورد نياز براي نصب صرفه جويي مي كند .
5) شير توپي BALL VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(4).jpg
اين نوع شيرها ضربه اي نيز ناميده مي شوند . جريان آب در اين نوع شيرها از ميان سوراخ يك ساچمه كروي كه در جايگاه كروي كاملا صيقلي شده اي قرار دارد , عبور مي كند . براي باز و بسته كردن اين نوع شيرها نيز مانند شير هاي سماوري فقط گردش 90 درجه اي دسته آن كافي است . اين شيرها نيز مقاومت كمي در برابر جريان آب ايجاد مي كنند . از اين نوع شيرها در لوله كشي آب گرم و سرد و همچنين لوله كشي گاز فشار ضعيف مي توان استفاده كرد .
6) شیرهای کشویی gate valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(5).jpg
این شیرها بیشتر در محل هایی به کار می رود که بخواهند جریان سیال را به طور کامل بسته یا باز نمایند . از خواص این شیرها کم بودن افت فشار در طول آن می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرها به کار می رود . هنگامی که کشو یا بند آور (gate) کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچ مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ولی اگر کشو به پایین ترین محل خود هدایت شده باشد در نتیجه سیال بعلت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید . در لوله کشی ها اغلب لوله و شیر به هم پیوسته اند (بوسیله جوشکاری یا بوسیله پیچ ) ولی به طور کلی اتصال شیر و لوله بوسیله فلنچ و پیچ و مهره انجام گردیده و برای جلوگیری از نشتی بین لوله فلنج شیر لائی آب بندی یا gasket گذارده می شود .
ساختمان ساقه (stem)
ساقه میله بلند و باریکی است که از یک طرف به فلکه دست (hand wheel) و ازطرف دیگر به کشویی (gate) متصل می باشد .
ساقه متصل به کشوی شیر از جعبه ای به نام (stuffing box) عبور می کند .
دو نوع gate valve وجود دارد:
1) نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد.
مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.
2) نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند.
دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off)
همان طور که می دانیم ساقه کشو را بالا و پایین می برد و بدین ترتیب مقدار باز و بسته کردن شیر را کنترل می کند . فراموش نکنیم که در شیر کشویی جهت حرکت سیال کاملا مستقیم بوده و در صورتی که شیر کاملا باز باشد کشو از مسیر جریان خارج شده و افت فاشر به حداقل می رسد همچنین تلاطم جریان بسیار کم است .
7) شیرهای دیافراگمی diaphragm valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(6).jpg
شیر پرده ای یا دیافراگمی ساختمان ساده و جالبی دارد . این نوع شیر از سه قسمت مهم تشکیل شده است بدنه (body) ، دیافراگم (diaphragm) ، و سرپوش (bonnet)
دیافراگم از پرده لاستیکی تقویت شده یا جنس قابل ارتجاع دیگر ساخته شده که با حرکت دسته شیر پرده قابل ارتجاع بالا و پایین شده و مجرای عبور سیال را کم و زیاد و در نتیجه مقدار سیال را کنترل می نماید .دیافراگم محتوای شیر را از مکانیسم باز و بستن آن جدا می کند لذا احتیاج به وسائل آب بندی ندارد .در صورتی که مواد از اطراف شیر بیرون بریزد نشان سوراخ بودن پرده می باشد که باید تعویض شود از این نوع شیر برای کنترل مواد خورنده مثل اسیدها استفاده می گردد.
باید توجه داشت که بکار بردن شیر دیافراگمی برای مواقعی که درجه حرارت زیاد باشد بی فایده خواهد بود زیرا در درجه حرارت زیاد دیافراگم ذوب می شود . می توان دیافراگم را از مواد پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت ساخت ولی مقرون به صرفه نمی باشد . این نوع شیرها دارای خاصیت خوب بستن می باشند به طوری که در حالت بسته شدن به هیچ وجه سیال از آن عبور نمی کند از این نوع شیر در فشار ها ودرجه حرارت پایین استفاده می شود .
ولوهاي ديافراگمي بر اساس شكل بدنه به دو گروه زير تقسيم بندي مي شوند:
1) نوع با برامدگي داخل بدنه(weir type)
در اين نوع يك قسمت برامدگي در داخل بدنه بصورت ريخته گري تعبيه مي گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، ديافراگم بر روي اين برامدگي مي نشيند و عبور جريان را محدود مي كند.
2) نوع بدون برامدگي داخل بدنه (straight-through type )
در اين نوع ولوها ، ديافراگم بصورت يك شكل گوه اي در مي آيد
از ولوهاي ديافراگمي مي توان در كنترل نمودن جريان نيز استفاده نمود.نوع( weirداراي برامدگي سد كننده در وسط) براي كنترل جريان گزينه مناسبي بوده ولي عيب آن محدود بودن منطقه عبور سيال مي باشد.
از ولوهاي ديافراگمي همچنين براي كنترل جريانهاي كوچك وهنگامي كه سيال داراي خاصيت خورندگي بوده وسيالات راديواكتيو، مي توان استفاده نمود.
عمر مفيد ديافراگم بستگي به نوع ماده اي كه از داخل ولو مي گذرد وهمچنين دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگي دارد.
در بعضي از انواع مواد تشكيل دهنده ديافراگمهاكه از نوع الاستومري مي باشند ، اين ديافراگمها مقاومت بسيار خوبي در دماهاي بسيار بالا دارند.هرچند كه بايد توجه داشت خواص مكانيكي مواد الاستومري در دماهاي بالا پائين خواهد آمد وامكان از بين رفتن آن نيز در فشار هاي بالا وجود دارد.
بيشتر مواد الاستومري در دماي پائين تر از 150 F بهترين عملكرد را دارا مي باشند.
از موارد ديگر مزاياي اين ولوها ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي باشد.بگونه اي كه ديافراگم خود باعث ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي گردد.با توجه به اين خاصيت اين ولوها براي سيالات خورنده و همچنين سيالاتي كه داراي مواد جامد معلق مي باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اينكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سيال عبوري قرار نمي گيرد لذا در تهيه متريال آن مي توان از مواد ارزانتري استفاده نمود.با توجه به پيشرفتي كه در طراحي ديافراگم ومواد آن صورت پذيرفته ، امروزه ديافراگم هاي جديد قادر به عملكرد با انواع سيالات عبوري مي باشند.
8) شير برگشت معكوس فاضلابي BAKE WATER VALVE
اين نوع شيرها فقط در لوله كشي فاضلاب مورد استفاده , قرار مي گيرند و كاملا شبيه شير هاي يك طرفه آزاد عمل مي كند . در حالاتي كه به علل مختلف , فاضلاب به سمت مجراهاي ورودي فاضلاب ساختمان برگشت مي كند , اين شيرها از اين عمل جلوگيري مي كند . اين نوع شيرها , معمولا در جاهايي نظير زير زمين ساختمان كه ارتفاع كمي نسبت به محل دفن فاضلاب دارد , براي جلو گيري از برگشت فاضلاب نصب مي شود .
9) شير فشار شكنPRESSURE REDUCING VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(7).jpg
شير فشار شكن يا شير تنظيم كننده فشار , به طور معمول نزديك كنتور آب ساختمان ها بعد از انشعاب از لوله اصلي آب شهر نصب مي شود تا فشار هاي زياد و تغييرات فشار آب شهر را تقليل دهد . اين شير را مي توان يك وسيله تمام خود كار خواند , زيرا براي انجام تغييرات و تقليل فشار داراي ساختماني مخصوص است كه اين عمل را بدون انتقال انرژي انجام مي دهد . اين شيرها يك پيچ مخصوص تنظيم فشار دارد كه به وسيله آن فشار خروجي شير تنظيم مي شود. همان طور كه در شكل پيدا است , بايد يك آشغال گير يا صافي به شير فشار شكن متصل كرد تا مواد خارجي احتمالي باعث خرابي مكانيزم داخلي اين شير نشود
10) شیرهای یکطرفه non return or check valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(8).jpg
از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از بازگشت مایع یا گاز که بمقصد فرستاده شده انتقال می گردد . دلائل استفاده از آنها در صنعت و وسائل خانگی به شرح زیر می باشد.
الف- در منازل : روی ورودی آب را به طرف ساختمان قرار می دهند که در صورت قطع آب مقدار آبی که در وسائل خانگی و داخل لوله ها ذخیره شده به لوله اصلی باز نگردد.
ب- روی لوله ورودی آب گرمکن ها قرار می دهند که بر اثر قطع آب و یاشکستن لوله در داخل ساختمان آب ذخیره شده در مخزن آب گرمکن خالی نشود . زیرا ممکن است کوره به کار ادامه دهد و باعث سوختن آب گرمکن گردد.
ج- در پالایشگاه ها شیر یکطرفه را روی لوله خروجی تلمبه قرار می دهند که پس از انتقال مقدار لازم مواد نفتی ، و بستن تلمبه یا خاموش شدن اضطراری تلمبه مواد ارسال شده نتواند برگردد زیرا در اثر برگشت علاوه بر هدر رفتن انرژی مصرف شده برای ارسال آن ممکن است طرف دریافت کننده مواد را نیز با کمبود فوری مواجه سازد از این مهمتر ممکن است فشار مایع برگشتی که از همان مسیر رفته معکوس شود و در نتیجه تلمبه گریز از مرکز را با سرعت فزاینده بچرخاند و سرعت آنقدر زیاد شود که تلمبه داغ شده از کار بیفتد و حتی منفجرشود .
طرز کار آنها به این صورت می باشد که فشار مایع یا گاز دریچه شیر را بلند می کند و باعث عبور مایع یا گاز می شود تا زمانی که فشار زیر دریچه بیشتر از فشار روی آن باشد شیر باز می ماند و عبور مایع یا گاز ادامه می یابد اگر به هر علتی فشار زیر دریچه کمتر از فشار روی آن شود وزن خود دریچه و فشار موادی که قصد برگشتن دارند باعث بسته شدن شیر و جلوگیری از برگشت مواد می شود .
11) شیرهای پروانه ای butterfly valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(9).jpg
یکی از ساده ترین شیرهای است که کاربرد آن ها در واحد های نفت و پتروشیمی متداول می باشد . ساختمان آنها تشکیل شده از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که تقریبا در وسط قرار دارد .این صفحه حول میله ای در حدود 90 درجه می گردد و بوسیله اهرمی بقسمت حرکت دهنده شیر وصل می باشد. این محرک می تواند دستی یا بوسیله فشار هوا و یا برق باشد .
شیرهای پروانه ای کوچک را در اندازه های 4 اینچ الی 24 اینچ می سازند تعمیرات آنها ساده است ولی باید مرتبا گریسکاری شود . بعضی از آنها را در موارد خاصی بوسیله فلکه دستی که به میله گرداننده صفحه وصل می باشد و مکانیزم آن د ر یک جعبه چرخ دنده قرار دارد مجهز می کنند . تا چنانچه اگر گرداننده اصلی که هوا یا هیدرولیک می باشد از کار بیفتد بتوانند با آزاد کردن آن از دنده با اهرم یا فلکه دستی صفحه را درهر حالت که باشد نگهدارند . کاربرد شیرهای پروانه ای در واحدهایی که فشار آنها حین کار کم باشد بعلت حداقل بودن افت فشار بسیار متداول می باشد و اصولا طراحان کارخانجات صنعتی تا آنجایی که ممکن است سعی می کنند که از بوجود آمدن افت فشار در سیستم ها جلوگیری کنند زیرا در غیر این صورت از لحاظ هزینه نصب آنها مقرون به صرفه نمی باشد . ویژگی دیگر این شیرها به حداکثر رساندن سرعت جریان سیال در حداقل زمان و حرکت شیر می باشد مخصوصا درمورد کنترل فشار سیالات در مخازن یا برج های تحت فشار، همچنین این نوع شیرها در حجم زیاد انتقال سیالات مورد استفاده قرار می گیرد . با توجه به سبکی وزن و ارزانی قیمت همکاری جدی بین طراحان شیر پروانه ای و متخصصان در رشته فلز شناسی و رشته های پلاستیک و لاستیک سازی به وجود آمده که جنس صفحه دیسک و نشیمنگاه به صورت های گوناگون سبک و قابل ارتجاع ساخته شود . اهمیت و شهرت شیر پروانه ای به این جهات می باشد : آسانی کاربرد، نداشتن قطعات لغزنده و کشویی ، کاهش افت فشار ، قابلیت کنترل ، ارزانی و سبک بودن ، عدم ترکیب جنس ساخته شده صفحه با فرآورده های عبور کننده اعم از شیمیایی یا پتروشیمی
موارد استفاده از شیرهای پروانه ای عبارتند از :
ایستگاه نیروی حرارتی ، ایستگاه نیروی هیدروالکتریکی ، صنایع به خصوص نفت و گاز ،لوله کشی آب و فاضلاب
12) شیرهای اطمینان safety valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(10).jpg
کمپرسورها و دیگ های بخار ،توربین ها ، ظروف ولوله ها وسایر تاسیسات تحت فشار که محتوای گاز یا مایعات هستند اغلب شرایط کارشان طوری است که با فشار بالا رونده ولی کنترل شده مواجه می باشند . بعضی اوقات ممکن است که دستگا ه های کنترل کننده خراب و وظیفه خود را درست انجام ندهند و باعث بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار دستگاه ها گردند د این صورت امکان صدمه دیدن ،ترکیدن و در نتیجه وارد آوردن خسارت جانی و مالی فراوان می باشد . برای جلوگیری از این گونه حوادث علاوه بر دستگاه های کنترل کننده وسیله دیگری بنام شیر ایمنی روی دستگاه ها ی تحت فشار نصب می نمایند . که در صورت بالا رفتن از حد مجاز فشار بطور خودکار باز و با خارج کردن مقداری از محتوای دستگاه فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورند .
Safety valves فقط برای گازها ، هوا ، بخار و غیره (به استثنای مایع ) بکار برده می شود این شیرها به طور خودکار از افزایش غیر مجاز فشار بر روی ظروف تحت فشار و سیستم لوله کشی جلوگیری می کنند . همچنین این شیرها دارای گواهینامه بوده که قبل از مصرف باید آنها را حتما چک کرد .
شیر ایمنی بطور خودکار از افزایش فشار فشار گاز قبلا تعیین شده جلوگیری می نماید بعبارت دیگر در مواقع لزوم مقدار لازم گاز ،بخار آب یا هوا را تخلیه می نماید تا فشار دستگاه به اندازه مجاز برسد . دریچه ی اطمینان راباید طوری انتخاب کرد که در صورت بهم خوردن تعادل فشار ظرف (در حدود 10 درصد بیش از فشاری که ظرف باید معمولا نگهدارد و یا در حد بالاترین فشاری که ظرف می تواند تحمل کند ) شیر اطمینان باز شده و مقادیر مایع یا گاز را خارج می کند.
سطح دریچه شیر اطمینان بایستی مساوی و یا بالاتر از سطح دریچه شیر ورودی ظرف و یا مخزن مورد نظر باشد . شیرهای اطمینان طوری انتخاب می گردند که نه فقط در فشار معینی باید باز شوند بلکه ظرفیت آنها طوری است که مقادیر زیادی مایع یا گاز محتوی را ک در اثر حرارت (تبخیر مایعات یا انبساط گازها ) تغییر حالت داده است باید خارج کنند و این شیرها به سه نوع مشخص می شوند :
شیرهایی که روی منابع ظروف و دستگاه های محتوی گاز نصب می شوند و بنام safety valve نامیده می شوند .
شیرهایی که روی منابع و دستگا ه های محتوی مایع نصب می شوند بنام relief valve نامیده می شوند .
شیرهایی که بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع نصب می شوند و بنام safety relief valve نامیده می شوند .
شیرهای اطمینان بر سه نوع تقسیم می شوند :
1- شیراطمینان با فنر :
این نوع شیرها بهترین محافظ برای ظروف تحت فشار می باشند که روی صفحه دریچه آنها فنر مناسبی تعبیه شده و در بالای فنر مهره ای قرار دارد که بوسیله ی آن فشار روی دریچه فشار مخزن را در حد ایمنی مورد نظر کم و زیاد می کند .
2- شیرهای اطمینان وزنه ای :
این نوع شیرها ،شیرهای هستند که بانیروی وزنه های روی دریچه فشار درون مخزن را در حد مجاز ایمنی مهار می کنند .
3- شیرهای اطمینان با فنر و دیاگرام :
برای کنترل مواد و سیالات در ظروف از این نوع شیرها استفاده می شود زیرا با این شیرها هم فشار و هم سطح مایع در یک ظرف یا مخزن را می توانند کنترل نمایند . باید اطمینان حاصل کرد که ظرفیت گواهی شده شیر اطمینان صحیح باشد برای اینکه ظرفیت شیر را بدست آورند آ ن را با هوا یا بخار اشباع شده و یا گاز طبیعی آزمایش می کنند .
13) شير تخليه
شير تخليه كه بيشتر در ديگ هاي بخار تعبيه مي شوند و در پايين ترين قسمت ديگ نصب مي شوند و در صورت لزوم با استفاده از آن , رسوب و جرم و ديگر ناخالصي هايي كه ته نشين مي شوند , تخليه مي كنند
14) شير سه راهه دستي CROSS GLOBE VALVE
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(11).jpg
هدف از كاربرد اين نوع شيرها , كنترل كردن درجه حرارت سيال خروجي از شير سه راهه مخلوط كننده است . اين شير همواره دو راه را به هم مرتبط مي كند . اين شير مي تواند در يك مسير اصلي نصب شود و طرف سوم آن به يك انشعاب وصل گردد و توسط آن مي توان ميزان عبور آب به انشعاب را تنظيم كرد . عملكرد شير هاي سه راهه مخلوط كننده و تقسيم كننده با يكديگر تفاوت دارد . در شير هاي سه راهه مخلوط كننده , دو جريان با يكديگر مخلوط مي شوند و يك جريان مشترك را به وجود مي آورند . در حالي كه در شير هاي سه راهه تقسيم كننده يا كنار گذر جريان , براي كنترل كردن درجه حرارت , يك جريان سيال به دو قسمت تقسيم مي گردد . در برخي از كار بري ها (مثلا كنترل برج خنك كن ) بايد در عوض شير مخلوط كننده , از شير كنار گذر يا تقسيم كننده استفاده شود.
16) شير شلنگي HOSE VALVE
اين شيرها براي آبياري باغچه و فضاي سبز به كار مي رود و در قطر هاي 2/1 ,4/3 و 1 اينچ ساخته مي شود
17) شير آب نما WATER GAUGE VALVE
اين شيرها در آب نما هاي شيشه اي براي قطع و وصل ارتباط آب و آب نما به كار مي روند
18) شير هاي خاص SPECIAL PURPOSE VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(12).jpg
در برخي از كار بري ها , از شيرهاي خاص استفاده مي شود , مثلا چهار راهه براي گردش آب در حلقه ديگ . يك نوع از شيرهاي چهار راهه نيز به عنوان شير تبديل وضعيت در سيستم سرمايش به كار برده مي شود . با استفاده از نوع شير در سيستم هاي پمپ حرارتي , نقش تبخير كننده (EVAPORATOR) با چگالنده (CONDENSER)تعويض مي گردد .شير هاي شناور نوع ديگري از شيرهاي خاص هستند كه براي تغذيه آب به يك مخزن با يك منبع و يا در موارد خاص به عنوان شير تغذيه ديگ به كار برده مي شوند.
19) شیرهای خودکار control valves
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(13).jpg
شير هاي خودكار معمولا شيرهايي هستند كه هماهنگ با يك كنترل كننده خود كار براي كنترل كردن مقدار گذر جريان استفاده مي شوند . شير هاي كنترل را به گروه هاي زير تقسيم مي كنند : الف) نوع داراي عملگر (ACTUATOR TYPES) : يك عملگر شير سيگنال خروجي از كنترل كننده (مثلا يك سيگنال الكتريكي يا بادي ) را به حركت خطي يا دوراني تبديل مي كند . عملگرها داراي اندازه ها , نوع ها , خروجي ها و مودي هاي كنترلي متفاوت و گسترده اي هستند . متداول ترين عملگر هاي مورد استفاده براي شير هاي خود كار عبارتند از : عملگر هاي مغناطيسي (SOLENOID) , بادي (PNEUMATIC) , موتور الكتريكي , الكترونيكي , هيدروليكي و ترموستاتيكي . ب) دو راهه ( يك و دو نشيمن گاهي ) (TWO-WAY SINGLE AND DOUBLE-SEAT) : در شيرهاي خودكار دو راهه سيال از دهانه ورودي وارد مي شود و از دهانه خروجي , خارج خواهد شد . با توجه به موقعيت ساقه شير (STEM) و ديسك شير (DISK) , ممكن است جريان كامل و يا جريان كمتري از درون شير بگذرد . شيرهاي دو راهه مي توانند داراي يك يا دونشيمنگاه باشند . در مورد شيرهاي يك نشيمنگاهي , براي بستن شير از يك نشيمنگاه و يك ديسك استفاده مي شود . شيرهاي دو نشيمنگاهي , نوع خاصي از شيرهاي دو راهه هستند كه داراي دو نشيمنگاه و دو ديسك هستند . از اين شيرها در مواردي استفاده مي شود كه مقدار افت فشار در هنگام بسته شدن شير , بيش از حد شير هاي يك نشيمنگاهي باشد . ج) شير هاي سه راهه (THREE-WAY VALVES) : در شير هاي سه راهه مخلوط كننده (MIXING) , دو جريان با يكديگر مخلوط مي شوند . معمولا در سيستم هاي (HVAC) اين شيرها براي اختلاط آب سرد كننده يا آب گرم كننده استفاده مي شود . كار برد اين شيرها كنترل درجه حرارت هوا در بعد از كويل هاي آب سرد كننده مي باشد . براي اين منظور , آب سرد كننده در حال تغذيه به كويل , با آب گرم تر برگشتي از كويل مخلوط مي گردد. همين كار را مي توان در مورد آب گرم كننده نيز انجام داد. د ) شير هاي پروانه اي (BUTTERFLY VALVES) : در برخي از كاربري ها ,به دليل محدوديت جا و يا محدوديت اندازه هاي موجود شيرهاي سه راهه مخلوط كننده و تقسيم كننده , نمي توان از اين شيرها استفاده كرد . در چنين مواردي از دو شير پروانه اي كه بر روي يك سه راهه نصب شده و توسط اهرم بندي به يكديگر متصل هستند , استفاده خواهد شد . توجه شود كه مشخصه هاي جريان شيرهاي پروانه اي با مشخصه هاي شيرهاي استاندارد داراي ديسك و نشيمنگاه تفاوت دارد , بنابراين كاربرد اين شيرها فقط در مواردي ميسر است كه مشخصه هاي جريان آن ها جوابگو باشد.
20) شيرهاي متعادل كننده BALANCING VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(14).jpg
شيرهاي متعادل كننده دستي مي توانند داراي ساقه گردان (ROTARY) , بالا رونده (RISING) , و يا غير بالا رونده (NONRISING) باشند . عموما ساختمان اين شيرها داراي يك قسمت متحرك داراي روزنه است كه با توجه به نيرو هاي فشاري , موقعيت خود را تنظيم مي كند و بدين ترتيب , مساحت گذر گاه جريان را تغيير خواهد داد . با استفاده از اين شير وقتي مقدار افت فشار شير تغيير كند , مقدار جريان سيال به مقدار از پيش تعيين شده خواهد رسيد .
21 ) شير هاي تخليه كننده فشار PRESSURE RELIEF VALVES
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/ordibehesht/08/0000433%20(15).jpg
معمولا از اصطلاحات شير اطمينان و شير تخليه فشار به جاي يكديگر نيز استفاده مي گردد . شكل ظاهري و كاري كه در هر دو نوع شير انجام مي دهند , يكسان است و آن محدود كردن مقدار فشار يك مايع , بخار يا گاز از طريق تخليه كردن قسمتي از آن سيال است . شير هاي اطمينان معمولا براي هوا و بخار آب استفاده مي شوند . مشخصه اين شيرها باز و بسته شدن سريع آن ها است . شيرهاي تخليه كننده فشار عموما براي مايعات به كار مي روند و باز يا بسته شدن آن ها در هنگام زياد يا كم شدن فشار , و به كندي صورت مي گيرد.
منابع تحقیق :
http://njavan.ir/forum/showthread.php?p=40076
http://fa.wikipedia.org
http://www.eshtehard.net
http://www.hamkelasy.com
http://hkousha.blogspot.com
http://mahrae.blogfa.com
/خ