شیر های صنعتی و اجزای تشکیل دهنده ی آنها

شیرهای صنعتی و اجزای تشکیل دهنده ی آنها،
در این مقاله سعی شده است با شیر ها آشنا شویم و اجزای داخلی آنها را به صورت کلی بشناسیم،پس با ما همراه باشید.

شیر چیست؟

شیرها دستگاههایی مکانیکی هستند که جریان و فشار درون یک سیستم یا فرآیند را کنترل می کنند. آنها اجزای ضروری یک سیستم پایپینگ هستند که وظیفه ی انتقال سیالات مایع، گاز، بخار و…. را برعهده دارند.

اساس شیرها

شیرها از نظر حرکتی به سه مدل خطی،دورانی و ربع گرد تقسیم میشوند و انواع مختلفی دارند:
gate, globe, plug, ball, butterfly, check, diaphragm, pinch, pressure relief, control valves

هر تایپ از این شیرها دارای تعدادی مدل هستند که هر کدام دارای ویژگی ها و قابلیت هایی متفاوت از نظر عملکرد می باشد. برخی از شیر ها به صورت خود کار عمل می کنند در حالی که برخی دیگر به صورت دستی یا با کمک محرک نیوماتیک یا هیدرولیک کار می کنند.

وظیفه ی شیر ها:

1-توقف و شروع جریان
2-کاهش یا افزایش جریان
3-کنترل جهت جریان
4-تنظیم جریان یا فشار فرآیند
5-رهایی یک خط از فشاری مشخص

شیر ها با تایپ ها،مدل ها و طراحی های مختلف و در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی وجود دارند،که  یک یا چند مورد از  وظایف مشخص شده در بالا را بر عهده دارند. شیرها دستگاه های نسبتا گران قیمتی هستند،که با توجه به سایز و مدل یک شیر قیمت آنها گاها با یک خودرو لوکس برابری میکند! پس برای بهره گیری از عملکردی بهینه و مناسب در فرآیند مورد نظر،باید در انتخاب نوع  شیر و متریال استفاده شده در ساخت آن،دقت ویژه ای داشته باشیم.

بدون در نظر گرفتن مدل یک شیر،همه آنها از قسمت های اصلی زیر تشکیل شده اند:
body,bonnet,trim,actuator,packing

Valve body بدنه شیر:

بدنه یک شیر یا Valve body،که گاهی اوقات پوسته نامیده می شود،مرز اولیه یک شیر است.بدنه شیر به عنوان عنصر اصلی عملکرد یک شیر معرفی میگردد،علت آن هنم در بر گرفتن تمام قطعات و اجزای شیر در دل خود است.
بدنه در واقع اولین مرز فشار وارد شده از طرف سیال خط فرآیند یا سیستم پایپینگ می باشد و در برابر این فشار مقاومت میکند،ورودی و خروجی ها در این قسمت می باشند که با اتصال های رزوه ای،فلنجی و جوشی به خط مورد نظر وصل مشود.
بدنه ی شیر ها به صورت فورج یا ریخته گری ساخته می شود که در هر حالت با توجه به کارایی و عملکرد مورد نظر متریال را انتخاب کرده و عملیات ساخت را انجام میدهند.

Bonnet کلاهک یا درپوش یک شیر

بانت یک شیر،در واقع پوشش بدنه و ورودی آن است،و دومین مرز مهم فشار در شیرهاست.همانند بدنه ی شیر،بانت ها در انواع مختلفی ساخته میشوند.
بانت که به عنوان کاور بدنه ی شیر عمل میکند در حالت های فورج یا ریخته گری،با همان متریالی که در ساخت بدنه ی شیر به کار رفته است ساخته می شود.معمولا توسط اتصال های رزوه ای،پیچ و مهره ای و جوشی به بدنه متصل میشود.در هنگام ساخت یک شیر اجزای داخلی آن مانند دیسک و استم و….در داخل بدنه قرار گرفته و سپس بانت برای نگه داشتن تمام اجزا در کنار یکدیگر متصل میشود.

در همه موارد ، اتصال بانت به بدنه به عنوان مرز فشار در نظر گرفته می شود. این بدان معناست که اتصال جوش یا پیچ و مهره هایی که بانت را به بدنه متصل می کنند ، قطعاتی هستند که فشار را حفظ می کنند.وجود بانت شیر ، اگرچه برای ساخت شیر ضروری است،اما باعث نگرانی می شود.بانت ها می توانند ساخت شیرها را پیچیده کند ، اندازه شیر را افزایش دهند ، بخش قابل توجهی از هزینه شیر را صرف ساخت آنها شود و منبعی برای نشت احتمالی سیال باشند.

Trim

تریم ولو یک نام کلی برای قطعات قابل تعویض و در ارتباط با سیال در یک شیر است. یک تریم شامل یک دیسک(disk)،نشیمنگاه(seat)،ساقه(stem) و Sleeve هایی است که برای هدایت ساقه مورد نیاز است.

عملکرد یک شیر توسط دیسک و نشیمنگاه و رابطه موقعیت دیسک با نشیمنگاه تعیین می شود. به دلیل وجود تریم ، حرکات اولیه و کنترل جریان امکان پذیر می شود. در طرح های تریم با حرکت چرخشی ، دیسک از نزدیک نشیمنگاه عبور می کند تا تغییری در باز شدن جریان ایجاد کند. در طرح های تریم با حرکت خطی ، دیسک عمود بر روی نشیمنگاه بلند می شود به طوری که یک دهانه حلقوی شکل می گیرد.

Valve Disk and Seat(s) دیسک و نشیمنگاه

Disk دیسک

دیسک قسمتی است که بسته به موقعیت خود اجازه می دهد ، جریان درشیر قطع یا موقت شود. در مورد یک شیر توپی یا پلاگی، دیسک را پلاگ یا توپ می نامند.دیسک سومین مرز مهم فشار اولیه در شیر است. با بسته بودن شیر ، فشار کامل سیستم روی دیسک اعمال می شود و به همین دلیل ، دیسک جزء است که ارتباط مستقیم با فشار نام برده در خطوط دارد. دیسک ها معمولاً فورج هستند و سطح آنها سختی کاری میشود تا خاصیت سایش مناسبی را ارائه دهند. نام اکثر شیرها،برگرفته از طراحی نوع دیسک بکار رفته در آنهاست.

Seat(s) نشیمنگاه

seat یا seal rings مکان و سطح نشیمنگاه یا قرارگیری دیسک را فراهم می کند. یک شیر ممکن است یک یا چند نشیمنگاه داشته باشد. در مورد globe یا check valve ، معمولاً یک سیت وجود دارد ، که با دیسک و یک رینگ باعث قطع و وصل جریان می شود. در مورد شیر دروازه ، دو صندلی وجود دارد. یکی در سمت بالادست و دیگری در سمت پایین دست.

برای بهبود مقاومت در برابر سایش رینگ های آب بندی،سطح را اغلب با جوشکاری و سپس ماشینکاری صیقل داده و سخت کاری می شود تا سطح در تماس با رینگ های آب بندی دارای پستی بلندی نباشند.برای باز و بسته شدن درست شیر و نبود نشتی یک سطح صاف برای نشستن اجزای آب بندی لازم است.رینگ های آب بندی معمولاً جزء مرزهای فشار محسوب نمی شوند زیرا بدنه دارای ضخامت دیواره کافی برای تحمل فشار خط،بدون اتکا بر ضخامت حلقه های آب بندی است و نقش رینگ ها فقط برای آب بندی می باشد.

Valve Stem یا ساقه شیر

ساقه شیر حرکت لازم را برای بازکردن یا بستن شیر به دیسک ، پلاگ یا توپی را انجام می دهد و مسئولیت حفظ کردن موقعیت مناسب دیسک را دارد. از یک طرف به دسته(hand wheel)شیر،محرک یا اهرم و از طرف دیگر به دیسک شیر متصل می شود.

در شیرهای گیت یا گلوب ، حرکت خطی دیسک برای باز یا بسته شدن شیر لازم است ، در حالی که در شیرهای پلاگی، توپی و پروانه ای دیسک برای باز یا بسته شدن شیر می چرخد. ساقه ها معمولاً به صورت فورج تولید می شوندو با استفاده از رزوه یا تکنیک های دیگر به دیسک متصل می شوند. برای جلوگیری از نشتی،در ناحیه آب بندی،یک سطح خوب و صاف برای ساقه لازم است.

Valve stem packing

برای آب بندی قابل اعتماد بین استم و بانت ، به یک واشر یا گسکت نیاز است. به این عمل packing می گویند.packing ها از متریال های مختلفی مانند تفلون،گرافیت مواد های فیبر مانند و…ساخته می شوند.

back seat یک چیدمان داخل بانت است. این ماده بین ساقه و بانت را آب بندی می کند و از ایجاد فشار سیستم در برابر پکینگ شیر جلوگیری می کند، البته هنگامی که شیر کاملاً باز است.back seat ها اغلب در شیر های gate و globe مورد استفاده قرار میگیرند.

یک جنبه مهم در طول عمر یک شیر،مجموعه آب بندی است. تقریباً همه شیرها ، مانند شیرهای استاندارد Ball ، Globe ، Gate ، Plug و Butterfly ، بر اساس نیروی برشی ، اصطکاک دارای مجموعه آب بندی مخصوص یه خود هستند.

بنابراین packing شیر باید به درستی انجام شود تا از آسیب به ساقه و از دست دادن مایعات یا گاز ها،در واقع از نشتی سیال جلوگیری شود. هنگامی که یک packing بیش از حد شل باشد،سیال عبور از شیر نشت می کند. اگر packing بیش از حد محکم باشد ، بر حرکت استم تاثیز گذاشته و یاعث آسیبی احتمالی به آن می شود.

Valve Yoke and Yoke Nut

yoke

yoke قطعه ای است که بدنه یا بانت را به قسمت عملگر شیر متصل میکند،قسمت بالای yoke دارای مهره yoke،مهره ی استم یا بوش yoke می باشد،و استم شیر از آن عبور میکند.yoke دارای دهانه ای است که دسترسی به لینک های محرک را فراهم میکند و از لحاظ ساختار باید بسیار مقاوم باشد تا در برابر نیرو و گشتاور ایجاد شده از طرف عملگر مقاومت کند.

actuator یا محرک

در بعضی از شیر ها عمل بازو بسته شدن شیر توسط دسته ای یا handwheel که بالای yoke یا stem شیر وصل شده است و به صورت خلاف یا در جهت عقربه های ساعت حرکت میکند انجام می شود.اما در بسیاری از شیر ها باز و بسته کردنشان به صورت دستی و با استفاده از handwheel امکان پذیر نیست مثلا در موقعیت هایی که یک شیر باید فشار هیدرواستاتیک بالایی را تحمل کند
یا موقعیت هایی که شیر باید به طور مداوم بازو بسته شود،در این موارد نیاز است تا از قطعه ای دیگر به نام محرک که عمل بازو بسته کردن شیر را به صورت اتوماتیک انجام میدهد مورد استفاده قرار گیرد.
محرک ها دستگاه هایی هستند که حرکت خطی و دورانی برای بازو بسته شدن کنترل میکنند.

محرک های معمولی برای فقط باز یا بسته شدن شیر به صورت کامل مورد استفاده قرار میگیرند،اما در مواقعی مورد نیاز است که عمل باز و بسته شدن شیر کنترلی باشد یعنی به صورت درصدی انجام شود که با سیگنال هایی برای تعیین موقعیت شیر به محرک دستور داده می شود.
مدل های زیادی از محرک ها تولید شده است که در زیر 5 مورد از پر استفاده ترین آنها ذکر شده است:

1-محرک های چرخ دنده ای
2-موتور الکتریکی
3-محرک های پنوماتیکی
4-محرک های هیدرولیکی
5محرک های برقی

در متن بالا سعی شده است به صورت کلی با شیر و اجزای تشکیل دهنده آن آشنا شویم،سپاس که با ما همراه بودید.
جهت دیدن محصولات شیرهای صنعتی کلیک کنید