شیرآلات صنعتی

ولوها (valve) که به آن شیر یا شیرآلات صنعتی گفته می شود، تجهیزات مکانیکی هستند که در سیستم های لوله کشی (Piping) برای قطع و وصل کامل جریان و برای تنظیم (دما و فشار و جریان سیال و سطح مایعات) و ایمنی مورد استفاده قرار می گیرند .

شیرها در اصل،خود نوعی فیتینگ یا اجزای متصل کننده هستند، ولی به دلیل گستردگی و اهمیت به صورت مجزا بررسی می‌شوند. حال به بررسی اجزای کلی این قطعات می پردازیم.

بدنه (Body)

بدنه ولو که مابقی اجزای دیگر درون آن جاگذاری و نگهداری می شود، انتهای بدنه شیرآلات صنعتی از نظر نوع اتصال فلنجی (Flange) و رزوه ای (Threaded) و جوشی (Butt Welded Or Socket Welded) با روش ریخته گری و فورج بدنه یک تیکه و دو تیکه و سه تیکه نسبت به سایز تولید می گردد.

استفاده از برنز،برنج،چدن،فولاد وفولاد زنگ‌نزن در ساخت بدنه شیرهابسیارمتداول است.شیرآلات بابدنه چدن نشکن غالبادرصنایع دریایی و خطوط انتقال زیرزمینی استفاده میشوند.این شیرهامیتواننددرکاربردهایی استفاده شوندکه شوک وارتعاش زیادی همراه دارد.

 شیربابدنه فولادی براساس روش ساخت به دودسته فولادفورج شده وفولادریخته گری شده تقسیم میشوند.شیرآلات ازجنس فولادفورج شده زمانی مورداستفاده قرارمیگیرند که سایزخط کمتر از 1/2-2 اینج باشد. همچنین شیرآلات فولادی ریخته گری شده در سیستمهایی به کار میرود که در آن اتصالات جوشی سوکتی (socket welding) وجود دارد.

 

 

تریم (trim) شیرآلات صنعتی:

عناصر داخلی  شیرآلات صنعتی به طور کلی تریم نامیده می‌شود و مطابق با استاندارد  600API ساخته می‌شوند. تعدادی از اجزای تریم به صورت زیر است:

۱. استم یا ساقه (محور)    ۲. سیت یا نشیمن‌گاه     ۳. مجرابند یا دیسک     ۴. بوش

ممکن است اجزای تریم از متریال‌های مختلفی ساخته شوند که این به دلیل ویژگی‌های متفاوتی است که باید برای مقاومت در برابر نیروها و شرایط مختلف نیاز است. بوشن‌ها و گِلندها تحت همان نیروها و شرایطی که دیسک و نشیمنگاه هستند قرار نخواهند گرفت.

ویژگی جریان، ترکیبات شیمیایی، فشار، دما، سرعت جریان، شتاب و ویسکوزیته برخی از مهمترین ملاحظاتی هستند که باید در انتخاب متریال مناسب برای تریم در نظر گرفته شوند.ممکن است متریال ساخت تریم با متریال ساخت بدنه یا بونت (قطعه محافظ که روی بدنه پیچ میشود) یکسان و یا متفاوت باشد.

 

مجرابند یا دیسک :

دیسک متحرک یکی از اجزا اصلی شیرالات صنعتی است که در واقع عامل قطع و وصل شدن جریان است. دیسک ها با یکدیگر متفاوت هستند و می توانند به صورت صفحه ای، کروی، استوانه‌ای، و… باشند؛ حرکت دیسک نیز می تواند بصورت چرخشی یا خطی باشد. در بخش اصول، به انواع حرکت این قطعه خواهیم پرداخت.

 

استم یا ساقه (محور)در شیرآلات صنعتی:

استم stem یکی دیگر از اجزای اصلی شیرآلات صنعتی است که فلکه یا اکچویتور (actuator) را به دیسک متصل میکند و از بین بونت گذشته و به درون شیر می‌رود. استم مقدار جابجایی را که از طریق اکچویتور اعمال میشود به دیسک منتقل میکند.

این جابجایی ممکن است به صورت خطی، پیچشی یا ترکیبی از این دو باشد. ساقه معمولاً فورج شده است و از طریق اتصالات رزوه‌ای یا دیگر اتصالات به دیسک متصل می‌شود.برای جلوگیری از نشتی در ناحیه درزگیری شده پرداخت خوب سطح ساقه ضروری است.

 بعضی از شیرها کنترلر خارجی ندارند پس نیازی به استم نیز نخواهند داشت مانند اکثر شیرهای یک‌طرفه.

 

نشیمنگاه (Seat) 

نشیمنگاه یکی از اجزای داخلی و ثابت ساختار اصلی شیرآلات صنعتی است که در زیر دیسک قرار دارد. در شیرهایی که حرکت دیسک در آنها به صورت خطی است هنگامی که شیر باز است دیسک و نشیمنگاه هیچ ارتباطی باهم ندارند؛ اما وقتی که دیسک پایین آید و جریان قطع شود دیسک کاملا در نشیمنگاه می نشیند.

نشیمنگاه‌های سخت جدایی‌ناپذیر از بدنه شیر هستند. تقریباًتمام شیرهای فلزی که ازاین نوع نشیمنگاه استفاده می‌کنند مقدار بسیار کمی نشتی دارند شیرکه معمولاً از نشیمن‌گاه‌های سخت استفاده می‌کنند عبارت‌اند از شیرهای دروازه‌ای (Gate valve) شیرهای کروی (Globe valve) شیرهای یک‌طرفه (Check valve)

 

 

ممکن است شیر یک یا چند نشیمنگاه داشته باشد. در شیر کروی و شیر یک طرفه نوسانی (swing-check valve)، معمولاً یک نشیمنگاه وجود دارد که برای متوقف کردن جریان با استفاده از دیسک به نوعی حالت درزگیری (seal) را به وجود می‌آورد.

در ساختار شیر کشویی یا شیر دروازه ای دونشیمنگاه وجود دارد یکی در قسمت بالای شیر و دیگری در قسمت پایین آن. دیسک شیر کشویی دارای دو سطح نشیمنگاه است که با نشیمنگاه‌های شیر در تماس است و این باعث ایجاد seal شده که جریان را متوقف می‌کند.

 

واشر یا گسکت (Gasket)

گسکتها یا پکینگها آببندهایی مکانیکی هستند که از نشتی سیال از شیر، جلوگیری میکنند.

 

 

درپوش یا بونت (Bonnet)

درپوش قطعه ای از شیرآلات صنعتی است که ساقه و نوارهای آب بندی را در بر گرفته و از بالا روی بدنه شیر قرار می گیرد. از مزایای وجود درپوش، ایجاد امکان دسترسی به اجزای داخلی شیر، به ویژه هنگامی که شیر روی خط نصب شده، می باشد. در بعضی از انواع شیرها، در حالت باز، مجرابند در داخل درپوش جای می گیرد.

این قطعه  به صورت اتصال رزوه‌ای یافلنجی به بدنه متصل می‌شود.برای آب بندی فضای بین درپوش و بدنه از واشراستفاده می شود. برخی ازشیرها به گونه ای طراحی می شوند که درپوش مجزا ندارند که دراصطلاح به آن درپوش یا بونت یکپارچه می گویند.

در شیرهایی که ساقه دارند، روی درپوش سوراخی برای خروج ساقه از آن تعبیه شده است. برای  جلوگیری از نشت سیال از کنار ساقه به بیرون،محلی برای قرارگیری حلقه های آب بندی یا packing ها درنظرگرفته می شود. روی این حلقه ها یک بوش قرار گرفته و نیروی لازم برای محکم کردن و آ ب بندی کامل را روی این حلقه ها اعمال و توزیع می کند.

انواع شیرآلات صنعتی بر اساس سایز

شیرآلات صنعتی به دو دسته ولوهای سیستم متریک و ولوهای سیستم اینچی تقسیم بندی می شوند. ولوهای سیستم اینچی (System Inch) معمولا بر اساس کلاس فشار/دمای کاری (Pressure and temperature ratings) زیر طبق استاندارد ASME B16.34 می باشد:

(150، 300، 600، 900، 1500، 2500) psi

 به اندازه اسمی (قطر اسمی) ولو در سیستم اینچی NPS می گویند.

ولوهای سیستم متریک Metric system (ISO ,DIN ,EN) معمولا برا اساس PN: pressure number (bar) و فشار و حرارت بر اساس استاندارد EN 1092-1: Pressure &temperature rating می باشد. به اندازه اسمی شیرآلات در سیستم متریک DN می گویند.