شير آلات صنعتي و کاربرد آنها

انواع شير هاي صنعتي و کاربرد آنها

شير ها ابزاری هستند که در صنعت با توجه به موقعيت و نحوه عمل آنها مورد استفاده قرار می گيرند. مهمترين استفاده آنها قطع يا ايجاد جريان سيال در درون لوله می باشد .يک شير ايده ال آن است که سيال را با کمترين مقاومت و ايجاد کمترين افت فشار از خود عبور دهد و به بيان ديگر در وقت لازم از عبور سيال به هر صورت از داخل خود جلوگيری کند.

گاهی اوقات برای تنظيم جريان سيال نيز مورد استفاده قرار می گيرند که اين عمل با تغيير مسير حرکت و با اندکی مقاومت صورت می پذيرد در برخی مواقع نوع بخصوصی از شير ها که به طور اتوماتيِک باز و بسته می شو.ند و از بروز اتفاقات جلوگيری می کنند در صنعت بکار می روند.
شير ها انواع مختلف و موارد استفاده متنوعی دارند که در اين مطلب به معرفی آنها و نحوه کارکرد آنها بپردازیم

شير دروازه اي Gate Valve

عمل اصلي اين شير در حقيقت قطع کامل و يا ايجاد ارتباط بين دو جريان سيال مي باشد. اين بدان معناست که اين نوع شيرها بايستي کاملا بسته و در واقع بصورت نيمه باز نمي توان از آنها استفاده کرد. همينطور که از نام اين شير مشخص است به کمک دروازه اي که در مسير حرکت سيال قابل تغيير مکان دادن مي باشد عمل مي نمايد که در اين دروازه به صورت عمودي در مسير جريان حرکت کرده و در مورد لزوم جريان را قطع ويا بر قرار مي کند.

اين شير خود خود در نمونه هاي مختلف و با اندازه هاي مختلف موجود مي باشد. در مورد اين نوع شيرها ذكر اين نكته لازم است كه همگي داراي اجزاي يكسان مي باشند كه با توجه به مدلهاي مختلف از نظر نوع شركت سازنده با يكديگر تفاوت جزئي دارند ولي نكته اي را كه بايستي بدان توجه نمود اين است كه بطور كلي تمامي شيرها داراي مكانيزم يكسان بوده و فقط از لحاظ ساختماني با يكديگر تفاوت دارند.

شير توپي Ball Valve

از نظر كار شير كم و بيش مانند شير دروازه اي بوده ليكن به جاي صفحه اي كه در مسير جريان سيال بود، اين عمل بوسيله جسم كروي شكل كه دروسط آن مجرائي موجود است انجام مي گيرد.

در وقت باز بودن مجراي مذكور در مسير حركت سيال واقع مي گردد ودر وقت بسته بودن طرف ديگر جسم محل عبور سيال را مسدود مي نمايد. اين شير از نظر ساختمان آسانتر و از نظر قيمت ارزانتر از نمونه هاي ديگر شيرها مي باشد.

اين نوع شيرها كاربرد زيادي در صنعت دارند وبراي كنترل بسياري از سيالات مانند گازها و روغن مورد استفاده قرار مي گيرند. ولي بيشتر در سر راه لوله هاي هوا، گاز، موادخورنده وپودر خشك قرار مي گيرند. اين شير كمتر درمحل خود محكم مي شود و افت فشاركمي ايجاد مي نمايد و به راحتي قابل تعمير مي باشد. برخلاف شير دروازه اي كه وقتي نيمه بازاست سيال به صورت مستقيم حركت مي كند در اين حالت اگر شير نيمه باز باشد حركت سيال به صورت مستقيم نيست.

شير مجرابند/ سماوري plug valve

اين شير براي كنترل مناسب نيست و بايد در حالت بسته ويا كاملا باز باشد. ساختمان آن ساده و داراي يك بدنه و يك پلاگ توپي كه در آن سوراخي براي عبور سيال تعبيه شده و يك كلاهك آب بندي مي باشد.
پلاگ را به اشكال مختلف مي سازند. و معمولترين آن به صورت مخروط ناقص ساخته شده كه با چرخاندن آن در بدنه سوراخ آن روبروي لوله قرار گرفته و جريان سيال ازآن عبورمي كند . اين نوع شير داراي انواع گوناگوني بوده وممكن است سه راهه و چهارراهه آنها براي انتخاب مسير جريان وجود داشته باشد.
در بعضي از شيرهاي سماوري آب بندي پلاگ با بدنه بوسيله نوعي خمير گرافيت انجام مي گيرداين خميراز سر پلاگ تزريق شده و بوسيله پيچي كه روي آن بسته مي شود خمير بداخل شيارهايي كه روي پلاگ تعبيه شده نفوذ كرده و بصورت فيلمي از خميرها بي بدنه وپلاگ قرار مي گيرد. اين عمل علاوه برآب بندي كردن باعث روان چرخيدن پلاگ شده وازسائيدگي ونيز فساد تدريجي پلاگ و بدنه جلوگيري مي كند.

شير ساچمه اي

اين نوع شير بخصوص در محلهايي كه لوله هاي مسيرجريان كوچك هستند و لازم است دبي تحت تنظيم و كنترل باشد مورد استفاده قرارمي گيرند. مسير حركت سيال در داخل شير بطور مستقيم نيست و شايد به همين علت مقاومت بيشتري در مقابل جريان از خود نشان مي دهد كه خود باعث تنظيم جريان مي گردد.
اين شير طوري طراحي شده كه باعث تغيير جهت جريان سيال كه از شير عبور مي كند مي شود ودر حقيقت حركت يك ديسك كه در مسير جريان واقع مي شود عمل باز و بسته نمودن (يا نيمه بازو نيمه بسته بودن) را انجام مي دهد. در اين نوع شير چون بندآور و نشيمنگاه آن طوري طراحي شده كه بطور سريع روي هم قرار مي گيرند، بنابراين وسيله مناسبي است براي جريانهاي كه مرتب باز وبسته مي شوند.

علاوه بر اين هرگاه لازم باشد فشار سيال را در طول مسير كم كنند از شير ساچمه اي استفاده می كنند. درشير ساچمه اي مسير سيال به اندازه ٩٠ درجه انحراف پيدا كرده و سپس با يك انحراف ٩٠ درجه اي ديگر در مسير خود جريان مي يابد كه اين انحراف باعث افت فشار مي گردد. نوع زاويه اي آن نيزدرجاهايي كه بعلت كمبود فضا نمي توان از زانويي استفاده كرد كاربرد دارد.

شير يك طرفه Check valve

همان طور كه از اسم آن برمي آيد این نوع از شیرها از باز پس زدن جريان در يك لوله جلوگيري مي نمايد و به عبارت ديگر سيال فقط از يك طرف آن مي تواند وارد شود و زماني كه در يك مسير قرار دارد جريان سيال از طريق برعكس آن غير ممكن است. (در ساير شيرها محل ورود سيال به شير مطرح نيست و مي تواند از دو طرف آن باشد. ليكن در اينجا فقط سيال از يك طرف شيرمي تواند وارد شود) به همين علت اگر در محلي قراردارد و مي خواهيم جريان را درمسيرمخالف عادي خود عبور دهيم بايستي اين شير را برعكس نمائيم و يا اينكه داخل آنرا درآوريم كه در اين صورت حالت شيريك طرفه را از دست خواهد داد.

شيرهاي يك طرفه در دو طرح اساسي بنام شيريك طرفه لولايي و شيريك طرفه فشاري ساخته مي شود كه در زير به توضيح آنها مي پردازیم:

شيريك طرفه لولايي

اين شير كه مصرف بيشتري دارد داراي بدنه و درپوش مي باشد كه درون آن ديسكي كه ممكن است يكي يا دوتايي باشد بوسيله پين مخصوصي به بدنه لولا شده وآويزان مي باشد. البته در نوع دو تايي آن اين پين بين دو ديسك قرار دارد. جريان سيال درموقع ورود ديسك را به طرف مسير خود بلند كرده واز اطراف آن عبور ميكند و درموقع قطع جريان دسيك به نشيمنگاه چسبيده و اجازه برگشت به سيال را نمي دهد.

شير يك طرفه فشاري

در اين نوع شير يك طرفه جريان سيال باعث بازشدن شير شده و برگشت جريان باعث بسته شدن شير مي گردد. از انواع شيرهاي يك طرفه فشاري مي توان شير يك طرفه پيستوني و شير يك طرفه كروي را نام برد.

شير يك طرفه پيستوني

در شير يك طرفه پيستوني از نظرشكل داخلي شبيه شير فلكه اي مي باشد كه جريان باعث فشار پيستون به طرف بالا و انتقال جريان شده كه جهت عكس آن پيستون به طرف پائين آمده و مانع از برگشت سيال به طرف ورودي مي شود. اين نوع شير به همراه شير ساچمه اي و زاويه دار جهت جلوگيري از پديده لرزش در اثر فشار در مسير خطوط لوله برده مي شود.

شير يك طرفه كره اي

اين نوع شيريك طرفه در دو نوع كره اي افقي و عمودي وجود دارد. در نوع عمودي مسير جريان مستقيم است و اين شير بيشتر در جاهائي كه قطع جريان به صورت فوري لازم باشد بكار مي رود. نحوه كار اين نوع شيربدين صورت است كه مسير سيال ورودي يك كره را در داخل سيال معلق نگهداشته و سيال از اطراف آن به طرف ديگر مي رود و وقتي كه جريان سيال برعكس شود كره مورد نظر در نشيمنگاه خود نشسته كه مانع از عبور سيال به طرف ورودي مي شود. يكي از مزاياي اين نوع شير يك طرفه استفاده ازآنها در سيالاتي كه ويسكوزيته آنها بسيار زياد است می باشد.

شير پروانه اي Butterfly valve

يكي ديگر از انواع شيردستي شير پروانه اي است كه داراي ساختماني ساده و بهترين نوع شير براي جريانهاي زياد است. بندآور آن به صورت صفحه دايره اي شكل است كه از بالا يه ساقه و دسته شيرمتصل است و از پائين بوسيله يك پاشنه به بدنه وصل شده است. بطوريكه بند آور مي تواند حول اين پاشنه حركت كرده و جريان سيال را قطع و يا ازشير عبور دهد. موقعي كه بند آور موازي جريان قرار مي گيرد حداكثر مقدار سيال از شير عبور مي كند. بهره برداري از شيرهاي پروانه اي بزرگ بوسيله نيروي برق واستفاده از چرخ دنده ها ويا هيدروليك صورت مي گيرد.

با توجه به اينكه بيشترين جريان دراين نوع شيرها زماني مي افتد كه بندآور حالت ٩٠ درجه نسبت به جريان ها داشته باشد لازم است كه بدانيم در زواياي مختلفي كه بند آور با جريان مي سازد مقدار جريان عبوري از شير چه مقدار خواهد بود.

شير ايمني Safety valve

همانطور كه از نام اين شير بر مي آيد جهت ايمن ساختن لوله ها ودستگاههاي داراي فشار بكار مي رود و داراي انواع و اقسام گوناگوني بوده ومي توان گفت كه متنوع ترين نوع شيرها از نوع شير ايمني هستند. اين شير قابل تنظيم بوده و با توجه به فشار جاري سيال داخل آن تنظيم مي گردند. بدان معني كه هرگاه فشار جريان بيش از فشار تنظيمي بر روي شير باشد شير به صورت اتوماتيك جريان را قطع مي كند و از طرف ديگر اگر فشار جريان كمتر از حداقل فشار تنطيمي برروي شير باشد باز هم جريان را قطع خواهد كرد. به همين علت در مسير عبور سيالي كه تغييرات فشار ناگهاني در آن محتمل است از وجود اين شير استفاده مي گردد.

مدلهاي مختلفي از اين شير موجود است ليكن همگي از نظرعمل تقريبًا مشابه يكديگرند و به هرحال با توجه به يك فشار تنظيم شده برروي آنها جريان را قطع مي كنند. ونه ديگر اين شير را مي توان طوري تنظيم كرد كه به طور اتوماتيك در موقع لزوم باز شود.

نوع ديگري از شيرهاي ايمني نيز موجود است كه به آنها Safety relief valve می گویند. این شير برخلاف نمونه بالا با توجه به شرايط تنظيمي بر روي آن و موقعيت سيال در وقت لازم بازمي شود و جريان را تغييرمي دهد و يا به عبارت ساده تراز فشارلوله مي كاهد.

شير كنترل Control valve

همانطور كه از اسم آن بر مي آيد جهت كنترل جريان سيال درمسير عبورآن قرار داده مي شود. اين شير به طور اتوماتيك ومعمولا با فشار هوا كار مي كند(در موقع لزوم مي توان آنرا با دست بازوبسته نمود و بديهي است كه در اين حالت ديگر شير كنترل نخواهد بود و فقط يك شير معمولي است). اين شير با توجه به موقعيت محل واينكه چه چيزي را بايستي كنترل كند بطور اتوماتيك باز وبسته مي شود و در حقيقت با توجه به عامل ديگري كه مي بايست كنترل شود ومداوم با شير كنترل در رابطه است، محل شير صورت مي گيرد. به طور مثال اگر قرار باشد فشار را كنترل كند از محل ديگري كه فشارش مورد نظر است به طور مداوم با شير ارتباط برقرار است و باتغيير فشارآن محل شير بازتر و يا بسته تر مي شود تا فشارلازم در آن محل ثابت بماند.

معمولا اين شير براي كنترل فشار، دبي و يا سطح مايع در يك ظرف مورد استفاده قرار مي گيرد و نسبت به تغييرات آنها نيز باز وبسته مي گردد. از اين شير نمونه هاي مختلفي وجود دارد كه از لحاظ عملكرد يكي مي باشند و فقط از لحاظ ساختمان با يكديگر تفاوت دارند.

دو نمونه از شيرهاي كنترل كه با هوا كار مي كنند عبارتند از:
• شيرهايي كه با قطع جريان هوا بسته مي شود
• شيرهايي كه با قطع جريان هوا باز مي شود

شير محدود كننده جريان Chock valve

از اين نوع شير جهت كنترل مقدار جريان استفاده مي گردد كه جريان وقتي به آن مي رسدبستگي به اينكه شير از چه نوع محدود كننده اي باشد كم مي شود ومقدار آن نيز طي محاسباتي قابل تعويض يا تنظيم است. شيرهاي محدود كننده به دو نوع ثابت و قابل تنظيم تقسيم مي شود.

محدود كننده هاي ثابت به اين صورت هستند كه در آن عامل محدود كننده با توجه به سايز محاسبه شده داخل بدنه شير قرار مي گيرد و درمسير جريان قرار گرفته و جريان از داخل آن عبور مي كند ولي محدود كننده هاي قابل تنظيم كه خود داراي گونه هاي مختلفي هستند داراي عامل محدود كننده قابل تنظيم بر روي عددهاي محاسبه شده هستند كه فرق اين دو با هم در اين است كه اگر بخواهيم شماره عامل محدود كننده را در شيرهاي محدود كننده كم يا زياد كنيم بايستي حتما شير را ببنديم و جريان را قطع كنيم كه اين خود باعث وقفه در امر توليد خواهد شد ولي درگونه هاي قابل تنظيم بدون قطع جريان عامل محدود كننده را كه به دسته وصل است روي عدد مورد نظرنگاه مي داريم.