شیر

شیر ها ابزاری هستند که در صنعت با توجه به مو قعیت 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 ایجاد اندکی مقاومت صورت می پذیرد. در برخی مواقع نوع بخصوصی از شیر ها که به طور اتوماتیِک باز و بسته می شوند و از بروز اتفاقات جلوگیری می کنند در صنعت بکار می روند.

نام انگلیسی: Check valve

همان طور که از اسم آن برمی آید از باز پس زدن جریان در یک لوله جلوگیری می نماید وبه عبارت دیگر سیال فقط از یک طرف آن می تواند وارد شود و زمانی که در یک مسیر قرار دارد جریان سیال از طریق برعکس آن غیر ممکن است. در سایر شیرها محل ورود سیال به شیر مطرح نیست ومی تواند از دو طرف آن باشد. لیکن در اینجا فقط سیال از یک طرف شیرمی تواند وارد شود به همین علت اگر در محلی قراردارد و می خواهیم جریان را درمسیر مخالف عادی خود عبور دهیم بایستی این شیر را برعکس نمائیم ویا اینکه داخل آنرا در آوریم که در این صورت حالت شیر یک طرفه را از دست خواهد داد. شیرهای یک طرفه در دو طرح اساسی بنام شیر یک طرفه لولایی(Swing check valve) و شیریک طرفه فشاری (Lift check valve) ساخته می شود که در زیر به توضیح آنها می پردازیم.

نام انگلیسی: Swing check valve

این شیر که مصرف بیشتری دارد دارای بدنه ودرپوش می باشد که درون آن دیسکی که ممکن است یکی یا دوتایی باشد بوسیله پین مخصوصی به بدنه لولا شده وآویزان می باشد. البته در نوع دو تایی آن این پین بین دو دیسک قرار دارد. جریان سیال درموقع ورود دیسک را به طرف مسیر خود بلند کرده وازاطراف آن عبورمی کند و درموقع قطع جریان دسیک به نشیمنگاه چسبیده واجازه برگشت به سیال را نمی دهد.

نام انگلیسی: one way Spherical Valve

ین نوع شیریک طرفه در دو نوع کره ای افقی وعمودی وجود دارد. در نوع عمودی مسیر جریان مستقیم است واین شیر بیشتر در جاهائیکه قطع جریان به صورت فوری لازم باشد بکار می رود. نحوه کار این نوع شیر بدین صورت است که مسیر سیال ورودی یک کره را در داخل سیال معلق نگهداشته و سیال از اطراف آن به طرف دیگر می رود و وقتی که جریان سیال برعکس شود کره مورد نظر در نشیمنگاه خود نشسته که مانع از عبور سیال به طرف ورودی می شود. یکی از مزایای این نوع شیر یک طرفه استفاده ازآنها در سیالاتی که ویسکوزیته آنها بسیار زیاد است می باشد.

نام انگلیسی: One-way pressure valve

در این نوع شیر یک طرفه جریان سیال باعث بازشدن شیر شده وبرگشت جریان باعث بسته شدن شیر می گردد. از انواع شیرهای یک طرفه فشاری می توان شیر یک طرفه پیستونی وشیر یک طرفه کروی را نام برد.

نام انگلیسی: One-way piston valve

در شیر یک طرفه پیستونی از نظرشکل داخلی شبیه شیرفلکه ای می باشد که جریان باعث فشار پیستون به طرف بالا وانتقال جریان شده که جهت عکس آن پیستون به طرف پائین آمده ومانع از برگشت سیال به طرف ورودی می شود. این نوع شیر به همراه شیر ساچمه ای وزاویه دار جهت جلوگیری از پدیده لرزش در اثر فشار در مسیر خطوط لوله برده می شود.

نام انگلیسی: Linear Valves

نا مگذاری این شیرها به این دلیل است که عامل کنترل جریان در داخل شیر به صورت خطی بالا یا پایین حرکت می کند، بر خلاف شیرهای چرخشی که عامل کنترل به واسطه چرخش خود، جریان را کنترل می کند .این نوع شیرها به چند دسته کلی تقسم می شوند که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد.

نام انگلیسی: Globe valve

این نوع شیر دارای زائده ای است که با چرخش دسته، به طرف بالا و پایین حرکت کرده و مسیر عبور جریان را باز و بسته می کند. این شیرها در محل هایی استفاده می شوند که نیاز به باز و بسته کردن جریان به طور دائم وجود دارد. این شیرها افت فشار زیادی را در مسیر جریان ایجاد می کنند، به همین دلیل توصیه شده که در جاهایی که افت فشار مطلوب نیست از این شیرها استفاده نشود. تنها چند دور با نیروی نسبتاً کم لازم است که شیر را از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته تبدیل کند. اما در شیرهای بزرگ برای چرخاندن احتیاج به نیروی بیشتری متناسب با ظرفیت شیر وجود دارد.

نام انگلیسی: Gate valve

ین شیرها به دلیل طراحی و ساخت آسان آن و عدم نیاز به تکنولوژی پیشرفته برای ساخت، یکی از پرکاربردترین شیرها هستند. این شیرها در حالت باز، آشفتگی کمی را در مسیر ایجاد کرده و همچنین افت فشار ایجادی آنها قابل توجه نیست. این شیرها در مکانهایی استفاده می شود که از شیر به ندرت استفاده شده و در صورت نیاز بتوان جریان را کاملاً مسدود کرد. از این نوع شیرها نمی توان در مسیرهایی که نیاز به کنترل دقیق است استفاده کرد زیرا ساختار شیر اجازه کنترل دقیق را به ما نمی دهد. مزیت عمده این شیرها این است که در حالت کاملاً باز افت فشار کمی ایجاد کرده و در حالت کاملاً بسته به خوبی می تواند از عبور جریان جلوگیری کند. از معایب این شیرها می توان از استعداد آنها برای ایجاد لرزش در مسیر جریان را نام برد؛ همچنین در وضعیت های اظطراری نمی توان عمل باز و بسته کردن را به سرعت انجام داد. برای شیرهای بزرگ در صورت عدم وجود سیستمهای هیدرولیکی نیروی زیادی برای تنظیم جریان لازم است. انواع مختلفی از شیرهای کشویی وجود دارد.

نام انگلیسی: Angle valve

شیرهای زاویه ای زیرمجموعه شیرهای کروی به شمار می روند و به همان صورت کار می کنند. تنها تفاوت آنها این است که در شیرهای زاویه ای مسیر خروجی سیال با ورودی، زاوی های می سازد که متناسب با نیاز ممکن است ۹۰ درجه، کوچکتر و یا بزرگتر باشد. هدف اصلی از بکار بردن شیرهای زاوی های، حذف زانویی و خم ها از مسیر جریان است.

نام انگلیسی: Diaphragm valve

همانگونه که در شکل های پایین دیده می شود این شیر دارای قسمت دیافراگم مانند و متحرکی است که با حرکت به طرف بالا و پایین می توان مسیر جریان را باز وبسته کند. این نوع از شیرها در مکان هایی استفاده می شود که هدف، کنترل یک سیال خورنده باشد. دلیل این امر آن است که می توان دیافراگم شیر را طوری طراحی کرد که سیال با هیچ یک از قطعات مکانیکی شیر تماس پیدا نکند. از کاربردهای دیگر این شیرها برای سیالاتی است که دارای ذرات ریز معلق زیادی است.

نام انگلیسی: Pinch valve

این نوع از شیرها دارای قسمت انعطاف پذیری شبیه به یک لوله پلاستیکی است که با فشردن این لوله، مسیر جریان کنترل می شود. شیرهای پینچ از نظر طراحی و ساخت آسانترین نوع شیرها و همچنین از نظر قیمت، جزء ارزانترین آنها محسوب می گردند. کاربرد وسیع آنها در آزمایشگاه ها برای کنترل جریان سیال و در صنعت برای کنترل جریانهایی با ذرات معلق زیاد است . استفاده دیگر این شیرها در مکانهایی است که خورندگی و یا آلودگی سیال می تواند مشکل ساز باشد. از مزایای این شیرها کم بودن افت فشار آن است که به واسطه طراحی ساده آن مزیت مهمی محسوب می شود. از جمله صنایعی که از این نوع شیرها استفاده می کنند می توان به صنایعی اشاره کرد که با پسابهای غلیظ ارتباط دارند، مانند صنایع تصفیه فاضلاب، کاغذسازی، معدن و …

نام انگلیسی: Rotary valve

از متداول ترین شیرهای صنعتی می توان شیر های چرخشی را نام برد که عبارتند از :

نام انگلیسی: Ball valve

اساس کار این نوع شیرها مطابق شیرهای Plug است و تنها تفاوت آنها این است که در Plug از یک استوانه سوراخدار برای تنظیم جریان استفاده می شود ولی در Ball از یک گلوله سوراخ داراین کار انجام می شود. در اینجا نیز با چرخش ۹۰ درجه می توان شیر را از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته تبدیل کرد. از مزایای عمده این نوع شیر علاوه بر سریع بودن، این است که اولاً نیاز به روغن کاری ندارد و ثانیاً به خوبی می تواند از نشت سیال جلوگیری کند . نکته آخر باعث شده که از این نوع شیرها در مواردی همچون گازرسانی که نیاز به ضریب اطمینان بالا برای جلوگیری از نشتی است استفاده فراوان شود.

نام انگلیسی: Butterfly valve

انواع متنوعی از این شیرها در صنایع مختلف استفاده می شود، از شیرهای معمولی گرفته تا شیرهایی که قادر به تحمل فشارهای بسیار بالا می باشند. به طور کلی شیرهای پروانه ای دارای اندازه های بزرگتر ازmm 50) 2 in) هستند. عدم ساخت شیرهای کوچکتر به این دلیل است که پره داخل شیر قسمت زیادی از فضای شیر را اشغال می کند و برای شیرهای کوچکتر ظرفیت شیر بسیار پایین می آید. در حالت کاملاً باز شیرهای پروانه ای آشفتگی کمی را در سیال به وجود می آورند و به همین دلیل افت فشار شیر در این حالت قابل چشم پوشی است. شیرهای پروانه ای در مقایسه با دیگر شیرهای هم قیمت دارای ظرفیت بالاتری هستند. این افزایش ظرفیت در اندازه های بالاتر از ۱۲ in به طرز چشمگیری افزایش می یابد.

نام انگلیسی: Plug valve

شیرهای استوانه ای احتمالاً قدیمی ترین نوع شیرهای ساخت بشر می باشند. شیری که قرنها پیش توسط انسانها ساخته شده بود متشکل از یک استوانه چرخنده می باشد که در جهت عمود بر محور سوراخ شده و با چرخاندن ربع دور از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته تغییر وضعیت می دهد. شیرهای استوانه ای امروزی با کمی تغییر در ظاهر دقیقاً به همان صورت کار می کنند فقط به جای استوانه چوبی از یک استوانه فلزی استفاده می شود. این نوع از شیرها افت فشار کمی را در مسیر جریان ایجاد می کنند و عیب عمده آنها این است که قادر به تنظیم دقیق جریان نیستند و تنها برای باز و بسته کردن مسیر جریان از آنها استفاده می شود. مهمترین مزیت این شیرها را در سرعت عمل آنها برای باز و بسته کردن جریان می توان خلاصه کرد. امروزه انواع بسیار متنوعی از این نوع شیرها طراحی شده و در صنایع مختلف استفاده می شود.

نام انگلیسی: Blending valve

در بسیاری از مواقع نیاز به آمیختن سیالات با نسبتهای مختلف داریم، به این منظور شیرهایی ساخته شده که توانایی کنترل دو و یا چند سیال مجزا و سپس ترکیب آنها را داشته باشند. برای تقریب ذهن در این مورد می توان به شیرهای دوش حمام که کنترل دبی آب سرد و گرم را در اختیار ما قرار می دهند اشاره کرد. شیرهایی که در صنایع استفاده می شود را از نظر ساختار می توان به دو گروه کلی تقسیم کرد: شیرهای خطی (Linear) و شیرهای چرخشی .(Rotary) علاوه بر این شیرها، طراحی هایی هم برای شیرهای خاص شده که این نوع شیرها کاربرد عمومی ندارند، بلکه فقط در مکانهای ویژه از آنها استفاده می شود.

نام انگلیسی: Control valve

همانطور که از اسم آن بر می آید جهت کنترل جریان سیال در مسیر عبور آن قرار داده می شود. این شیر به طور اتوماتیک ومعمولا با فشار هوا کار می کند (در موقع لزوم می توان آنرا با دست باز و بسته نمود و بدیهی است که در این حالت دیگر شیر کنترل نخواهد بود وفقط یک شیر معمولی است). این شیر با توجه به موقعیت محل و اینکه چه چیزی را بایستی کنترل کند بطور اتوماتیک باز و بسته می شود ودر حقیقت با توجه به عامل دیگری که می بایست کنترل شود و مداوم با شیر کنترل در رابطه است، محل شیر صورت می گیرد. به طور مثال اگر قرار باشد فشار را کنترل کند از محل دیگری که فشارش مورد نظر است به طور مداوم با شیر ارتباط برقرار است و با تغییر فشارآن محل شیر بازتر و یا بسته تر می شود تا فشارلازم در آن محل ثابت بماند. معمولا این شیر برای کنترل فشار، دبی و یا سطح مایع در یک ظرف مورد استفاده قرار می گیرد ونسبت به تغییرات آنها نیز باز وبسته می گردد. از این شیر نمونه های مختلفی وجود دارد که از لحاظ عملکرد یکی می باشند و فقط از لحاظ ساختمان با یکدیگر تفاوت دارند. دو نمونه از شیرهای کنترل که با هوا کار می کنند عبارتند از: شیرهایی که با قطع جریان هوا بسته می شود و شیرهایی که با قطع جریان هوا باز می شود.

نام انگلیسی: Flow control valve

این نوع از شیرها برای اصلاح به واسطه تغییر در شدت جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد. تنوع این شیرها بسیار زیاد می باشد.

نام انگلیسی: on-off valve

این نوع شیرها برای باز و بسته کردن یکباره مسیر جریان بکار می رود. جریان را به آسانی در این شیرها نمی توان کنترل کرد، زیرا فقط در دو وضعیت باز وبسته می توانند عمل کنند.

نام انگلیسی: Tow stage shutoff valve

این نوع از شیرها دارای سه وضعیت باز، نیمه باز و بسته هستند و برای کنترل جریان آزادی عمل بیشتری نسبت به شیرها قطع و وصلی در اختیار ما قرار می دهند.

نام انگلیسی: Diversion valve

این نوع از شیرها برای ایجاد انحراف در مسیر جریان مورد استفاده قرار می گیرند که معروفترین آنها شیرهای سه راهی است، اما شیرهای ۴راهی و ۵ راهی هم برای کاربردهای خاص ساخته شده اند.

نام انگلیسی: Safety valve

این شیرها معمولاً برای جلوگیری از وقوع انفجار بر روی دستگاه های تحت فشار کار گذاشته می شود. یکی از این نوع شیرها بر روی آبگرمکن های منازل استفاده می شود.