شیر کشویی 1 اینچ کلاس 600 فورج مارک اسمیت

معرفی شیرهای کشویی (Gate valve)

شیرهای کشویی، شیرهایی هستند که برای قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. یا به طور کامل باز هستند و یا کاملاً بسته می باشند. دیسک شیرهای کشویی در زمانی که شیر کاملاً باز است از مسیر خارج می شوند و در بونت شیر قرار می گیرند.

در واقع در gate valve ها ، در زمان باز بودن، سیال از مسیری عبور می­کند که از نظر سایز و ابعاد با سایز خط یکسان می باشد. لازم به ذکر است که اگر از این مدل شیر، برای تنظیم جریان استفاده شود، به دلیل آنکه هنگامیکه جریان به دیسک شیر برخورد می­کند ارتعاشات درون دیسک شروع شده و علاوه بر آن باعث ایجاد سایش و فرسایش درون دیسک می شود. بنابراین هرگز نباید از شیرهای کشویی برای تنظیم جریان استفاده کرد. در این مدل از شیر باید دقت کرد که چه در زمان نگه داری در انبار و چه در زمان بسته بودن شیر برو روی خط، هرگز نباید شیر در وضعیت نزدیک به حالت بسته باشد.

هر شیر کشویی از پنج قسمت عمده تشکیل شده است:

• سرفلکه (Handwheel): باز و بسته کردن این مدل از شیر­ها اکثراً از طریق سر فلکه و یا Handwheel انجام می شود. استفاده از اکت­های بادی و برقی بر روی این مدل از شیر­ها رایج نمی باشد.
• بدنه (Body): بدنه قسمتی از شیر است که به سایر اقلام و تجهیزات وصل می شود. این اتصال عموماً از طریق نوع فلنچ، دنده و یا جوش می­باشد.
• بونت (Bonnet): قسمتی از شیر است که قسمت های متحرک شیر درون آن قرار دارند و به بدنه عموماً از طریق پیچ وصل می شود.
• تریم (Trim): به مجموعه دیسک، استم، و سیت رینگ های (Seat Ring) یک شیر کشویی، Trim آن شیر می­گویند.

در شکل زیر قسمت­های مختلف شیر­های کشویی نمایش داده شده است.

• محور ولو (Stem): استم در شیر کشویی وظیفه جابجا کردن دیسک درون شیر را دارا می باشد. در واقع عاملی است که گشتاور وارد آمده بر HandWheel و یا دسته را به دیسک منتقل می کتد و عامل حرکت آن به بالا و پایین می شود.

شیرهای کشویی از نظر نوع استم (Steam ) به دو دسته Rising Stem و Non Rising Stem تقسیم بندی می شوند.

درحالت Rising Stem، استم شیر در حالتی که شیر باز است به بالای دسته یا همان Hand Wheel می رود. این مدل از شیر­های کشویی را در نقشه P&ID و در Certificate ها با اسم OS&Y(Outside Screw and Yoke) مشخص می کنند.

اما در حالت Non Rising، حرکت به سمت بالا از استم مشاهده نمی­شود. در واقع در این حالت دیسک با استفاده از دنده های روی استم، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. عمدتاً از شیر­های Rising Stem استفاده می شود چون باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم می باشد. علاوه بر آن به دلیل آنکه در حالت Non Rising دنده­های استم در معرض سیال قرار دارد بنابراین در معرض خوردگی، سایش و حرارت است که منجر به خرابی زود هنگام آن می­شود.

لازم به ذکر است که متخصص طراحی پایپینگ اگر از شیر کشویی Rising Stem استفاده می کند باید فضای مورد نیاز بالای شیر برای بیرون زدن استم را در نظر بگیرد.

به طور کلی از مزیت های شیر های کشویی می توان به افت فشار کم، ظرفیت بالا (ضریب جریان Cv بالا) و میزان فرسایش کم اشاره کرد.

شیر­های کشویی از نظر نوع سیت و دیسک به چند دسته کلی تقسیم می­شوند:

• موازی (Parallel Gate Valve)
• گوه­ای (Wedge Gate Valve)
• گیوتینی (Knife Gate Valve)
• کانال دار (Conduit Gate Valve)

شیر کشویی موازی:

در حالت موازی، دو دیسک به صورت کاملاً موازی با یکدیگر می باشند. در این مدل دیسک، فشار در حالتی که دیسک در پایین ترین نقطه خود قرار دارد کمک می کند تا دیسک به سیت در سمت خروجی فشرده شود که باعث آب بندی بهتر می شود. مشهود است که هر چه فشار سیال بیشتر باشد، آب بندی در طرف خروجی بهتر است و از آن سو اگر فشار در سمت ورود کم شود، آب بندی دیسک با مشکل روبرو می شود. در بعضی از مدل­های موازی در واقع دیسک از دو صفحه موازی تشکیل شده است که از وسط توسط فنر به حامل وصل شده اند. وجود فنر باعث شده که در دماهای بالا و در مواقعی که اختلاف دمای پایین دست و بالا دست جریان زیاد می باشد اختلالی برای عملکرد دیسک به وجود نیاید. علاوه بر این مزیت، شیرهای کشویی با دیسک موازی برای سیالات با ذرات معلق (دوغ آبی) بسیار مناسب تر از مدل گوه ای می باشند.

شیر کشویی گوه ای:

پرکاربردترین نوع از شیر کشویی، مدل گوه ای می باشد. این مدل از شیر به اصطلاح” Self Seating” است. در این حالت دیواره دیسک عمود بر مسیر عبور جریان سیال نیست و با صفحه عمود بر مسیر جریان سیال زاویه می­سازد. در واقع لبه پایینی این مدل از دیسک­ها به شکل یک گوه است و کاملاً صاف نمی باشد. در این مدل از شیر­ها با توجه به شکل ظاهری دیسک، میزان سایش و فرسایش مابین دیسک و نشیمنگاه بسیار کم می باشد. همانطور که پیش­تر نیز اشاره شد، در مدل موازی در فشار­های پایین آب بندی مناسبی مابین دیسک و سیت وجود ندارد اما در مدل گوه ای ، هم در فشار پایین وهم در فشار بالا، آب بندی مناسبی وجود دارد.

در شیر­های کشویی گوه ای، هنگامی که سیالات با ذرات معلق از مسیر عبور کرده اند ممکن است در هنگام بسته شدن این ذرات سطح روی سیت را بپوشانند و مانع از بسته شدن کامل دیسک شوند که باعث عدم آب بندی کامل می شود. لذا این مدل از شیرآلات با دیسک گوه­ای برای سیالات با ذرات معلق مناسب نمی باشند.

شیر های کشویی گوه ای با توجه به شکل ظاهری دیسک به کار رفته در آن ها به سه دسته مختلف زیر تقسیم می شوند.

• لبه صلب (Solid Wedge)

رایج ترین و پرکاربرد ترین نوع لبه دیسک در شیرهای کشویی نوع صلب می­باشد که از سادگی و قدرت بالایی برخوردار است. شیری با این نوع از لبه تقریباً در هر حالت و موقعیتی می­تواند به خط وصل شود و همچنین و تقریباً برای هر نوع مایعی به کار می­رود. این نوع از لبه در واقع ساختمانی یک تکه دارد. لبه صلب برای جریان های توربلانس بسیار مناسب می باشد.

• لبه منعطف (Flexible Wedge)

در واقع این مدل از لبه شیر، تنها در مرکز دیسک به صورت صلب است و در سطوح خارجی تر و سطح تماس با سیت به صورت منعطف می باشد. در واقع یک دیسک یک تیکه می باشد که در محیط اطراف آن قسمت تو خالی وجود دارد که به منظور بهبود عملکرد دیسک در مواقعی که زاویه­ای بین سیت و دیسک به وجود می آید درست شده است.

• لبه شکاف دار (Split Edge)

اسم دیگر این مدل از لبه دیسک دوبل است. این مدل، آب بندی بهتری در مقایسه با دیسک های صلب دارد. در واقع این مدل از دیسک قابلیت خود تنظیمی دارد و و خودش را با دو طرف سیت هم تراز می کند. در زمانی که شیر در حالت باز قرار دارد و دیسک بالا می باشد، دو تکه مختلف گوه با استفاده از فنر­های موجود در آن به یکدیگر نزدیک می شوند، در زمانیکه شیر در حالت بسته شدن است و دیسک به سمت پایین در حرکت می باشد، بدون هیچگونه تماس با سیت تا انتها می رود. سپس در آخرین نقاط از کورس حرکتی خود، مکانیزم جداکننده دو سمت دیسک عمل می کند و سبب جدا شدن دو قسمت از یکدیگر و چسبیدن آن­ها به سیت می شود. لازم است اشاره شود که این نوع از شیر­ها در واقع یک مدل خاص هستند و از قیمت­ آن­ها نیز بالا می باشد و کمتر در بازار فروش شیرآلات یافت می شوند.

به صورت عمومی در سیستم های طراحی پایپینگ پیشنهاد می شود که شیر های کشویی با قطر نامی کمتر از “2، به صورت لبه صلب باشند و بزرگتر از آن به صورت لبه منعطف باشند. از لبه شکاف دار بیشتر برای سیستم­های بخاری استفاده می شود که در آن ها نمی­توان از شیرهای کشویی با دیسک مواز ی استفاده کرد.