شیرهای سماوری

در صنعت برای باز و بسته کردن و کنترل جریان سیالات از انواع شیرآلات استفاده می شود. یکی از این شیرآلات, شیر سماوری است. شیر سماوری از قدیمی ترین شیرهای ساخته دست بشر است که امروزه به طور گسترده از ان در صنایع مختلف استفاده می شود. این شیر از نظر عملکرد مشابه شیر توپی می باشد و متشکل از یک استوانه چرخنده است که در جهت عمود بر محور سوراخ شده و با چرخاندن ربع دور از حالت کاملا باز به حالت کاملا بسته تغییر وضعیت میدهد. ظرفیت این شیرها بستگی به قطر و مساحت سطح روزنه شیر دارد و هر چه قدر نسبت این قطر به لوله نزدیک باشد بازده شیر به عنوان یک وسیله کنترل کننده جریان کم خواهد شد. در این مقاله از پیکاتک به بررسی شیر سماوری می پردازیم.

شیر سماوری چیست؟

شیر سماوری نوعی شیر صنعتی است که عضو مسدودکننده جریان به صورت مخروط یا استوانه باشد. ساختمان آن ساده، دارای یک بدنه، یک مجرابند که در آن سوراخی برای عبور سیال تعبیه شده و یک درپوش آب‌بندی (cap) است. این نوع شیر انواع گوناگونی دارد.شیرهای سماوری یا پلاگ ولوها شیرهای ربع‌گردی هستند که دارای حرکت چرخشی بوده و از یک پلاگ (مجرابند) استوانه‌ای یا مخروطی‌شکل برای قطع و وصل جریان استفاده می‌کنند. در حالت باز، مجرای عبوری با جهت جریان در یک راستا قرار دارند و زمانی که پلاگ به اندازه 90 درجه نسبت به حالت باز می‌چرخد، پلاگ جریان را مسدود می‌کند. شیرهای سماوری با مجرابند استوانه ای کاربرد محدودتری نسبت به نوع مخروطی شکل آن دارند. شیر سماوری یا پلاگ ولو در مواقعی که عملکرد سریع مورد نیاز باشد به جای شیرهای دروازه‌ای استفاده شده و هم‌چنین در سرویس‌های دما فشار بالا به کار می‌روند. شیرهای سماوری معمولا مورد استفاده برای حرکت مایعات و گازها می‌باشند اما به ندرت در بعضی موارد هم برای حرکت سوسپانسیون‌های جامد و مایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مشخصات شیر سماوری

پلاگ ولوها معمولا دارای دو مجرا می‌باشند اما بسته به نوع کاربرد می‌توانند سه یا تعداد بیشتری مجرا هم داشته باشند. ساختار شیرهای سماوری ساده بوده و غالبا از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه هستند. معمولا شیرهای سماوری از بدنه، بونت، استم و پلاگ تشکیل شده‌اند. در مدل lubricate یا روان‌کاری شده سیت یا نشیمن‌گاه جزو قسمت درونی شیر می‌باشد. برای پلاگ ولوهای روان‌کاری نشده، یک نشیمن‌گاه غیر فلزی به منظور بهبود وضعیت نشتی شیر استفاده می‌شود. زمانی که پلاگ به صورت مخروطی می‌باشد، استم به انتهای پهن‌تر پلاگ متصل می‌شود. پلاگ ولوها معمولا کلاهک (Bonnet) ندارند، غالبا انتهای پلاگ در مجاورت استم قرار دارد یا این‌که مقداری از آن بیرون قرار می‌گیرد. استم‌ها می‌توانند به صورت یک تکه ساخته شوند و یک میله که تقریبا شکل L مانند دارد به انتهای پلاگ اضافه می‌شود. دیگر انتهای پلاگ معمولا خارج از شیر قرار می‌گیرد اما با مکانیزمی که پلاگ را در شیر نگه می‌دارد.

مزایایی و معایب شیر سماوری 

مزایایی شیر سماوری

از مزیت های شیرهای سماوری می توان به ارزان بودن آنها، باقی ماندن در وضعیت تنظیم شده خود و کنترل نمودن شیر برای اپراتور نام برد. در ادامه به برخی از مزایا این نوع شیرآلات صنعتی اشاره می کنیم :

• طول عمر شیر سماوری نسبت به دیگر شیر های قطع و وصل بیشتر می باشد.
• قیمت شیر سماوری نسبت به شیر توپی با توجه به کاربرد سیالات خاص ارازن تر می باشد.
• سرعت باز و بست در گردش 90درجه نسبت به شیر های دیگر قطع و وصل و صل بیشتر می باشد.
• امکان تزریق مواد آببندی در شیر سماوری برای تجدید آببند کردن امکان پذیر است.
• شیر سماوری نسبت به شیر توپی در دماهای بالا مقاوم تر می باشد.
• شیر سماوری با طراحی ساده و قطعات کمتر تولید می شود که این تعمیر و نگهداری شیر سماوری را راحت تر می کند.
• می تواند در همان وضعيت كه تنظيم مي شود باقي بماند و به راحتی کار کند.
• وضعیت باز و بسته کردن شیر را اپراتور به راحتی می تواند کنترل کند.

معایب شیر سماوری

• نیروی زیادی برای به کار انداختن اکچویتر نیاز دارد، اصطکاک و سایش بالایی ایجاد می‌کند.
• باعث ایجاد افت فشار بیشتر نسیت به سایر شیرها می‌شود
• شیرهای بزرگتر نمی‌توانند به صورت دستی عمل کنند و حتما نیاز به اکچویتر است
• به دلیل وجود مجرای کاهنده افت فشار ایجاد می‌شود

کاربرد شیر سماوری

1. از شیر سماوری برای خطوط گاز و سیستم های تحت فشار Pig Barrell عکس العمل باز و بست سریع می باشد.
2. در برگرفتن طیف وسیعی از فشارهای بالا. از شیر سماوری برای فشارهای خلاء بالا استفاده می شود.
3. با توجه به مدل چند راهی ورودی (چند پورت) پلاگ ولو ها می توان برای انحراف مسیر استفاده کرد.
4. سرویس‌های هوا، گاز و بخار
5. سیستم خطوط لوله گازهای طبیعی
6. استفاده از آن در کاربردهای مربوط به ذغال‌سنگ، سنگ‌های معدنی، گل و لای و فاضلاب
7. خطوط لوله‌های نفتی

انواع شیر سماوری

انواع شیر سماوری به شرح زیر است :

شیرسماوری روانکاری شده

در شیر سماوری روانکاری شده از یک ماده روان کننده استفاده می شود تا اصطکاک کاهش یافته و درزبندی محکمی در پورت ها ایجاد شود. ماده روان کننده نوعا یک روغن پایه (مانند سیلیس آمورف و دودی) است که بین سطح مجرابند و سیت با فشار بالا تزریق می شود و گرانروی (Viscosity) قطعات متحرک را بهبود می بخشد.سازندگان نوعی روان کننده را پیشنهاد می کنند که با سیال انطباق داشته باشد و پس از تعداد مشخصی از چرخه ها (یا پس از هر چرخه در برخی کاربردها)، شیر را مجددا درزبندی کند. به واسطۀ وجود این الزامات نگهداری، شیرهای روغن کاری شده در کارهایی استفاده می شوند که عملیات غیرمستمر دارند. این نوع شیر برای فرایندهایی مناسب است که دارای ذرات نسبتا سایندۀ محلول در مایع باشند (مانند کاربردهای بالادستی، خطوط لوله گاز که به شیرهای کنارگذر (Bypass Valves) نیاز دارند، و شیرهای تخلیه از زیر (Blow-Down Valves) روی جایگاه های شیر و شیرهای کیکر (Kicker Valves). این نوع وسیله مجرابند (پلاگ) عموما دارای سیت فلزی است.

شیرسماوری روانکاری نشده

این شیر دارای یک دیسک مخروطی است که به عنوان گوه عمل کرده و یک غلاف را که از جنس مواد نرم است به حفرۀ بدنه می‌فشارد (غلاف Sleeve اصطکاک بین مکانیزم پلاگ و بدنه را کاهش می دهد). وقتی مقدار تعمیر و نگهداری کمی نیاز است (مانند سرویس های سولفور، فلورید هیدروژن، یا در مواردی که احتمال جامد شدن سیالات و انسداد شیر وجود دارد)، شیرهای روانکاری نشده به نوع روانکاری شده ترجیح داده می شوند. جنبه منفی شیرهای روانکاری نشده این است که به علت استفاده از سیت غیرفلزی فقط برای کاربردهای خاصی به لحاظ دما، فشار و نوع سیال انتقالی (مقاومت شیمیایی) مناسب هستند.سه نوع اصلی شیرهای روانکاری نشده عبارتند از:

1. شیر سماوری کاملا صاف
2. شیر سماوری دارای غلاف Sleeve (آستین) الاستومتری
3. شیر سماوری آسانسوری

شیر سماوری خارج از مرکز

شیر خارج از مرکز دارای یک نیم‌مجرابند است و مزیت اصلی آن برای کاربردهایی است که به نیروی آب بند بیشتر و حداقل اصطکاک در وضعیت های باز تا بسته نیاز دارند. در مقایسه با طراحی هم مرکز، شیرهای خارج از مرکز قابلیت انسدادی بالاتری دارند.کاربردهای معمول این نوع شیرهای سماوری

• در آب های کثیف
• فاضلاب، گل و لای و لجن
• هوا و سرویس های مشابه است که نیاز به مسدودسازی محکم دارند.

شیر سماوری کشویی دوگانه (انسداد و عبور دوگانه)

این پیچیده ترین طرح شیر سماوری است زیرا دارای قطعات متعددی است که امکان اتساع مکانیکی شیر را فراهم می آورد و به آن امکان کارکرد انسداد و عبور دوگانه را می دهد. از این شیرها اغلب استفاده می شود تا از آلودگی محصول در کاربردهایی که نیاز به جداسازی دوگانه ندارند جلوگیری شود. شیر بازشونده (منبسط شونده) از مکانیزمی استفاده می کند که در بین وضعیت باز و بسته می چرخد و هر دو آب بند را از مسیر جریان حفاظت می کند. در هنگام چرخش، بدنه و آب بندها با هم در تماس قرار نمی گیرند و وقتی شیر بسته می شود، قطعات کشویی به سمت سیت (seat) بدنه حرکت می کنند تا مانع از خوردگی یا ساییدگی آب بندها شوند.

شیرسماوری طرح کوتاه و طرح بلند

این شیرها سه طرح متفاوت دارند.

1. نوع طرح الگوی کوتاه دارای ابعاد فشردۀ رودررو و مساحت پورت است که اندازۀ آن بین40%تا60%از نوع فول بور است.
2. الگوی معمولی دارای ابعاد رودرروی درازتر و مساحت پورت است که اندازۀ آن بین 50% تا 70% شیرهای سماوری فول بور می باشد و به گونه ای طراحی شده است که حداقل کاهش جریان را ایجاد کند.
3. طرح فول بور دارای ابعاد رودرروی دراز و یک پورت گِرد (ونتوری) است. این طرح جریان را محدود نمی کند و امکان عملیات های پیگ رانی خط لوله را فراهم می آورد.

شیرهای سماوری دوطرفه

ساده ترین و پرکاربردترین مدل شیرهای سماوری شیرهای دوطرفه هستند که دارای دو حالت می‌باشند:

1. حالت باز که جریان برقرار است
2. حالت بسته که جریان را متوقف می‌کند

هنگام باز بودن مجراها، سیال اجازه ورود و خروج را دارد. پلاگ‌ها در این نوع از شیرهای سماوری فقط یک مسیر برای عبور سیال دارند و پورت‌ها معمولا در دو انتهای شیر قرار می‌گیرند. به این نوع شیرهای سماوری شیرهای ربع گرد گفته می‌شود.هم‌چنین شیرهای سماوری می‌توانند تعداد بیشتری مجرا (پورت) داشته باشند. در شیرهای سماوری سه‌راهه، جریان می‌تواند از مجرای اول هم به مجرای دوم و هم به مجرای سوم هدایت شود. شیرهای سماوری سه‌راهه هم‌چنین می‌توانند جریان را بین پورت‌های 1و 2، 2 و 3، 1 و 3 جابه‌جا کنند و حتی بین تمام پورت‌ها ارتباط برقرار کنند.  

ساختار شیر سماوری

ساختمان اینگونه شیرها بسیار ساده و دارای یک بدنه و پلاگ با اشکال مختلف و معمولا مخروط ناقص می باشد که در آن یک سوراخ جهت عبور سیال تعبیه شده و با یک کلاهک آب بندی می شود . در بعضی از این نوع شیرها آب بندی بوسیله گرافیت که از سر پلاگ تزریق می شود انجام شده که سبب روانکاری و گردش مناسب تر پلاگ نیز می شود. این نوع شیرها معمولا به صورت دو راهه یا سه راهه بوده و با چرخش 45 درجه خود(Quarter-Turn valve) باعث باز و بست جریان می شوند و به طور گسترده ای در صنایع بهداشتی و صنعتی کم فشار، به ویژه خطوط لوله نفت، پروسه های شیمیایی و نیروگاه های برق و حتی در سیستم های خلاء یافت می شوند. آنها به نحو کارآمدی می توانند گاز و سوخت مایع و جریان با دماهای بالارا( مانند آب تغذیه دیگ بخار، میعانات گازی و جریان های مشابه ) کنترل کنند. همچنین این نوع شیرها با طراحی خاص می توانند برای تنظیم جریان مایع حاوی جامدات معلق (دوغاب) نیز استفاده شوند.

شیرهای سماوری چه زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند ؟

• شیرهای سماوری ربع‌گرد پرکاربردترین نوع پلاگ ولوها هستند و با یک چرخش 45 درجه‌ای دستی شیر باز یا بسته می‌شود.
• آن ‌ها از لحاظ اقتصادی قیمت به‌صرفه‌ای داشته و معمولاً برای جریان‌های با فشار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• این شیرها میتوانند برای عبور جریان مایعات و گازها مورد استفاده قرار بگیرند.
• مهم‌ترین موضوع در انتخاب‌شان نوع سیال عبوری ما باشد.
• زمانی که شیرهای سماوری به صورت مطلوبی روانکاری شده باشند،میتوانند سیالات ساینده و سنگین را در خطوط لوله عبور دهند و هم‌چنین در جریان‌های آلوده در صنایع هم کاربرد دارند..

لینک های مرتبط :

شیر کنترلی چیست؟