نگاه کلی به شیر سوزنی Needle Valve
دریچه یا شیر های سوزنی که گاهی اوقات به عنوان شیرهای پیستونی نیز شناخته می شوند، دریچه های تنظیم کننده هستند و مهندسان را قادر می سازند تا جریان و فشار سیال را به خوبی کنترل و تنظیم کنند. دریچه های سوزنی از نظر طراحی شبیه به شیر گلوب هستند و بزرگترین تفاوت آن دیسک سوزنی شکل تیز است. شیر سوزنی دارای یک پورت کوچک و یک پیستون سوزنی شکل است. این چیدمان امکان افزایش یا کاهش بسیار تدریجی در اندازه دهانه را فراهم می‌کند که امکان تنظیم دقیق جریان را فراهم می‌کند، اگرچه معمولاً فقط قادر به نرخ جریان نسبتاً کم است.
دریچه های سوزنی می توانند به صورت دستی یا خودکار عمل کنند. سوپاپ های سوزنی خودکار به یک موتور هیدرولیک یا یک محرک هوا متصل می شوند که به طور خودکار دریچه را باز و بسته می کند. موتور یا محرک موقعیت پیستون را با توجه به تایمرها یا داده های عملکرد خارجی جمع آوری شده هنگام نظارت بر ماشین آلات تنظیم می کند. هر دو دریچه سوزنی به صورت دستی و خودکار کنترل دقیق نرخ جریان را فراهم می کنند.
یکی از ویژگی‌های طراحی اکثر شیرهای سوزنی نشان می‌دهد که تعداد قابل توجهی چرخش لازم است تا حتی مقدار کمی از فضا باز شود. این امکان کنترل تدریجی، دقیق و دقیق بر مقدار مایع/گاز قابل عبور از شیر را فراهم می کند. به‌علاوه، این می‌تواند از آسیب به گیج‌هایی که ممکن است توسط انفجارهای ناگهانی مایع/گاز تحت تأثیر قرار گیرند، جلوگیری کند و به طور کلی امکان کنترل و تنظیم بهتر را فراهم می‌کند.
اصل کار شیر سوزنی Needle Valve Working
دریچه های سوزنی یک روزنه مانند دهانه دریچه را با یک دیسک سوزنی شکل مخروطی باز و بسته می کنند که با چرخش یک چرخ دستی یا با کمک هر مکانیزم کنترل خودکار بالا و پایین می شود. شکل پایین نمای مقطع، طراحی و اجزای شیر سوزنی را نشان می دهد. چرخ دستی (A) به پیستون متصل است که به آن ساقه (F) نیز می گویند. با چرخاندن دسته، پیستون بر اساس رزوه ها (C) به سمت بالا یا پایین حرکت می کند. مهره قفل کننده (B) از باز شدن کامل پیستون جلوگیری می کند. همانطور که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، انتهای نوک تیز مخروطی (I) با نشیمنگاه سوپاپ تماس می گیرد تا دهانه سوپاپ (H) را کاملاً ببندد. اغلب، نشیمنگاه سوپاپ نیز مخروطی است. پیستون سوزنی مانند دریچه در صندلی قرار می گیرد. به دلیل این طراحی منحصر به فرد، یک شیر سوزنی می تواند به طور دقیق و دقیق میزان عبور مایع از شیر را کنترل کند. هنگامی که چرخ دستی در یک جهت چرخانده می شود، پیستون بلند می شود تا دریچه باز شود و مایع از آن عبور کند. هنگامی که چرخ دستی در جهت دیگر چرخانده می شود، پیستون به صندلی نزدیک تر می شود تا سرعت جریان را کاهش دهد یا دریچه را ببندد. گزینه ها و اندازه های مختلفی برای اتصال آن به لوله یا شیلنگ از طریق اتصال پورت (G) در ورودی و خروجی موجود است. کاپوت (D) به محفظه شیر (E) متصل است که می تواند از مواد مختلفی مانند برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته شود.
کاربرد های شیر سوزنی
شیرهای سوزنی اغلب به عنوان دریچه های اندازه گیری استفاده می شوند. دریچه های اندازه گیری برای کنترل جریان بسیار خوب استفاده می شود.
دریچه یا شیر های سوزنی برای کنترل جریان و محافظت از گیج های ظریف در برابر آسیب های ناشی از افزایش فشار ناگهانی مایعات و گازها استفاده می شود.
دریچه یا شیر های سوزنی در سیستم های هیدرولیک کم فشار، پردازش شیمیایی و سایر خدمات گاز و مایع استفاده می شود.
دریچه یا شیرهای سوزنی در کاربردهای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌شوند، به‌ویژه زمانی که جریان ثابت، کالیبره‌شده و کم جریان باید برای مدتی حفظ شود.
از آنجایی که نرخ جریان کم است و برای باز یا بسته شدن کامل میل سوپاپ به چرخش های زیادی نیاز است، دریچه های سوزنی برای برنامه های خاموش کننده ساده استفاده نمی شوند.
دریچه های سوزنی کوچک و ساده اغلب به عنوان دریچه های تخلیه در برنامه های گرمایش آب استفاده می شوند.
یکی از رایج‌ترین مکان‌هایی که برای شیرهای سوزنی استفاده می‌شود، نظارت بر جریان گاز، مانند پروپان، در یک سیستم است.
دریچه‌های سوزنی نیز گاهی در سیستم‌های خلاء استفاده می‌شوند تا یک منبع کنترل شده و در عین حال ثابت گاز را بدون فشار زیاد آزاد کنند.
الزامات انتخاب دریچه سوزنی
هنگام انتخاب یک شیر سوزنی، چهار ویژگی اصلی و/یا الزامات کاربردی باید در نظر گرفته شود:
مواد ساخت و ساز
فشار سیال
اندازه پورت یا روزنه
دمای سیال
مواد ساخت و ساز
مواد محفظه شیر سوزنی با توجه به کاربرد مورد استفاده مشخص می شود. متداول ترین مواد محفظه دریچه ها برنج و فولاد ضد زنگ به دلیل گستره مقاومت شیمیایی آنها هستند، با این حال، مواد دیگری نیز برای کاربردهای خاص در دسترس هستند.
فشار سیال
دریچه های سوزنی مقاوم می توانند فشار حداکثر 4000 تا 5000 psi (275 تا 413 بار) را در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) تحمل کنند. هنگامی که فشارهای بالاتری مورد نیاز است، مانند کاربردهای هیدرولیک فشار بالا، شیرهایی با عملکرد بالا در دسترس هستند که می توانند تا فشار 10000 psi (689 بار) را در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) تحمل کنند. هنگامی که برای کنترل فشار کم نیاز به شیر سوزنی خلاء دارید، طرح‌های ویژه نیز موجود است.
اندازه پورت و روزنه
دریچه های سوزنی در اندازه های پورت و روزنه ای در دسترس هستند. پورت های اتصال نیز می توانند انتهای نر یا ماده باشند. متداول ترین شیرهای سوزنی از 2 تا 12 میلی متر یا 1/8 اینچ تا 2 اینچ است. اطمینان از اندازه پورت و اندازه دهانه صحیح، جریان کارآمد و عملکرد سیستم را با احتمال کمتر سایش و/یا نشتی تضمین می‌کند.
دمای سیال
شیرهای سوزنی برای کاربردهای دمای بالا یا پایین مناسب هستند. برای دماهای شدید باید محفظه سوپاپ و مواد بسته بندی/آب بندی مناسب را مشخص کرد تا اطمینان حاصل شود که شیر سوزنی می تواند الزامات را تحمل کند. دو ماده معمولی آب بندی عبارتند از PTFE (تفلون) برای محدوده دمایی -65 درجه فارنهایت تا 450 درجه فارنهایت (54- تا 232 درجه سانتیگراد) و PEEK (پلی اتر اتر کتون) برای افزایش مقاومت در برابر دما تا 600 درجه فارنهایت. (315 درجه سانتیگراد).
