نگاه کلی به شیر دروازه ای Gate Valve
معرفی دریچه دروازه ای
دریچه یا شیر های دروازه ای برای قطع جریان سیال با قرار دادن یک دروازه یا گوه مستطیلی در مسیر سیال جاری استفاده می شود. دریچه های دروازه ای به فضای بسیار کمی در امتداد محور لوله نیاز دارند و به سختی جریان سیال را زمانی که دروازه کاملاً باز می شود محدود می کند و شیرهای دروازه را قادر می سازد جریان مستقیم را با افت فشار بسیار کمی ارائه دهند. شیرهای دروازه ای بیشتر با قطر لوله های بزرگتر (از 2 اینچ تا بزرگترین خطوط لوله) استفاده می شوند زیرا ساخت آنها نسبت به انواع دیگر شیرها در اندازه های بزرگ، پیچیدگی کمتری دارند. با این حال، اخیراً، اندازه‌های بزرگتر به دلیل محدودیت‌های فضایی که تحت آن نصب می‌شوند، با شیرهای پروانه‌ای تکمیل شده‌اند. شیر دروازه، همانطور که در سمت راست نشان داده شده است، به طور کلی از یک دیسک دروازه مانند تشکیل شده است که توسط یک ساقه پیچ و چرخ دستی فعال می شود که در زوایای قائم به جریان بالا و پایین حرکت می کند. در حالت بسته، دیسک روی دو وجه قرار می گیرد تا جریان را قطع کند. برای حفظ مایع در خط لوله، غده ای در نظر گرفته شده است که با نوعی بسته بندی برای مقاومت در برابر نشت عرضه می شود.
اصل کار شیر دروازه ای
شیرهای دروازه از سه جزء اصلی تشکیل شده اند: بدنه، کاپوت و تریم. بدنه به طور کلی با اتصالات فلنجی، پیچی یا جوشی به لوله کشی متصل می شود. کاپوت، حاوی قطعات متحرک، معمولاً با پیچ و مهره به بدنه متصل می شود تا امکان تمیز کردن و نگهداری را فراهم کند. تریم سوپاپ شامل میل، دروازه، گوه یا دیسک و حلقه های نشیمنگاه است. مکانیسم عملیات اصلی بسیار ساده است. هنگامی که چرخ دستی چرخانده می شود، ساقه را می چرخاند که از طریق نخ ها به حرکت عمودی دروازه تبدیل می شود. آنها به عنوان شیرهای چند چرخشی در نظر گرفته می شوند زیرا برای باز و بسته شدن کامل شیر بیش از یک چرخش 360 درجه طول می کشد. هنگامی که دروازه از مسیر جریان برداشته می شود، شیر باز می شود و هنگامی که به حالت بسته خود باز می گردد، سوراخ را آب بندی می کند و در نتیجه شیر کاملا بسته می شود.
طراحی عضو دریچه
بسته عضو بسته، که گاهی اوقات به عنوان دروازه نیز شناخته می شود، در طرح ها و فناوری های مختلفی برای تولید آب بندی موثر برای کاربردهای مختلف وجود دارد. معمولا دو نوع از اعضای بسته کننده شیر دروازه وجود دارد که دارای انواع بیشتری هستند. شیر دروازه موازی – از یک دروازه صاف بین دو صندلی موازی استفاده کنید.
دروازه موازی معمولی دروازه از طریق کانال دروازه چاقو شیر دریچه گوه ای – از دروازه شیبدار کمی ناهماهنگ بین صندلی های شیبدار استفاده کنید. گوه مخروطی جامد تقسیم گوه گوه انعطاف پذیر
شیر دروازه موازی
ولو یا شیر دروازه موازی دارای یک دروازه موازی مانند عضو بسته هستند. این عضو بسته ممکن است از یک دیسک منفرد یا دیسک های دوقلو با مکانیزم پخش کننده در بین آنها تشکیل شده باشد. نیرویی که دیسک را بر روی صندلی فشار می دهد توسط فشار سیال بر روی یک دیسک شناور یا یک صندلی شناور کنترل می شود. از آنجایی که دیسک روی سطح صندلی می لغزد، شیرهای دروازه موازی نیز قادر به جابجایی مایعاتی هستند که مواد جامد را به حالت تعلیق حمل می کنند.
دریچه دروازه موازی معمولی
در یک شیر دروازه کشویی موازی معمولی، عضو بسته از دو دیسک با فنرها در بین آنها تشکیل شده است. وظایف این فنرها حفظ اتصالات بالادست و پایین دست در تماس لغزشی و بهبود بار نشستن در فشارهای کم سیال است. دیسک‌ها در یک چشم تسمه به گونه‌ای حمل می‌شوند که از پخش شدن نامحدود آنها هنگام حرکت به موقعیت سوپاپ کاملاً باز جلوگیری می‌کند. مزایای ارائه شده توسط این ساخت و ساز شامل صرفه جویی در ساخت و ساز نیست، بلکه کاهش تلاش عملیاتی و هزینه نگهداری کمتر است. تنها عیب آن افزایش جزئی افت فشار در سراسر شیر است.
دریچه دروازه از طریق کانال
شیر یا ولو دروازه ای از طریق مجرا، دریچه های یک واحدی هستند که دارای یک سوراخ اندازه سوراخ هستند که در شکل سمت راست نشان داده شده است. در حالت باز، سوراخ اندازه سوراخ با دو حلقه صندلی تراز می شود تا جریانی صاف با کمترین تلاطم ایجاد کند. این طراحی خاص حداقل افت فشار را بر روی سیستم امکان پذیر می کند و برای حمل و نقل نفت خام و مایعات گاز طبیعی (NGL) عالی است. صندلی های سوپاپ تمیز می مانند، با این حال، حفره دیسک می تواند مواد خارجی را جذب کند. بنابراین، حفره معمولاً دارای یک پلاگین داخلی برای اهداف تعمیر و نگهداری تخلیه مواد خارجی انباشته شده است. این شیرها در خطوط لوله استفاده می شود که در آن خوک ها از طریق لوله ها برای تمیز کردن رسوبات یا زباله های ساخته شده انجام می شوند. کاربردهای معمول شیرهای مجرای شامل آب رودخانه کثیف با مواد جامد معلق یا آب با لجن یا زباله است.
دریچه دروازه چاقو
شیر یا ولو دروازه ای چاقویی نوع خاصی از شیر دروازه ای موازی هستند و برای کنترل سیستم هایی با محتوای جامدات معلق بالا طراحی شده اند. دریچه های دروازه چاقویی به ویژه برای جابجایی دوغاب، چسبناک، خورنده و مواد ساینده مفید هستند. این دریچه توانایی خود در رسیدگی به این مایعات را مدیون دیسک لبه چاقویی است که قادر به برش مواد فیبری است و عدم وجود حفره بدنه دریچه. دیسک به صورت راهنماهای جانبی حرکت می کند و با گیره هایی در پایین به صندلی فشار می آورد. اگر به درجه بالایی از سفتی سیال نیاز باشد، شیر ممکن است با یک مهر و موم صندلی O-ring نیز ارائه شود. این شیرها در کاغذ و خمیر، مواد معدنی و فلزات، کارخانه های فولاد، نیروگاه های حرارتی و صنایع شیمیایی/پتروشیمی کاربرد دارند. دریچه دروازه چاقویی در مقایسه با سایر شیرهای دروازه دارای طول رو به رو کوتاه است. در نتیجه یک شیر دروازه ای چاقویی در مقایسه با سایر شیرهای دروازه سبک وزن است.
شیر دروازه ای یا شیر کشویی کجا استفاده می شود؟
در پایپینگ یا لوله کشی صنعتی، شیرهای دروازه ای اغلب در شرایطی که حداقل افت فشار و یک مسیر آزاد برای عبور جریان مدنظر باشد مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی که شیر کشویی کاملاً باز است، هیچ مانعی در مسیر جریان وجود نداشته و میزان افت جریان بسیار ناچیز می شود. این خصوصیت گیت ولو استفاده از تمیز کننده لوله (Pipe-Clining pig) را امکان پذیر می کند. شیر دروازه ای یک شیر با عملکرد چرخشی است. به این معنی که عملکرد شیر با استفاده از یک ساقه (Stem) رزوه ای انجام می شود. از آنجا که این نوع شیر باید چندین بار بچرخد تا از حالت باز به حالت بسته برود، عملکرد کندی دارد که به همین خاطر از اثرات ضربه قوچ در خط لوله نیز جلوگیری خواهد کرد.
از شیرهای دروازه ای می توان برای رنج وسیعی از سیالات عبوری استفاده نمود. برای مثال آب آشامیدنی ، فاضلاب و مایعات خنثی و همچنین گازها در این دسته بندی قرار می گیرند.
مزایا و خصوصیت های شیر دروازه ای یا کشویی
این شیرها از نوع شیرهای حرکت خطی یا Linear هستند که با حرکت یک دیسک در داخل شیر به سمت بالا و پایین، باعث بسته شدن و باز شدن شیر می شود. این شیر به علت طراحی و پروسه آسان ساخت و عدم نیاز به فناوری پیشرفته برای تولید یکی از پر کاربردترین انواع ولوها یا شیرآلات صنعتی محسوب می شود.
نکات حائز اهمیت در زمان نصب شیر دروازه ای یا شیر کشویی
در زمان نصب شیر کشویی مدفون دقت داشته باشید که حتما دریچه بسته باشد تا اجسام خارجی به داخل شیر وارد نشده و شیر آسیب نبیند. همچنین کلیه پیچهایی که در تماس با خاک قرار گرفته اند، بایستی به وسیله لفاف پلی اتیلن یا رنگ مناسب پوشانده شوند. علاوه بر موارد قبلی لازم است دقت کافی به عمل آید که محفظه شیر به گونه ای نصب شود که هیچ نیروی اضافی حاصل از وزن محفظه یا بار ترافیکی به شیر وارد نشود.
در مورد گیت ولو هایی که داخل ترانشه یا حوضچه قرار می گیرند شیر و اتصالات آن بایستی بر روی زمین نرم قرار داده شود تا به آن تنش وارد نشود. علاوه بر این شیر دروازه ای باید به گونه ای نصب شود که باز و بسته کردن شیر به وسیله آچار از بیرون مقدور باشد. همچنین ابعاد حوضچه باید به گونه ای باشد که کلیه قطعات داخلی شیر را بتوان به آسانی از آن خارج نمود.
تقسیم بندی انواع شیر کشویی یا شیر دروازه ای از لحاظ نحوه عملکرد
الف)شیر دروازه ای با محور متحرک
در این نوع شیر، در زمان چرخاندن فلکه، به صورت همزمان محور و کشو به حرکت در می آیند. همچنین محور در قسمت مجاور فلکه پیچ می شود و قسمت پیچ شده در بوش محور قرار می گیرد. در این حالت پیچ های محور و پیچ های بوش به یکدیگر درگیر می شوند. در شیر کشویی با محور متحرک فلکه شیر با بوش محور به صورت یکپارچه ساخته می شود و با چرخش فلکه، بوش محور نیز گردش می نماید.
در شیرهای کشویی انتهای محور با کشو به صورت یک تکه ساخته می شود. به نحوی که در زمان چرخش فلکه، کشوی شیر به همراه محور به سمت بالا و پایین می رود. بنابراین در زمانی که شیر باز باشد قسمت رزوه شده آن قابل مشاهده بوده و امکان تشخیص باز یا بسته بودن شیر را به ناظر می دهد.
ب) شیر دروازه ای با محور ثابت
در شیرهای کشویی محور در بخش بالایی پیچ می شود و فلکه یا هندویل آن به صورت یک تکه با محور ساخته می شود. مزیت این مدل ضربه نخوردن قسمت رزوه شده شیر به دلیل قرار گرفتن در بدنه می باشد.
گیت ولو ها بر اساس روش آببندی در دسته های زیر تقسیم می شوند:
آببندی فلز به فلز گوه ای شکل (مرسوم ترین نوع شیر کشویی)
زبانه لاستیکی ( از انواع پر مصرف در شبکه ها و خطوط آب و فاضلاب)
آببندی فلز به فلز موازی (مناسب برای محل هایی که مواد معلق شن و ماسه زیاد باشد)
چاقویی (مناسب برای سامانه های فاضلاب)
شيرهاي كشويي با سامانه آببندي فلز به فلز گوه ای
اين شيرها به دليل آسان بودن نصب به صورت مدفون و با ابعاد تا قطر 300 ميليمتر، بيشتر در شبكه ها مورد اسـتفاده قرار مي گيرند. نقطه ضعف اصلي اين شيرها آسيب پذيري شديد در مقابل اجسام سخت موجود در جریان سیال مانند شن و ماسه است.
شیرهای کشویی زبانه لاستیکی
اين شيرها نسبت به شيرهاي با سامانه آببندي فلز به فلز گوهاي شكل مزاياي بيشتري دارند چون اولا تاثير اجسام سخت داخل
خط لوله بر روي سامانه آببندي كننده بسيار كمتر است ثانيا حفرهاي در كف شير وجود ندارد تا اجـسامي در آن رسـوب پيـدا كـرده و
مشكلزا شود. شكل 2-2 نمونهاي از اين شير را نشان ميدهد
شيرهاي كشويي با سامانه آببندي فلز به فلز موازي
ديسك اين شيرها از يك صفحه تخت تشكيل يافته است كه سوراخي معادل قطر اسمي شير در آن وجود دارد . در شـرايط تمـام باز اين سوراخ در مقابل سوراخهاي ورودي و خروجي بدنه شير قرار ميگيرد و مقطع عبور كامل را به وجود ميآورد و در شرايط بسته
شدن ديسك شير حركت مي كند تا قسمت بدون سوراخ شير مقطع عبور آب را قطع كند.
در اين شيرها عمل آب بنـدي اصـلي توسـط نشيمن هاي واقع در بدنه شير انجام مي شود. اين نشيمن ها به دو صورت طراحي مي شوند يكي به صورت متحـرك بـدين معنـي كـه فشار آب باعث فشرده شدن نشيمن آببندي به سطح ديسك مي شود و دوم به صورتي كه درپشت نشيمن هاي آببندي كننده فنرهايي تعبيه ميشود تا فشار ثابتي را به صورت دايم به سطح ديسك وارد كنند و عمل آببندي انجام شود.
موارد استفاده
در اين نوع شيرها چـون ديـسك شير به هيچ عنوان حالت لقي نداشته و در تمام مسير حركت خود با نشيمنهاي آببنـدي كننـده در تمـاس اسـت، بنـابراين سـيال را مي توان با سرعتهاي زياد از اين نوع شير عبور داد. این شيرها در سامانه هاي عادي مورد استفاده ندارند زيرا ابعاد بزرگ، وزن زياد و قيمت بالايي دارند ولي در شـرايطي كـه اجـسام خارجي در خط لوله زياد يا سرعت عبور آب بسيار بالا باشد، مورد استفاده قرار ميگيرند.
شیرهای کشویی چاقویی
همانطور که قبلا گفته شد، د اين شيرهای دروازه ای چاقویی، جزو شيرهاي اصلي سامانه هاي فاضلاب هستند كه در آنها ديسك از جنس فولاد ضد زنگ سـاخته مي شود و لبه پاييني آن نسبتا تيز ميباشد تا بتواند اجسام اليافي شكل را قطع كند. شکل زیر انواع مختلف گیت ولو های چاقویی را نمایش می دهد.
نحوه نصب گیت ولو
شیرهای دروازه ای در خط لوله ها به سه شکل زیر نصب می شوند:
- سوکتی
- رزوه ای
- فلنجی
مهم ترین نکته در هنگام خرید شیر دروازه ای در نظر داشتن نحوه نصب آن در خط لوله است.
معمولا شیر دروازه ای در خط لوله های پلی اتیلن یا PVC به صورت سوکتی نصب می شود.
همچنین در خط لوله ساختمان ها معمولا گیت ولو را به صورت رزوه ای نصب می کنند و
در خط لوله های بلند نفت و گاز از اتصال فلنجی بهره می برند.
تعمیر و نگهداری شیر دروازه ای
مهم ترین قسمت سرویس شیر دروازه ای روغن کاری آن است.
ذکر این نکته حائز اهمیت است که معمولا برای شیرهای دروازه ای یک مسیر کنارگذر یا بای پس (Bypass) در نظر می گیرند که
در هنگام تعمیرات از این مسیر استفاده شود.
همچنین در زمان شروع به کار گیت ولوها با استفاده از مسیر بای پس و عبور سیال از آن اختلاف فشار دو سمت شیر کنترل می شود؛
اما نکات مهم در تعمیر و نگهداری گیت ولوها عبارتند از:
- هنگامی که شیر قابلیت کار کردن ندارد:
- در صورتی که اختلاف فشار دو سمت شیر زیاد باشد اجزای داخلی آن آسیب دیده و تعمیرات اساسی نیاز است.
- احتمال آسیب دیدن قطعات آب بند نیز وجود دارد.
- در دو سمت شیر نشتی وجود دارد:
- احتمال خرابی قطعات آب بند بسیار زیاد است.
- می تواند مشکل در انحراف پیدا کردن یا کج شدن دیسک نیز باشد.
- نشتی از پایین شاسی یا نشیمن شیر است:
- در این موارد معمولا شاسی شیر بر اساس لرزش یا ضربات وارده ترک برداشته است.
- احتمال خرابی قطعات مربوط به باز و بسته کردن شیر نیز وجود دارد.
متریال یا جنس شیر دروازه ای یا کشویی
شیرهای دروازه ای یکی از متنوع ترین انواع شیراز نظر جنس می باشند. متداول ترین جنس شیرهای کشویی شامل چدن خاکستری، چدن نشکن، برنج یا برنز، پی وی سی و پلی اتیلن می باشد.
مزایای اصلی این شیرهای دروازه ای عبارتند از
- نگهداری و جداسازی آسان
- مناسب به عنوان شیر انسداد
- دو طرفه
- کم هزینه
- استفاده در سیالات چسبناک و مخلوط جامد و مایع
- موجود در اندازه های بزرگ
- ضد آتش (وقتی با ورقه های فلزی استفاده شود.)
معایب شیرهای دروازه ای
- کندی و آهستگی در زمان باز و بسته شدن
- محدودیت استفاده در هنگامی که فشار سیال پایین است.
- فرسایش و سائیدگی سیت و دیسک
- کنترل ضعیف جریان
- تعمیر دشوار
شیر دروازه ای Gate Valve در مقایسه با شیر توپی Ball valve
تفاوت بین شیر دروازه ای و شیر توپی چیست؟ اگرچه این دو شیر عملکرد مشابهی داشته یعنی می توانند جریانات سیال خط لوله را باز و بسته کنند، اما تفاوت های اندکی نیز دارند:
- شیرهای توپی دارای اِستم (ساقه) و توپ هستند که برای انسداد گذرگاه مایعات به صورت افقی می چرخند. در عوض شیرهای دروازه ای با استفاده از یک گوه (که یک دروازه مستطیلی یا گرد است) و یک سیت، گذرگاه را می بندند.
- شیرهای توپی در قسمت هایی استفاده می شود که نیاز به انسداد محکم، بدون افت فشار باشد در حالیکه شیر دروازه ای کمی افت فشار ایجاد می کند.
- شیر دروازه ای متعلق به خانواده شیرهای “باز/بسته” بوده در حالیکه شیر توپی به خانواده شیرهای “ربع گرد یا یک چهارم” تعلق دارد.
- شیر توپی مهر و موم بسیار محکمی داشته و نسبت به شیر دروازه ای در معرض نشت کمتری قرار دارد.
- عمر شیرهای توپی در مقایسه با گیت ولو بیشتر بوده و میزان خرابی آنها کمتر است.
- استفاده از شیرهای توپی آسانتر بوده اما گرانتر نیز هستند.
شیر دروازه ای Gate Valve در مقایسه با شیر کروی Globe valve
تفاوت بین شیر دروازه ای و شیر کروی چیست؟ از شیر دروازه ای برای تعدیل (کاهش) و تنظیم جریانات سیال استفاده نمی شود، زیرا سرعت زیاد مایع در صورتی که شیر نیمه باز یا نیمه بسته باشد، به گوه و سیت آسیب می رساند. همچنین از آنها برای عملیات سریع باز و بسته کردن نیز استفاده نمی شود. از این رو برای کنترل و تنظیم مایعات و عملیات مکرر باز/ بسته شدن، باید از شیرهای کروی استفاده کرد.
قیمت شیر دروازه ای
در ساخت گیت ولوها از آلیاژها ومتریال های مختلفی استفاده می شود.همچنین شرکتهای زیادی نیز اقدام به تولید وعرضه آنها به بازار نموده اند.ینابراین جنس متریال وبرند این شیرها در قیمت آنها موثر هستند.از دیگر عوامل موثر در قیمت سایز وطرح های متفاوتی است که این شیرآلات صنعتی دارند که موجب می شود هر شیر برای کاربری خاصی مناسب باشد.بنابراین پیشنهاد می شود تا برای تهیه وخرید شیر دروازه ای متناسب با نیاز خود حتما از افراد متخصص و با تجربه مشاوره بگیرید. در همین راستا گروه رولمان صنعت مشاوره های کامل ودقیقی به شما ارائه خواهد داد.
