نحوه انتخاب شیر فلکه:
با توجه به پیشرفت صنایع و تقاضای بالا برای شیر فلکه، کارخانجات سازنده شیر فلکه افزایش پیدا کردند و تلاش تولیدکنندگان شیر فلکه برای مرغوب ساختن جنس و کاهش قیمت شیر فلکه باعث شده است تا شیرآلات صنعتی مختلفی طراحی و ساخته شود و در نتیجه انتخاب نوع شیر فلکه برای کاربرد خاصی نیازمند مطالعات بیشتری می باشد و برای انتخاب شیر فلکه مورد نظر باید عواملی از جمله عوامل زیر را در نظر گرفت.
کار شیر فلکه (Function Requirement):
ابتدا باید به این نکته توجه کنیم که شیر فلکه برای چه کاری می بایست به کار برود. با این معلومات تقریبا 1/5 راه را برای انتخاب شیر فلکه مناسب پیموده ایم، زیرا هر طبقه از شیر فلکه ها برای کار مخصوصی بکار می روند.
چنانچه سرویس بازو بسته شدن کامل باشد از شیر فلکه های زیر می باید استفاده کرد.
شیر دروازه ای یا کشویی - Gate valve
شیر سماوری - Plug valve
شیر کره ای - Ball valve
چنانچه شیر فلکه ای برای تنظیم جریان سیال لازم باشد، شیر فلکه های زیر مناسب خواهند بود.
شیر ساچمه یا شیر کروی - Globe valve
شیر زاویه ای - Angle valve
شیر سوزنی - Needle valve
شیر پروانه ای - Butterfly valve
شیر دیافراگمی - Diaphragm valve
برای جلوگیری از برگشت سیال شیر فلکه های مناسب عبارتند از:
شیر یک طرفه - Check valve
جهت تنظیم فشار سیال و ایمن نمودن مسیر از شیر فلکه های ذیل استفاده می شود:
شیر ایمنی - valve Safety
شیر تخلیه فشار - valve Relief
تعریف شیر کشویی :
شیرفلکه های کشویی بیشتر در محل هایی به کار می روند که بخواهند جریان سیال را به طور کامل بسته یا باز نمایند. از خواص این شیرفلکه ها کم بودن افت فشار در طول شیرفلکه می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرفلکه ها به کار می رود. هنگامی که کشو یا بندآور (gate) کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچ مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ولی اگر کشو به پایین ترین محل خود هدایت شده باشد در نتیجه سیال بعلت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید. در لوله کشی ها اغلب لوله و شیرفلکه به هم پیوسته اند(بوسیله جوشکاری یا بوسیله پیچ)ولی به طور کلی اتصال شیرفلکه و لوله بوسیله فلنچ و پیچ و مهره انجام گردیده و برای جلوگیری از نشتی بین لوله فلنج شیر لائی آب بندی یا Gasket گذارده می شود.
شیرفلکه کشویی یک شیر مسدود کننده است که برای دو حالت باز یا بسته مناسب می باشد. این شیرفلکه دارای نشیمنگاه است که زبانه شیرفلکه روی آن می نشیند و مسیر عبور سیال را سد می کند. شیر کشویی را می توان به صورت دستی از طریق فلکه یا آچار مخصوص (در صورت نصب در یک محفظه) و یا به وسیله یک محور (در صورت نصب در زیر زمین) باز و بسته کرد. باز و بسته کردن شیرفلکه به صورت خودکار از طریق مکانیزم نیز مخصوص امکان پذیر است و جهت استاندارد بستن شیرفلکه، موافق جهت عقربه های ساعت است.
ساختمان ساقه (stem):
ساقه میله بلند و باریکی است که از یک طرف به فلکه دست (hand wheel) و ازطرف دیگر به کشویی (gate) متصل می باشد .
ساقه متصل به کشوی شیرفلکه از جعبه ای به نام (stuffing boxx) عبور می کند .
دو نوع gate valve وجود دارد:
۱) نوع اول که به نام موازی معروف است بر اساس استفاده از یک دیسک تخت دروازه ای که در بین دو نشیمنگاه موازی قرار گرفته تشکیل گردیده است.(جریان بالادست وجریان پائین دست) این شیرفلکه ها همچنین دارای یک لبه تیزی در قسمت پائین خود می باشند که این لبه تیز برای برش و از بین بردن ذرات جامد ورودی به شیرفلکه می باشد.
مزیت مهم این قبیل شیرفلکه اینست که این شیرفلکه ها علاوه بر بکار رفتن برای valve seat های نامتقارن ، می توانند برای valve seat های زاویه ای نیز بکار روند.
۲) نوع دیگر ازgate valve ها بنام gate valve های با gate گوه ای شکل می باشند.
دراین نوع از شیرفلکه ها از دو seat مورب ویک gate مورب استفاده می گردد.(به منظور امکان بسته شدن در حالت shut off)
همان طور که می دانیم ساقه کشو را بالا و پایین می برد و بدین ترتیب مقدار باز و بسته کردن شیرفلکه را کنترل می کند. فراموش نکنیم که در شیر کشویی جهت حرکت سیال کاملا مستقیم بوده و در صورتی که شیرفلکه کاملا باز باشد کشو از مسیر جریان خارج شده و افت فاشر به حداقل می رسد همچنین تلاطم جریان بسیار کم است.
شیر کشویی چدنی وسیله ای برای تنظیم عبور سیال می باشد و شیرفلکه های کشویی چدنی را به دو دسته می توان تقسیم کرد:
شیر کشویی چدنی با زبانه فلزی.
شیر کشویی چدنی با زبانه لاستیکی.
گستره کاربرد شیر کشویی چدنی با زبانه لاستیکی:
عمر کاری بسیار طولانی و عدم رسوبگیری از مهمترین مزایای این شیرفلکه ها می باشد. قطع و وصل جریان در تامین آب، تصفیه خانه ها، فاضلاب، آبیاری، سدها، موتور خانه ها، نیرو گاه ها و غیره. مورد استفاده برای سیالاتی چون آب آشامیدنی، فاضلاب، روغن، هوای فشرده،سیالات غیر اسیدی ،و غیره تا دمای C °۷۰.
این شیرفلکه ها عموما از از اجزا زیر تشکیل شده اند:
۱- میله انتقال حرکت (میل فلکه یا استم) در دو نوع درجا و بالا رونده
۲- زبانه با وجوه یکپارچه و یا مجزا
۳- نشیمنگاه زبانه فلزی یا نشیمنگاه زبانه الاستومری
۴- نشیمنگاه بدنه فلزی یا نشیمنگاه الاستومری بدنه
۵- متعلقات از آلیاژهای آهن یا مس
۶- فلنج های انتهایی
گستره اقطار و فشارهای اسمی:
شیرفلکه ها کشویی چدنی با اقطار اسمی (دی ان – DN) به صورت ذیل هستند: (اعداد به میلی متر میباشد)
۵۰ میلیمتر ۶۵ میلیمتر ۸۰ میلیمتر و ۱۰۰ ، ۱۲۵ ، ۱۵۰ ، ۲۰۰ ، ۲۵۰ ، ۳۰۰ ، ۴۰۰ ، ۵۰۰
توجه:
قطر اسمی عددی است صحیح نزدیک به قطر داخلی برحسب میلیمتر و فشار اسمی عددی است است نزدیک به فشار کار بر حسب بار.
مجرای کنار گذر:
تحت شرایط خاصی در نظر گرفتن لوله کنار گذر برای شیرهای کشویی با قطر اسمی ۲۰۰ و بزرگتر ممکن است لازم باشد.
آب بندی میل فلکه:
آب بندی میل فلکه می تواند با استفاده از محفظه نخ گرافیتی گلند واشر یا آب بندی تزریقی یا واشرهای حلقوی و یا آب بند های تحت فشار به عمل آید و جنس آب بند همیشه باید مناسب درجه حرارت و فشار کار باشد.
زبانه:
در مورد شیرفلکه هایی که طبق این استاندارد تولید می گردند طراحی زبانه در اختیار سازنده می باشد. انواع زیر به عنوان مثال ذکر می گردند:
۱- با نشیمنگاه گوه ای
۲- با نشیمنگاه موازی وبا وسیله آب بندی
۳- با نشیمنگاه موازی وبدون وسیله آب بندی
۴- با نشیمنگاه ارتجاعی
مواد اولیه:
طرز کار شیر کشویی:
شیرفلکه های ساخته شده طبق این استاندارد بوسیله فلکه دستی مستقیما یا از طریق چرخ دنده و یا بوسیله موتور محرک عمل می نمایند. استفاده از چرخ دنده ویا موتور محرک باید مطابق استاندارد مربوطه باشد.
شیرفلکه باید باگردانیدن فلکه در جهت عقربه ساعت بسته و در جهت خلاف آن باز گردد.
علامت گذاری شیرفلکه:
کلیه شیرفلکه های ساخته شده بر طبق این استاندارد باید باید به صورتی خوانا علامت گذاری گردند.
علامت گذاری اجباری بدنه شیرفلکه به شرح زیر می باشد:
۱-قطر اسمی با علامت DN و اندازه مربوطه
۲-فشار اسمی با علامت PN و فشار مربوطه
۳-نوع ماده اولیه استفاده شده در ساخت بدنه طبق استاندارد
۴-نام سازنده و یا علامت تجاری
مشخصه گروه بندی متعلقات و شماره این استاندارد باید بر روی بدنه و یا پلاک مشخصات شیرفلکه قید گردد.
هرگونه محدودیتی که برای فشار و درجه حرارت به دلیل نوع مواد مصرفی در ساخت شیرفلکه از طرف سازنده اعمال گردد باید بر روی پلاک مشخصات شیرفلکه قید شده و فشار مجاز مربوطه مشخص گردد.
آزمایشات و بازرسی شیر چدنی کشویی:
هرشیرفلکه باید طبق مندرجات استاندارد شماره ۹۰-الف صنعت آب کشور مورد آزمایش فشار قرار گیرد در مورد آزمایش جداره شیرفلکه میزان فشار باید ۱٫۵برابر فشار مجاز کار شیرفلکه باشد.
کلیه شیرفلکه هایی که براساس استاندارد ساخته می شوند باید بر طبق استاندارد شماره ۹۰-الف صنعت آب کشور تحت آزمایش نشیمنگاه قرار گیرند. این آزمایش برای شیرفلکه ها در حالت بسته بودن عادی زبانه انجام می گیرد.
مقدار نشت نیز باید طبق استاندارد مجاز باشند.
شناسایی : شیرفلکه هایی که طبق این استاندارد ساخته می شوند را می توان به صورت شناسه زیر مشخص نمود.
آماده سازی برای حمل:
۱- بعد از اتمام آزمایش گپ داخل شیرفلکه ها تخلیه و برای حمل آماده می شوند.
2- در هنگام حمل کلیه زبانه ها در حالت بسته قرار داشته باشند به جز در مواردی که خریدار قبلا مشخص نموده باشد. (شیرفلکه های با نشیمنگاه ارتجاعی مستثنی بوده وزبانه در حالت باز قرار خواهند داشت).
3- در صورت درخواست خریدار دو سر شیرفلکه بوسیله درپوش چوبی –فلزی یا پلاستیکی که تمامی قسمت آب بند فلنج را در بر گرفته باشد محافظت گردد.
شیرفلکه های دستی و شیرفلکه های خودکار:
1) شیرفلکه های دستی که با نیروی انسان کار می کنند. ( manual valves)
2) شیرفلکه های خودکار که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند. (control valves).
3) شیرفلکه های خودکار که با نیروی برق کار می کنند.(electric motor operated valves)
انواع شیرفلکه:
1) شیرفلکه چدنی
2) شیرفلکه برنجی
3) شیرفلکه برنزی
4) شیرفلکه استیل
5) شیرفلکه فولاد کربنی
6) شیرفلکه فولاد آلیاژی
7) شیرفلکه فولاد زنگ نزن Stainless Steel
8) شیرفلکه غیرفلزی (پلی اتیلن - پلی پروپیلن - PVC – GRP و ...)
شیرفلکه چیست:
شیرفلکه ها ابزاری هستند که در صنعت با توجه به موقعیت و نحوه عمل شیرفلکه ها مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین استفاده شیرفلکه قطع یا ایجاد جریان سیال در درون لوله می باشد .یک شیرفلکه ایده ال شیرفلکه ای 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 شیرفلکه مورد استفاده قرار می گیرند که این عمل با تغییر مسیر حرکت و با اندکی مقاومت صورت می پذیرد در برخی مواقع نوع بخصوصی از شیرفلکه ها که به طور اتوماتیِک باز و بسته می شو.ند و از بروز اتفاقات جلوگیری می کنند در صنعت بکار می روند.
وظایف شیرفلکه ها را می توان به صورت کامل تر به صورت زیر بیان نمود:
1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرفلکه ها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .
تاریخچه:
تاریخچه شیرفلکه بر میگردد به اولین شیرفلکه هایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.
مواد و جنس شیرفلکه:
بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیرفلکه بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرفلکه های چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی/غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیرفلکه عبور می‌کند ویا محیطی که شیرفلکه در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) می سازند.
شیرفلکه ها یا به وسیله دست یا عملگر خودکار (Actuator) باز و بست می‌شوند.
مواد سازنده شیرآلات صنعت آب:
مواد گوناگونی در ساخت شیرآلات صنعت آب استفاده می شود که غالبا از فولاد و چدن ساخته می شوند. می توان مواد سازنده شیرآلات صنعت آب را به دو دسته تقسیم نمود:
الف – قسمت هایی که تحت فشار قرار می گیرند نظیر بدنه، پیچ ها و نظایر آن
ب – قسمت هایی که اجزای دیگر شیرآلات را تشکیل می دهند، نظیر دریچه، نشت بندها، بوش و نظایر آن.
بدنه و دیسک شیرفلکه های صنعت آب از جنس های مختلف مانند فولاد، چدن، چدن داکتیل، برنز، فولاد ضد زنگ و غیره ساخته می شوند.
به طور خلاصه مواد مصرفی در مورد شیرآلات صنعتی به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:
استفاده از چدن خاکستری با جنس GG25 در ساخت بدنه و دیسک شیرفلکه های صنعت آب صرفا به دلیل ارزانی و سهولت ریخته گری و ماشین کاری است.
به دلیل ضرباتی که در موقع نصب و به خاطر شرایط کاری سخت به شیرفلکه اعمال می شود استفاده از شیرفلکه های چدن خاکستری به دلیل شکنندگی در مقابل ضربه توصیه نمی شود و این موضوع ربطی به فشار کاری شیرفلکه ها ندارد چون شیرفلکه های با بدنه چدن خاکستری با ضخامت جداره مناسب قابلیت تحمل فشارهای زیاد را نیز دارند. به خاطر مسایلی که در بند قبل قید شد شیرفلکه های با بدنه و دیسک از جنس فولاد یا چدن داکتیل استفاده می شود. اصولا شیرفلکه های با فشار کار تا ۲۵ بار را می توان از فولاد یا جنس داکتیل تولید کرد. ولی در فشارهای بیش تر از ۲۵ بار حتما باید فولادی باشند. شیرفلکه های با بدنه و دیسک فولادی به دو روش سازه ی جوشکاری و یا ریخته گری قابل تولید هسنتد.
به دلیل جلوگیری از پدیده ی خوردگی گالوانیکی توصیه می شود در شرایطی که فشار کاری بیش تر از ۲۵ بار نباشد، جنس بدنه ی شیرفلکه ها مشابه جنس خط لوله انتخاب شود بدین معنی که اگر خط لوله از جنس فولاد است، شیرآلات نیز از جنس فولاد باشند و اگر جنس خط لوله از چدن داکتیل است شیرآلات نیز از همان جنس انتخاب شوند.
محور شیرفلکه ها معمولا از جنس فولاد ضد زنگ X20 C13که حداقل شرایط مقاومت در برابر پوسیدگی را داراست و قیمت مناسبی را نیز دارد انتخاب می شود ولی نسبت به شرایط کاری ممکن است از فولادهای ضد زنگ مانند AISI ۳۱۶ یا ۳۰۴ AISI نیز استفاده شود.
رینگ آب بندی شیرفلکه ها در صنعت آب بسته به نوع شیرفلکه ها دارد و می تواند از جنس فولاد ضدزنگ، برنج و یا برنز باشد و بهتر است توسط جوشکاری در بدنه ی شیرفلکه ها تعبیه شود چون در این روش به غیر از ضد زنگ شدن محل آببندی، سختی سطحی زیادتری نیز به دست می آید که عمر شیرفلکه را زیاد می کند. بوش هایی که محور شیرفلکه ها در آن حرکت می کنند باید از جنس فسفر برنز و یا فولاد ضد زنگ با روکش تفلون باشد.
بهتر است طراحی بوش ها طوری باشد که آب به داخل یاتاقان های بدنه شیرفلکه وارد نشود. چون به غیر از پوسیدگی، موضوع رسوب گذاری آب در این محل ها نیز مهم است و به مرور زمان کارکرد شیرفلکه را سنگین و مشکل می کند. چون شیرفلکه های بزرگ صنعت آب ممکن است مدتهای طولانی باز و یا بسته باشند و هیچ حرکتی انجام ندهند، در این صورت مشکل رسوب گرفتن محور شیرفلکه ها و بوش ها مشکل ساز خواهد شد.
لاستیک های آببندی شیرفلکه ها از جنس SBR و NBR و EPDM و یا ترکیبی از آنها انتخاب می شود این لاستیک ها باید شرایط خاص را دارا باشند که عبارتند از:
الف - حفظ ویژگی های ارتجاعی در طول زمان
ب- مقاومت مکانیکی خوب در برابر سایش
ج- مقاومت خوب در تماس با هوا در طول زمان
د- بهداشتی بودن
پیچ و مهره های مورد استفاده در داخل شیرفلکه ها و محل هایی که با آب در تماس هستند حتما باید از جنس فولاد ضد زنگ باشند. جنس پیچ و مهره ها نیز بهتر است از این نوع باشند ولی به دلیل گرانی در شرایطی که نتوان از پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ استفاده کرد. این نوع پیچ و مهره ها حداقل باید از نوع خشکه ۸/۸ باشند.
رنگ شیرها:
به دلیل مقاومت خوب رنگ و عدم استفاده از تینر در مراحل پاشش رنگ، سامانه رنگ آمیزی شیرفلکه ها اصولا باید به روش الکترواستاتیکی بوده و رنگ ها از نوع اپوکسی پودری و کوره ای باشند. این رنگ ها در درجه حرارت های حدود ۱۸۰ درجه پخته می شوند. حداقل ضخامت نباید کم تر از ۱۵۰ میکرون باشد. انواع دیگر پوشش حفاظتی شیرفلکه ها نیز موجود هستند که عبارتند از رنگ های لعابی که در درجه حرارت های بسیار زیاد پخته می شوند ولی به دلیل گرانی معمولا در شرایط عادی استفاده نمی شوند.
استاندارد مربوط به ابعاد شیرآلات صنعت آب:
در مورد ابعاد شیرآلات صنعت آب از جنس فولادی استاندارد رایج DN2501 و یا معادل آن ۱-۷۰۰۵ ISO فاصله فلنج تا فلنج استاندارد DN3202 و در مورد شیرآلات چدنی استاندارد فلنج ۲- ۷۰۰۵ ISOمورد استفاده قرار می گیرند.
نکات مهمی که در ساخت شیرفلکه باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از:
۱- نیروی راه انداز وتجهیزات خاص راه اندازی
۲- ارتعاش شیرفلکه
۳- کاویتاسیون
۴- تاثیر در جریان
۵- میزان تحمل فشار
۶- آب بندی و موادمصرفی درآب بندها
۷- سهولت تعمیر و نگهداری ونصب وتنظیم آنها
۸۸- حوضچه های آرامش
شیرفلکه ها را براساس معیارهای مختلفی می توان دسته بندی کرد:
1- براساس باز و بسته شدن دستی و خودکار بودن شیرفلکه
2- براساس جنس موادی که شیرفلکه ازآن ساخته می شود مانند چدن و برنج و...
3- براساس ساختار شیرفلکه
4- براساس سیالی که شیرفلکه جهت قطع و وصل آن استفاده می شود مانند شیرفلکه جهت سیال گاز یا آب یا ...
در ادامه به همه دسته بندی ها اشاره خواهیم کرد.