شیر کشویی و شیر کروی دو نوع از متداول‌ترین شیرآلات در صنایع هستند. هر دو این شیرآلات کاربردهای زیادی دارند. ممکن است مشابه به نظر برسند اما عملکردشان متفاوت است. پترو ایلیا در این مقاله به بررسی این دو محصول و تفاوت‌هایشان می‌پردازد.
شیر کروی عمدتاً برای تنظیم و متوقف کردن جریان داخل لوله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد شیر کروی متفاوت از شیر کشویی و توپی است زیرا طراحی این شیر عمدتاً برای تنظیم جریان است و فقط محدود به قطع و وصل جریان نمی‌باشد. دلیل نامگذاری این شیر طراحی‌های قدیمی‌تر آن است که شکل بدنه آن‌ها کروی بوده و به دو نیم‌کره تقسیم می‌شده است.
قطعه داخلی که در جهت مخالف نشیمنگاه بسته می‌شود (مانند شیر توپی) همیشه کروی نیست بلکه بیشتر شکل تخت، نیم‌کره و یا پلاگ دارد. زمانیکه شیر کروی باز می‌شود نسبت به شیر کشویی و توپی در برابر جریان سیال مقاومت بیشتری دارد، در نتیجه افت فشار در آن‌ها نیز بیشتر است. شیر کروی در سه پیکربندی اصلی موجود است که برخی از آن‌ها اُفت فشار را در داخل شیر کاهش می‌دهند.
شیر کشویی
شیر کشویی که با عنوان شیر دروازه ای هم شناخته می‌شود یک شیر خطی است که به خانواده شیرهای قطع کن تعلق دارد. ویژگی منحصر به فرد این شیر دیسک گُوِه مانند آن است که برای جدا کردن جریان استفاده می‌شود و می‌تواند با آب‌بندی محکم به خوبی جریان را قطع کند.
می‌توان این شیر را در کاربری‌هایی استفاده کرد که نیازمند آب‌بندی محکم هستند. یک نوع خاص از این شیر یعنی شیر کشویی چاقویی برای سیالات غلیظ‌تر و چسبناک‌تر استفاده می‌شود. همچنین شیر کشویی اسلاید برای توزیع مواد خشک و فله از قیف‌ها استفاده می‌شود.
این شیر تا حدودی قابلیت تنظیم جریان را دارد اما برای این نوع کاربری استفاده نمی‌شود. دیسک این شیر نازک است و ارتعاش جریان سیال می‌تواند هم ترازی این دیسک نازک را با نشیمنگاه بر هم زند. این امر باعث آسیب به شیر و کاهش طول عمر آن می‌شود. برای افزایش طول عمر این شیر باید در هنگام استفاده کاملاً باز و یا کاملاً بسته باشد.
شیر کشویی از لحاظ مقدار فضای اختصاص داده شده بین فلنج‌ها برای جاگذاری شیر، مزایایی را نسبت به دیگر شیرآلات دارد.
طراحی شیر کشویی
شیر کشویی دارای سه قسمت عمده است، بدنه و نشیمنگاه‌ها، کشویی (دیسک) و اِستم، پکینگ و بونت. در حین کار، بدنه و نشیمنگاه‌ها ثابت باقی می‌مانند در حالیکه اِستم رزوه شده می‌چرخد تا کشویی را از روی نشیمنگاه جدا کند.
چرخش اِستم به صورت دستی و با استفاده از هندویل و یا با استفاده از اکچویتور اتوماتیک انجام می‌شود. زمانیکه شیر باز است بونت، دیسک را در بر می‌گیرد و محلی را برای پکینگ اِستم یعنی جایی که اِستم از شیر خارج می‌شود مهیا می‌کند.
این شیر نیز مانند انواع دیگر شیرآلات صنعتی با اِستم بالارونده و غیر بالارونده تولید می‌شود. اگر اِستم شیر بالا رونده باشد به راحتی می‌توان باز یا بسته بودن آن را تشخیص داد. اما در اِستم غیر بالارونده، اِستم به صورت رزوه‌ای به دیسک متصل بوده و در حالیکه در محور خود ثابت است با چرخش آن دیسک بالا و پایین می‌رود. کشویی یا دیسک می‌تواند به صورت تخت و یا مخروطی باشد.
شیر کشویی گُوِه‌ای که شیر مخروطی هم نامیده می‌شود متداول‌ترین نوع این شیر است، زیرا آب‌بندی بسیار قوی ایجاد کرده و گُوِه آن می‌تواند سخت، انعطاف‌پذیر و یا اسپلیت باشد. گُوِه انعطاف‌پذیر با تاثیراتی که جریان خط لوله بر روی نشیمنگاه‌ها می‌گذارد تطابق پیدا می‌کند.
زمانیکه شیر کشویی کاملاً باز باشد، کشویی (دیسک) به سمت بونت حرکت کرده و کاملاً از سر راه جریان کنار می‌رود. به همین دلیل اُفت فشار این شیر بسیار کم است. زمانیکه شیر بسته می‌شود، دیسک در مقابل نشیمنگاه قرار گرفته و کاملاً مسیر جریان را می‌بندد.
نشیمنگاه فلزی متداول‌ترین نوع است. ممکن است در برخی کاربری‌های خاص نشیمنگاه‌ها سخت شوند. نشیمنگاه‌ها در دو طرف شیر کشویی اجازه می‌دهند که بتوان از شیر به صورت دو جهته استفاده کرد. در مواردی که کمی نشتی قابل قبول است، سیلینگ کشویی بدون نیاز به رینگ آب‌بندی اضافی انجام می‌شود.
شیر کشویی فقط باید در حالت کاملاً باز یا کاملاً بسته قرار بگیرد زیرا اگر در حالت نیمه باز قرار بگیرد، این امر باعث می‌شود تا قطعات داخلی آن دچار فرسایش شوند. مشکل دیگر استفاده از این شیر برای تنظیم جریان این است که کشویی آن نمی‌تواند جریان را به صورت یکنواخت وارد شیر کند در نتیجه افزایش ثابت جریان برای یک دور مشخص اِستم کار دشواری خواهد بود.
این شیر مانند شیر توپی ربع چرخشی نیست، بلکه با چندین بار چرخش هندویل به آرامی بسته می‌شود، همین امر از به وجود آمدن اثر چکشی آب جلوگیری می‌کند. قسمت رزوه نشده اِستم معمولاً پرداخت می‌شود تا سطح آب‌بندی خوبی برای پکینگ ایجاد کند.
پکینگ با محکم کردن مُهره گلند تنظیم می‌شود، گرچه که در برخی طرح‌ها از فنر برای این کار استفاده می‌شود. این کار باعث به وجود آمدن فشار ثابت بر روی سیلینگ شده و انتشار آلاینده‌ها کاهش می‌یابد.
کاربرد شیر کشویی
شیر کشویی در صنایع آب و فاضلاب، نیروگاه‌ها و کارخانه‌های فرآوری استفاده شده و کاربرد آن قطع و وصل و یا جداسازی جریان می‌باشد. مزیتی که این شیر نسبت به شیر توپی در ابعاد بزرگ دارد این است که دارای اِستم رزوه‌ای می‌باشد در حالیکه شیر توپی دارای اهرم ربع چرخشی است.
برخی از شیرآلات بسیار بزرگ باید پیش از حرکت کردن کشویی (دیسک) وسیله‌ای را برای کاهش فشار داشته باشند. طراحی ساده شیر کشویی باعث شده تا استفاده از آن برای لوله‌های بالای ۲ اینچ مقرون به صرفه باشد.
بدنه شیر کشویی از متریال‌های مختلفی ساخته می‌شود. معمولاً شیرآلات سایز بزرگتر از جنس چدن و استیل و شیرآلات کوچکتر از جنس استنلس استیل، فورج استیل، برنز و … ساخته می‌شوند. برخی شیرهای کشویی از جنس پلاستیک نیز ساخته می‌شوند. انتخاب متریال شامل تمامی اجزای داخلی شیر مانند نشیمنگاه، دیسک، اِستم و … می‌شود.
سایزهای بزرگتر با استاندارد کلاس فشار ASME و همراه با پیچ و مهره و فلنج‌های جوشی سفارش داده می‌شوند. سایزبندی شیر کشویی کاملاً مشخص است زیرا طراحی آن به شکلی است که هیچگونه اُفت فشاری در داخل شیر رخ نمی‌دهد.
در مواردی که فضای کافی برای شیر وجود ندارد از اِستم غیر بالارونده استفاده می‌شود. اگر اِستم شیر بالارونده باشد به راحتی با چشم می‌توان وضعیت شیر (باز یا بسته بودن) را تشخیص داد، گرچه که این نوع استم در معرض خوردگی نیز خواهد بود. اِستم غیر بالارونده اغلب از یک نشانگر برای نمایش دادن موقعیت شیر استفاده می‌کند. هیچ‌کدام از این دو طرح تاثیر چندانی بر روی عملکرد شیر ندارند.
معمولاً از اکچویتورهای الکتریکی اتوماتیک برای شیر کشویی استفاده می‌شود. می‌توان عملکرد این شیر را با استفاده از اکچویتورهای خطی هیدرولیک یا پنوماتیک سرعت بخشید. می‌توان انرژی مورد نیاز برای باز و بسته کردن شیر به صورت دستی را با استفاده از اکچویتورهای دنده‌ای کاهش داد.
می‌توان از این محصول برای برخی از ساختمان‌ها و در بالادست برخی تجهیزات (مانند ورودی هیترهای آب) استفاده کرد. اما در چنین کاربری‌هایی نمی‌توان از شیر کروی استفاده کرد. زمانی بود که شیر کشویی در سیستم‌های لوله‌کشی خانگی زیاد استفاده می‌شد، اما امروزه بیشتر از شیرهای توپی اهرمی به جای آن‌ها استفاده می‌شود.
شیر کشویی در مقایسه با انواع دیگر شیرآلات برای کاربری‌های یکسان مقرون به صرفه است. این محصول عملکرد خوبی در قطع و وصل جریان داشته، اتلاف فشار آن کم بوده و دو جهته است. نقاط ضعف این شیر شامل عملکرد کُند اکچویتور، عدم توانایی تنظیم جریان و حساسیت به لرزش است.
شیر کروی
شیر کروی نیز از خانواده شیرهای خطی است و وظیفه آن قطع و وصل جریان و همچنین تنظیم آن است. این شیر به دلیل طراحی که دارد آب‌بندی بسیار محکمی ایجاد می‌کند و احتمال نشتی در آن بسیار کم است.
دلیل نامگذاری شیر کروی به این اسم طراحی بدنه آن است که شبیه یک کره است. البته امروزه شیرهای کروی با طراح‌های متفاوت و جدیدتری نیز ساخته می‌شوند. دیسک پلاگ مانند این شیر می‌تواند جریان را قطع و وصل کند.
نشیمنگاه‌های شیر کشویی به موازات جریان سیال قرار دارند بنابراین زمانیکه شیر باز است، نشیمنگاه دچار فرسایش کمتری می‌شود. این ویژگی باعث شده تا شیر کروی برای تنظیم جریان نیز بسیار عملکرد خوبی داشته باشد. تنها نکته منفی که در مورد شیر کروی وجود دارد این است که به دلیل طراحی که دارد دچار افت فشار شدید می‌شود.
به دنبال کامل‌ترین خدمات هستید؟
ما با به‌روزترین تجهیزات و محصولات در کنار شما هستیم. برای دریافت مشاوره در انتخاب و خرید تجهیزات می‌توانید، همین حالا با ما تماس بگیرید.این شیر جهت جریان را تغییر می‌دهد. جریان سیال داخل لوله به فضای بین نشیمنگاه و دیسک وابسته است، یعنی هرچه این فضا بیشتر باشد، سیال بیشتری وارد شیر می‌گردد.
این محصول برای کاربری‌هایی مناسب است که ایمنی و نشتی از نگرانی‌های اصلی به حساب می‌آیند. این شیر اغلب دارای ورودی بالایی است که این یعنی دسترسی به اجزای داخلی شیر از قسمت بالا امکان‌پذیر است.
طراحی شیر کروی
شیر کروی از سه بخش عمده تشکیل شده، بدنه شیر و نشیمنگاه، دیسک و اِستم، پکینگ و بونت. در این شیر چرخش اِستم رزوه‌ای از طریق هندویل یا اکچویتور شیر، دیسک را از نشیمنگاه بلند می‌کند. عبور مایعات از داخل شیر خطی Z شکل را ایجاد می‌کند که مایع را قادر می‌سازد تا به سر دیسک برسد.
اما در شیر کشویی مایع عمود بر کشویی حرکت می‌کند. این پیکربندی با نام الگوی Z یا الگوی سه‌راهی شناخته می‌شود. ورودی‌ها و خروجی‌ها در راستای یکدیگر قرار می‌گیرند.
پیکربندی دیگر شامل الگوی زاویه‌ای (Angle) و الگوی Y می‌باشد. در شیر کروی زاویه‌ای، خروجی جهت‌دار است. ورودی شیر ۹۰ درجه است و جریان مایع در داخل شیر L شکل می‌باشد. در الگوی Y و الگوی سه‌راهی، اِستم با زاویه ۴۵ درجه وارد بدنه شیر می‌شود، درحالیکه ورودی و خروجی در راستای هم باقی می‌مانند. الگوی زاویه‌ای نسبت به الگوی سه‌راهی، مقاومت کمتری در برابر جریان دارد. الگوی سه‌راهی متداول‌ترین الگوی شیر کروی است.
دیسک این شیر معمولاً به شکل مخروطی ساخته می‌شود تا متناسب با نشیمنگاه باشد، اما از دیسک‌های با سطح تخت نیز استفاده می‌شود. زمانیکه شیر مقداری باز می‌شود، مایع به طور یکسان در اطراف دیسک جریان می‌یابد و نشیمنگاه و دیسک را می‌پوشاند.
بنابراین شیر در هنگام کاهش جریان عملکرد موثر خود را خواهد داشت. معمولاً جهت جریان به سمت اِستم است اما در کاربری‌های با دمای بالا، معمولاً جریان برمی‌گردد تا با سرد و منقبض شدن بدنه شیر، آب‌بندی دیسک به خوبی انجام شود. ممکن است شیر برای استفاده از فشار، جهت جریان را تغییر دهد تا به بسته شدن یا باز شدن شیر کمک کند.
آب‌بندی دیسک یا پلاگ مخصوصاً در کاربری‌های با فشار بالا معمولاً با نزدیک شدن به نشیمنگاه صورت می‌گیرد. برخی طراحی‌ها از نشیمنگاه‌های عقبی برای آب‌بندی استفاده می‌کنند.
کاربرد شیر کروی
این شیر در صنایع آب و فاضلاب، نیروگاه‌ها و کارخانه‌های فرآوری برای تنظیم و قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. خطوط بخار، لوپ‌های خنک کننده، سیستم‌های روغنکاری و … کاربری‌هایی هستند که شیر کروی در آن‌ها استفاده می‌شود. این شیر برای کنترل میزان عبور جریان نقش مهمی را ایفا می‌کند.
متریال ساخت بدنه شیر کروی برای کاربری‌های کم فشار معمولاً از چدن، برنج و برنز و برای کاربری‌های با دما و فشار بالا از کربن استیل فورج شده و استنلس استیل است. مشخص کردن متریال بدنه شامل متریال اجزای تحت فشار داخلی شیر مانند تریم، نشیمنگاه، دیسک و اِستم می‌شود. کلاس فشار سایزهای بزرگتر این شیر توسط استاندارد ASME مشخص شده که معمولاً با پیچ و مهره‌های استاندارد یا فلنج‌های جوشی سفارش داده می‌شوند.
سایزبندی شیر کروی کمی پیچیده‌تر از سایزبندی شیرآلات دیگر است زیرا ممکن است اُفت فشار یکی از نگرانی‌ها باشد. اِستم بالارونده متداول‌ترین اِستم در شیر کروی است اما اِستم غیر بالارونده کمتر در این شیر یافت می‌شود. بونت این شیر معمولاً پیچ و مهره‌ای است که می‌توان برای بازرسی داخل شیر به راحتی آن‌ها را باز کرد. می‌توان نشیمنگاه و دیسک را به راحتی تعویض کرد.
شیر کروی به طور معمول با استفاده از پیستون پنوماتیک یا اکچویتور دیافراگمی که مستقیماً بر روی اِستم تاثیر می‌گذارند و موقعیت دیسک را تغییر می‌دهند، دارای عملکرد خودکار می‌شود. پیستون یا دیافراگم می‌تواند فنری باشد که در این صورت در اثر از دست دادن فشار هوا شیر را باز یا بسته می‌کند. از اکچویتورهای چرخشی الکتریکی نیز برای این شیر استفاده می‌شود.
برخی ساختمان‌ها نیازمند نصب شیرهای قطع کن در بالادست برخی تجهیزات هستند، برای مثال در ورودی هیتر آب، که در این کاربری معمولاً از شیر کشویی یا توپی استفاده می‌شود و استفاده از شیر کروی توصیه نمی‌شود.
شیر کروی در وهله اول یک شیر کنترل است و بهترین گزینه برای اتوماسیون می‌باشد. بسیاری از تولید کنندگان ساختار یکپارچه و اکچویتورهای مناسب برای این نوع کاربری را تولید می‌کنند. در برخی موارد، شیر دارای اِستم با عملگر مستقیم است که با استفاده از یک پیستون یا دیافراگم عمل می‌کند که در این صورت نیازی به اِستم‌های رزوه‌ای قدیمی نیست.
این شیرآلات معمولاً دارای اُوِرراید دستی هستند که برای کارکرد شیر با دست تعبیه شده‌اند. خودکار بودن اکچویتور شیر باعث می‌شود که در وقت و هزینه کارکنان خط صرفه‌جویی شود.
مقایسه شیر کشویی و شیر کروی
از آنجایی که این دو شیر از خانواده شیرهای خطی هستند و در سیستم‌های لوله‌کشی اغلب پشت سر هم نصب می‌شوند، زیاد با هم مقایسه شده‌اند.
• ساختار
یکی از تفاوت‌های این دو تفاوت ظاهری است. ساختار شیر کشویی بسیار ساده‌تر است و بیشتر اجزای داخلی آن در قسمت بالایی بدنه شیر قرار گرفته‌اند. زمانیکه شیر باز می‌شود، بدنه آن توخالی می‌شود به همین دلیل است که با کمی اُفت فشار مواجه خواهیم شد. شیر کشویی می‌تواند دارای استم بالارونده یا غیر بالا رونده باشد.
بسیاری از قسمتهای شیر کروی در داخل حفره خود قرار دارند. از آنجایی که هدف اصلی این شیر تنظیم جریان است، موانعی که در طراحی این شیر تعبیه شده در راستای این هدف بوده و به تحقق آن کمک می‌کنند. طراحی این شیر به شما اجازه می‌دهد که بتوانید مسیر و سرعت جریان را تغییر دهید که البته این امر باعث ایجاد اُفت فشار بالا می‌شود. این شیر دارای اِستم بالارونده است.
• کاربرد
شیر کشویی برای کاربری‌های با اُفت فشار کم استفاده می‌شود که ازین جهت اهمیت زیادی دارد. این شیر چند جهته است. اما شیر کروی در کاربری‌هایی استفاده می‌شود که اُفت فشار زیاد در آن‌ها دارای اهمیت نمی‌باشد. این شیر یک جهته است.
شیر کشویی برای کنترل جریان طراحی نشده است، بلکه کار آن جداسازی جریان است. این شیر در حالت نیمه باز نمی‌تواند شدت جریان را مدیریت کند. اما شیر کروی مخصوص کنترل جریان طراحی شده است.
• عملکرد
در مکانیزم عملکرد شیر کشویی، دیسک مابین نشیمنگاه‌ها قرار می‌گیرد. حرکت دیسک این شیر عمود بر جریان می‌باشد. این شیر باید یا در حالت کاملاً باز و یا کاملاً بسته قرار داشته باشد. اگر شیر را باز کنید، فضای جریان به بزرگی حفره شیر است، یعنی همان جایی که اِستم و نشیمنگاه در آنجا قرار گرفته است.
دیسک شیر کروی به صورت موازی با جریان سیال حرکت می‌کند. جریان کامل در این شیر به این معناست که دیسک فقط باید کمی از نشیمنگاه فاصله داشته باشد. طراحی این شیر به گونه‌ای است که می‌توان برای تنظیم و قطع و وصل جریان از آن استفاده کرد.
ممکن است شیرآلات ظاهر مشابهی داشته باشند اما عملکرد آن‌ها با هم متفاوت است. اگر به دنبال تامین شیرآلات صنعتی با کیفیت و با قیمت مناسب برای پروژه خود هستید، با کارشناسان پترو ایلیا تماس بگیرید.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!