کارکرد شیر یکطرفه به این صورت است که اجازه می‌دهد جریان سیال فقط در یک جهت حرکت کند. این شیر دو پورت داشته که یکی ورودی سیال و دیگری خروجی سیال است. این شیر با نام شیر غیر برگشتی هم شناخته میشود. هدف اصلی شیر یکطرفه جلوگیری از برگشت جریان در سیستم است. پترو ایلیا در این مقاله به بررسی این نوع از شیرآلات صنعتی می‌پردازد.
کارکرد این شیر به اختلاف فشار وابسته است. این شیر برای باز شدن ورودی نسبت به خروجی به فشار بیشتری نیاز دارد. زمانیکه فشار در قسمت خروجی بیشتر باشد یا فشار ورودی به اندازه کافی زیاد نباشد، شیر بسته میشود. مکانیزم بسته شدن شیر بسته به نوع آن متفاوت است. این شیر بر خلاف شیرهای دیگر نیازمند هندویل، اهرم، اکچویتور یا اپراتور نیست.
این شیر معمولاً در کاربری‌هایی نصب میشود که برگشت جریان باعث ایجاد مشکل می‌گردد. چون این شیر غیر برگشتی است، ارزان، کارآمد و راه حلی آسان برای مشکلات بالقوه است. اگر جریان برگشتی آلوده باشد می‌تواند جریان بالادست را نیز آلوده کرده و باعث ایجاد مشکل شود. برای مثال، در خطوط فاضلابی از شیر یکطرفه استفاده میشود تا از عدم بازگشت زباله‌ها به سیستم اطمینان حاصل شود. اگر بازگشت جریان باعث آسیب به تجهیزات بالادست شود، باید از شیر غیر برگشتی استفاده کرد.
فشار لازم برای باز شدن شیر یکطرفه
شیر یکطرفه برای باز شدن به حداقل فشار بالادست (اختلاف فشار بین ورودی و خروجی) نیاز دارد. به این حداقل فشار بالادست که باعث باز شدن شیر میشود، cracking pressure می‌گویند. تغییرات cracking pressure بر اساس طراحی شیر و سایز آن اتفاق می‌افتد، بنابراین مطمئن شوید که سیستم شما می‌تواند فشار لازم برای باز شدن شیر را ایجاد نماید.
بستن شیر
اگر فشار بالادست کمتر از cracking pressure شود یا فشار برگشتی در سیستم وجود داشته باشد (یعنی جریان از خروجی به سمت ورودی حرکت کند)، شیر بسته میشود. مکانیزم بسته شدن شیر بسته به طراحی آن متغیر است. به طور خلاصه، فشار برگشتی، کشویی، توپی، دیافراگم یا دیسک را در خلاف جهت دهانه هُل داده و باعث بسته شدن شیر میشود. بسته به طراحی شیر، فنر یا نیروی ثقل می‌توانند به فرآیند بسته شدن کمک کنند.
جهت نصب
از آنجاییکه شیر یکطرفه فقط در یک جهت کار می‌کند، بسیار مهم است که جهت درست نصب را بدانید. اغلب اوقات، فلشی بر روی هوزینگ شیر وجود دارد که می‌تواند جهت جریان را نشان دهد. در غیر این صورت باید شیر را تست کنید و مطمئن شوید که در جهت درستی آن را نصب می‌کنید. اگر شیر برعکس نصب شود جریان نمی‌تواند در داخل سیستم حرکت کند و انباشته شدن فشار باعث ایجاد آسیب می‌گردد.
انواع شیر یکطرفه
این شیر بسته به نوع طراحی دارای عملکردهای نسبتاً متفاوتی است.
شیر یکطرفه فنری هم تراز
متداول‌ترین نوع این شیر است که طراحی ساده و عملکردی آسان دارد. زمانیکه جریان از ورودی شیر داخل میشود باید برای غلبه بر cracking pressure (فشار لازم برای باز شدن شیر) و نیروی فنر، فشار (نیروی) کافی داشته باشد. اگر جریان این نیروی لازم را داشته باشد، دیسک را هُل داده و دهانه شیر را باز می‌کند، در نتیجه جریان می‌تواند وارد شیر شود.
زمانیکه فشار ورودی به اندازه کافی زیاد نباشد یا فشار برگشتی وجود داشته باشد، فشار برگشتی و فنر، دیسک را بر خلاف دهانه شیر حرکت داده و شیر را می‌بندند. فنر با طی مسافتی کم به سمت دیسک، به سرعت و در حداقل زمان شیر را می‌بندد.
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 از ایجاد فشار در خط و نتیجتاً از ایجاد اثر چکشی جلوگیری می‌کند. این شیر با عنوان ” شیر یکطرفه نازل ” یا ” شیر یکطرفه سایلنت ” نیز شناخته میشود. می‌توان این شیر را به صورت افقی یا عمودی نصب کرد. گرچه چون این شیر با سیستم هم‌تراز است باید برای تعمیر و نگهداری آن را از خط جدا کرد.
شیر یکطرفه فنری Y
عملکرد این شیر بسیار شبیه به شیر یکطرفه فنری هم تراز است. تنها تفاوت آنست که فنر و دیسک متحرک در یک زاویه قرار گرفته‌اند و شکل Y را ایجاد می‌کنند، که انتخاب نام شیر هم به همین دلیل است. عملکرد این شیر دقیقاً مانند شیر یکطرفه فنری هم تراز است، اما چون اجزای متحرک آن در یک زاویه قرار دارند می‌توان تعمیر و نگهداری آن را در خط و هنگامی که به سیستم متصل است انجام داد. گرچه که سایز این شیر بزرگتر بوده و فضای بیشتری را اشغال می‌کند.
شیر یکطرفه توپی
شیر یکطرفه توپی از یک توپ شناور یا توپ فنری که بر روی نشیمنگاه سیلینگ قرار دارد برای بستن دهانه استفاده می‌کند. نشیمنگاه سیلینگ به طور طبیعی مخروطی است که بتواند توپی را به سمت نشیمنگاه هدایت کرده و یک سیلینگ خوب ایجاد کند و از بازگشت جریان جلوگیری نماید. زمانیکه فشار سیال در قسمت ورودی از فشار مورد نیاز برای باز کردن شیر بیشتر میشود، توپی از نشیمنگاه خود جدا شده و باعث میشود تا جریان برقرار گردد. اگر فشار ورودی از فشار مورد نیاز برای باز کردن شیر بیشتر نباشد یا فشار برگشتی وجود داشته باشد، توپی با فشار برگشتی یا فنر، دهانه شیر را می‌بندد.
شیر یکطرفه دیافراگمی
این شیر دارای یک دیافراگم لاستیکی است که با افزایش فشار ورودی باز میشود. این نوع شیرآلات یک دیافراگم خودمحور شناور دارند که به طور طبیعی باعث باز ماندن شیر می‌شوند. این یعنی هیچ‌گونه cracking pressure وجود ندارد. گرچه ممکن است این شیر به طور طبیعی بسته باشد و برای باز شدن و غلبه بر الاستیسیته دیافراگم نیازمند فشار ورودی باشد.
با افزایش فشار ورودی دیافراگم هم باز شده و اجازه عبور جریان را می‌دهد. اگر فشار برگشتی ایجاد شود، دیافراگم در خلاف جهت باز شدن شیر نیرو وارد کرده و آن را می‌بندد تا از برگشت جریان جلوگیری شود. چون شیر یکطرفه دیافراگمی به طور پیش‌فرض در حالت باز قرار دارد برای استفاده در کاربری‌های با فشار کم یا کاربری‌های وکیوم مناسب می‌باشد.
شیر یکطرفه لیفت
این شیر شامل یک دیسک هدایت شونده است که نشیمنگاه شیر را بالا و پایین برده و با این کار باعث قطع و وصل جریان میشود. شیر یکطرفه لیفت برای غلبه بر نیروی ثقل یا فنر نیازمند cracking pressure است. هدایت کننده دیسک را در یک خط عمودی نگاه داشته، بنابراین دیسک می‌تواند با تراز و سیلینگ درست بر روی نشیمنگاه قرار بگیرد.
به طور معمول، این شیر نیاز دارد که سیال یک گردش ۹۰ درجه داشته باشد، اما برخی از طرح‌های آن هم‌تراز یا زاویه‌دار هستند.
اگر فشار ورودی کمتر از فشار لازم برای باز شدن شیر (cracking pressure) شود یا فشار برگشتی وجود داشته باشد، شیر با نیروی ثقل، فنر یا با استفاده از فشار برگشتی بسته میشود. اگر فنری برای کمک به بستن شیر وجود نداشته باشد، نسبت جهت نصب شیر با جاذبه مهم است، زیرا باید از بسته شدن شیر اطمینان حاصل شود.
شیر یکطرفه سوئینگ
این شیر با عنوان شیر یکطرفه با دیسک کج نیز شناخته میشود. دیسک این شیر بر روی یک لولا (ترونیون) قرار داشته که با فشار ورودی باز میشود. در صورتیکه فشار ورودی کاهش یابد یا فشار برگشتی در سیستم وجود داشته باشد، دیسک بسته میشود. اگر فنری برای کمک به بسته شدن شیر وجود نداشته باشد، جهت نصب شیر با توجه به جاذبه مهم خواهد بود، زیرا باید مطمئن شوید که دیسک با نیروی جاذبه بسته میشود.
شیر یکطرفه استاپ
این محصول که با عنوان شیر یکطرفه قطع کن نیز شناخته میشود، در واقع یک شیر Y شکل فنری یا لیفت است که دارای ویژگی لغو دستی (manual override) است. این ویژگی باعث میشود که شیر کارکرد معمول خود را داشته و از برگشت جریان به سیستم نیز جلوگیری می‌کند. گرچه مکانیزم بیرونی وجود دارد که می‌توان از آن برای override استفاده کرد، این مکانیزم شیر را در حالت بسته یا باز نگاه می‌دارد. بنابراین این محصول می‌تواند کار دو شیر را انجام دهد. از این محصول بیشتر در نیروگاه‌ها، بویلرها، مولدهای بخار، خنک کننده توربین و سیستم‌های ایمنی استفاده میشود.
شیر یکطرفه پروانه ای یا ویفری
می‌توان شیر یکطرفه پروانه ای و شیر یکطرفه ویفری را به جای هم استفاده کرد. دیسک هر دوی این شیرها بر روی یک لولا و فنر قرار دارد.
شیر یکطرفه داکبیل
این شیر به جریان اجازه می‌دهد تا درون یک تیوب نرم که انتهای آن صاف است حرکت کند. این انتهای صاف شبیه به نوک اُردک است که دلیل نامگذاری این شیر هم می‌باشد. جریان انتهای صاف این تیوب را باز کرده و اجازه می‌دهد تا مایع عبور کند. زمانیکه فشار از روی قسمت ورودی برداشته شد، انتهای داکبیل به وضعیت صاف (تخت) خود برمی‌گردد و بدین وسیله جریان را قطع می‌کند.
شیر یکطرفه صافی
همانطور که از نام این محصول مشخص است این شیر ترکیبی از شیر یکطرفه و شیر صافی (استرینر) می‌باشد. از آنجایی که ورودی این شیر دارای نقطه اتصال نیست در انتهای سیستم لوله‌کشی یا هوزینگ استفاده میشود. این شیر می‌تواند هم‌تراز فنری یا هم‌تراز توپی باشد. این محصول در قسمت ورودی خود دارای یک صافی (استرینر) است که از ورود آشغال و پس‌ماند به شیر جلوگیری می‌کند، زیرا ورود آن‌ها باعث مسدود شدن شیر شده و یا به تجهیزات پایین دست آسیب وارد می‌کند. این شیر عمدتاً در انتهای خط مکش پمپ چاه آب، مخزن سوخت یا هر کاربری دیگری که خط مکش در زیر پمپ قرار دارد نصب میشود. بنابراین، می‌توان از این محصول برای آماده نگاه داشتن پمپ‌ها، جلوگیری از برگشت مایع به سیستم و فیلتر کردن پس‌ماندها استفاده کرد.
شیر یکطرفه پنوماتیک
این شیر که با عنوان شیر یکطرفه هوا هم شناخته میشود اجازه می‌دهد تا جریان هوا وارد شیر شود اما از خروج آن جلوگیری می‌کند. متداول‌ترین کاربرد این محصول در کمپرسورهای هوا است. این شیر به کمپرسور اجازه می‌دهد تا بخش‌های مشخصی را تحت فشار قرار داده و بخش‌های دیگر را از فشار آزاد کند. می‌توان این شیر را بر روی کمپرسور پیستونی (ورودی و خروجی)، گیرنده هوا، لوله تخلیه و … نصب کرد.
جنس شیر یکطرفه
متریال‌هایی که برای ساخت شیر یکطرفه مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: برنج، استنلس استیل، PVC، پُلی پروپیلن و … .
هنگام انتخاب شیر یکطرفه برای کاربری مورد نظر خود باید به موارد زیر توجه کنید:
• سازگاری متریال ساخت با سیال
• سایز خط برای نقاط اتصال
• حداکثر فشار و فشار ترک خوردن (cracking pressure)
• جهت نصب شیر (عمودی یا افقی)
• ابعاد
• نیازمندی‌های دسترسی برای تعمیر و نگهداری
• دمای کاربری
کاربرد شیر یکطرفه
این شیر معمولاً به یکی از چهار دلیل زیر در کاربری‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد:
• محافظت از تجهیزات پایین دست در برابر آسیب‌های ناشی از برگشت جریان
• جلوگیری از آلودگی ناشی از جریان معکوس
• جلوگیری از سایفونینگ
• برای نگاه داشتن سیلینگ وکیوم
این شیر به دلیل عملکردی که دارد تقریباً در تمامی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این شیر در لوازم خانگی رایج مانند ماشین ظرفشویی، ماشین لباس‌شویی و خطوط فاضلاب استفاده میشود. در کاربری‌های صنعتی برای بویلرها، کوره‌ها، سیستم‌های گاز، پمپ‌ها یا سیستم‌های وکیوم از آن استفاده میشود. همچنین اغلب در خطوط آب و CO2 نیز کاربرد دارد. متداول‌ترین کاربرد این شیر برای کاربری‌های آب و هواست که در زیر به آن‌ها اشاره میشود.
کاربری‌های آبی
شیر یکطرفه در سیستم‌های آب و فاضلاب استفاده شده که به آن شیر آب یکطرفه هم می‌گویند. با استفاده از این شیر در کاربری‌های آب آشامیدنی می‌توان مطمئن شد که هیچ سیالی از محیط (قسمت خروجی شیر) نمی‌تواند وارد سیستم شده و آب را آلوده کند. در خطوط فاضلاب با استفاده از این شیر می‌توان مطمئن شد که فاضلاب دوباره به سیستم وارد نشده و باعث طغیان یا آلودگی اضافی نمی‌شود.
در پمپ‌های آب اغلب از شیر یکطرفه صافی استفاده میشود تا از عدم ورود پس‌ماند و آشغال به خط اطمینان حاصل شده و فشار داخلی برای اهداف اولیه حفظ شود. همچنین می‌توان از شیر داکبیل برای تخلیه خطوط آب استفاده کرد. شیر یکطرفه‌ای که در پمپ‌های مخازن استفاده میشود از بازگشت آب تخلیه شده به سیستم در اثر نیروی جاذبه و در زمانیکه پُمپ خاموش است، جلوگیری می‌کند.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!