یکی از مهمترین تجهیزات و شیرآلات صنعتی، شیر پروانه ای است که از آن برای تنظیم جریان سیال و قطع و وصل کردن آن به کار می‌رود. شیر پروانه ای به دلیل طراحی خاص و ویژگی‌های منحصر به فرد در بسیاری از صنایع نیز کاربرد دارد. با توجه به لزوم آشنایی با انواع شیر پروانه ای برای انتخاب بهترین و مناسب‌ترین نوع آن در این مطلب شما را با اجزای شیر پروانه ای، نحوه عملکرد، کاربردهای مختلف آن در صنایع و بسیاری موارد دیگر آشنا خواهیم کرد.
شیر پروانه ای چیست و چگونه کار می‌کند؟
همان طور که گفته شد شیر پروانه ای یکی از انواع شیرهای صنعتی است که از آن برای کنترل جریان سیالات در سیستم‌های لوله کشی و پمپاژ استفاده می‌شود. این نوع شیر اغلب برای باز و بسته کردن جریان سیال طراحی شده است که بر اساس چرخش یک دیسک در داخل بدنه شیر عملکرد خود را انجام می‌دهد. شیر پروانه ای بدنه‌ای از جنس‌های مختلف مانند چدن، استیل یا برنز دارد و در داخل آن پروانه یا دیسکی قرار گرفته است که حول محور خود حرکت می‌کند. در صورت باز شدن شیر پروانه می‌چرخد و مسیر سیال را باز می‌کند تا جریان آزادانه عبور کند. با بسته شدن شیر نیز پروانه مسیر سیال را مسدود می‌کند تا جریان قطع شود.
اجزای اصلی یک شیر پروانه ای
شیر پروانه ای برای انجام عملکرد درست دارای اجزای مختلف و مهمی است که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم:
- بدنه شیر پروانه ای که از جنس آلیاژ محکم و مقاوم است تا دیگر اجزا ایمن باشند. بدنه شیر پروانه ای در واقع محل اتصال شیر به سیستم لوله کشی است.
- صندلی شیر پروانه ای که ممکن است از نوع نرم و فلزی یا به شکل پوشاننده کامل بدنه و دیسک باشد. با این حال به دلیل این که صندلی اغلب به بدنه شیر پروانه ای متصل است جنس آن از پلیمر با متریال متفاوت است. از آن جایی که صندلی شیر پروانه ای حالت لاستیکی و ارتجاعی دارد فیکس شدن آن باید کاملاً درست و بی‌نقص باشد تا شیر به طور کامل بسته شود.
- دیسک شیر پروانه ای که یکی از اجزای بسیار مهم آن است زیرا عامل اصلی قطع یا وصل شدن جریان است. انواع شیر پروانه ای با دیسک‌های مختلف بر اساس تفاوت در نوع چرخش وجود دارند که در نهایت هدف همه آنها افزایش سطح کیفی جریان و گشتاور عملیاتی است.
- ساقه شیر پروانه ای که دارای طراحی تک محور یا دو بخشی است که در طراحی‌های کارآمد اغلب ساقه با واسطه در تماس است و به همین دلیل نیز جنس ساقه باید بسیار مقاوم و سازگار انتخاب شود.
نحوه عملکرد شیرهای پروانه ای
شیر پروانه ای شیر تنظیم‌کننده جریان نیز نامیده می‌شود که دریچه پروانه‌ای شکلی دارد که حول محور هم راستا با جریان جا به جا می‌شود. دیسک تنظیم‌کننده جریان نیز بر اساس این جرین حرکت می‌کند. شیر پروانه ای به دلیل همین نحوه عملکرد ساده به شکل گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی انواع شیر پروانه ای با حرکت چرخشی که دارند برای قطع و وصل کردن جریان و تنظیم آن به کار می‌روند و دارای عملکردی آسان و سریع هستند. شیرهای پروانه‌ای در انواع مختلف و در سایز‌های متفاوتی ساخته و ارائه می‌شوند که تعمیرات آنها نیز بسیار ساده و در حد گریس کاری دوره‌ای است.
معرفی انواع شیر پروانه ای و ویژگی‌های آنها
شیرهای پروانه‌ای در انواع مختلف با ویژگی‌های متفاوت طراحی و تولید می‌شوند که در همه آنها بر اساس فضا و نوع کاربرد و هم چنین میزان گشتاور لازم از انواع مختلفی از محرک‌ها یا عملگر‌ها استفاده می‌شود. بر این اساس می‌توان انواع شیر پروانه ای را به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد:
شیر پروانه ای فلنج دار
شیر پروانه ای فلنج دار یکی از انواع شیر پروانه ای است که کاربردهای ویژه‌ای نیز دارد. در این نوع شیر پروانه ای یک بدن اصلی وجود دارد و یک دیسک نیز به شکل دایره در داخل آن قرار گرفته است. شیرهای فلنج دار شیر هیی هستند که اتصال آنها با لوله انتقال از طریق جوش و پیچ شدن لبه اضافی شیر با لوله انجام می‌شود و از نوع شیرهای صنعتی چرخشی محسوب خواهند شد. برخی از ویژگی‌ها شیرهای پروانه‌ای فلنج دار نیز عبارتند از:
- تحمل فشار زیاد برای قرار گرفتن در معرض جریان سیال
- وزن بسیار سبک بر خلاف وسایل و تجهیزات صنعتی دیگر
- قابلیت جداسازی اجزای تشکیل دهنده
- قابلیت استفاده در انتقال حجم بالای انتقال سیالات
- قابلیت استفاده در دمای بالا
شیر پروانه ای لاگ تایپ
یکی دیگر از انواع شیر پروانه ای مدل لاگ تایپ آن است که دارای گیره‌های بیشتری برای اتصال بین دو فلنج در خط لوله است. این نوع شیر پروانه ای به دلیل داشتن نقاط اتصال بیشتر تحمل فشار بالاتری را نیز دارد و می‌تواند در خطوط لوله با فشار بالا مورد استفاده قرار گیرد. عملکرد شیر لاگ تایپ از برخی جهات مشابه با نوع دیگر آن یعنی شیر پروانه ای ویفری است با این تفاوت که قدرت تحمل بیشتری در فشار‌های بالا نسبت به مدل ویفری دارد و بر خلاف آنها قابلیت نصب در وسط پایپ و انتهای آن را نیز دارد. شیر پروانه ای لاگ تایپ به دلیل برخی ویژگی‌های زیر در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- قابلیت نصب و تعویض آسان به دلیل استفاده از گیره‌های بیرونی برای اتصال به فلنج‌ها
- قابلیت حرکت مستقل به دلیل داشتن گیره‌های بیرونی
- مقاومت بالا در برابر فشار زیاد به دلیل جنس بدنه آنها
- کاربرد چند منظوره به دلیل ویژگی‌های فراوان
شیر پروانه ای ویفری
یکی دیگر از انواع شیر پروانه ای شیر ویفری با بدنه‌ای از جنس چدن است که ساختار متفاوتی در مقایسه با انواع دیگر شیرهای پروانه‌ای دارد. یکی از انواع شیر ویفری دارای طراحی ساده و معمولی است که بین دو فلنج قرار گرفته است. نوع دیگر آن نیز دارای طرح ویفری سوراخ دار است و به وسیله پیچ و مهره به دو فلنج بسته می‌شود و در جای خود ثابت نگه داشته می‌شود. این نوع شیر پروانه ای به دلیل داشتن ویژگی‌ها و قابلیت‌های زیر در بسیاری از صنایع مانند سیستم‌های آتش نشانی، آبرسانی کشاورزی، سیستم آبیاری قطره‌ای و غیره کاربرد دارد:
- طراحی فشرده بدون نیاز به فضای زیاد برای نصب
- وزن کم
- تولید در سایز‌های بزرگ تا کوچک
- قابلیت باز و بسته شدن سریع
- قابلیت افت فشار کم و بازیابی فشار بالا
- نصب و راه‌اندازی سریع و آسان
- قیمت مقرون به صرفه
شیر پروانه ای آکچویتوردار
از دیگر انواع شیر پروانه ای شیرهای آکچویتوردار است که به دلیل اتصال به آکچویتور یا همان عملگر باز و بسته شدن آن نیز به شکل کاملاً اتوماتیک صورت می‌گیرد. آکچویتور در انواع مختلفی مانند موتوری، پنوماتیکی یا هیدرولیکی وجود دارد که به طور خودکار و بدون نیاز به دخالت دست شیر را باز و بسته می‌کند. برخی از ویژگی‌های شیر پروانه ای آکچویتوردار عبارتند از:
- داشتن عملکرد اتوماتیک از طریق سیگنال‌های کنترلی
- امکان کنترل دقیق جریان
- کاهش نیروی انسانی
- قابلیت پایداری و دوام بالا به دلیل جنس مواد مقاوم به فشار، خوردگی و دما
- کاربرد در صنایع مختلف مانند نفت، گاز، شیمیایی، پتروشیمی و آب و فاضلاب
کاربردهای شیر پروانه ای در صنایع مختلف
همان طور که گفته شد شیر پروانه ای یکی از پر کاربرد‌ترین شیرهای صنعتی است که به دلیل ویژگی‌ها و مزایای فراوان در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در ادامه برخی از موارد کاربرد شیر پروانه ای در صنایع مختلف را نام می‌بریم:
- صنایع غذایی به منظور کنترل جریان مایعات و گاز ها
- صنایع نفت و گاز برای کنترل جریان سیالات در سیست لوله کشی
- صنایع شیمیایی برای کنترل دقیق جریان سیالات
- تولید برق و انرژی برای کنترل جریان آب و بخار در توربین ها و سیستم ها
- صنایع داروسازی
- صنایع آب و فاضلاب برای کنترل جریان آب یا فاضلاب
جمع‌بندی
شیر پروانه ای یکی از پرکاربردترین انواع شیرآلات صنعتی است که به دلیل طراحی ساده، وزن کم و عملکرد سریع در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، آب و فاضلاب، صنایع شیمیایی و نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرها در انواع مختلفی مانند ویفری، لاگ، فلنج‌دار و اکسنتریک تولید شده و بسته به نوع سیال، فشار کاری و شرایط عملیاتی انتخاب می‌شوند. با توجه به مزایای متعدد آنها، انتخاب صحیح شیر پروانه‌ای می‌تواند تأثیر زیادی بر بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی و کاهش هزینه‌های نگهداری داشته باشد.
سوالات متداول
1. تفاوت شیر پروانه‌ای ویفری و لاگ چیست؟
شیر پروانه‌ای ویفری بین دو فلنج قرار می‌گیرد و با پیچ و مهره محکم می‌شود، در حالی که نوع لاگ دارای سوراخ‌هایی برای پیچ شدن به فلنج است و امکان جدا کردن یک سمت خط لوله را فراهم می‌کند.
2. آیا شیر پروانه‌ای برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب است؟
خیر، معمولاً این نوع شیر برای سیالات با ویسکوزیته پایین تا متوسط طراحی شده است و در کاربردهای سنگین، استفاده از شیرهای دیگر مانند شیر توپی یا کشویی توصیه می‌شود.
3. مزیت اصلی شیر پروانه‌ای نسبت به سایر انواع شیرآلات چیست؟
مهمترین مزیت این شیر، وزن سبک، نصب و نگهداری آسان، عملکرد سریع و هزینه کمتر در مقایسه با شیرهای دیگر مانند کشویی و توپی است.
4. آیا شیر پروانه‌ای برای کنترل دبی مناسب است؟
بله، اما به طور معمول از این نوع شیر برای باز و بسته کردن سریع جریان استفاده می‌شود. برای کنترل دقیق‌تر دبی، می‌توان از انواع خاصی با عملگرهای کنترلی استفاده کرد.
5. عمر مفید یک شیر پروانه‌ای چقدر است؟
عمر مفید آن به عوامل مختلفی از جمله جنس بدنه، نوع سیال، میزان فشار و نحوه نگهداری بستگی دارد، اما در شرایط مطلوب می‌تواند سال‌ها بدون مشکل کار کند.