شیر دروازه ای (Gate Valve) چیست؟

شیر دروازه ای (Gate Valve) یک شیر با حرکت خطی است که معمولاً برای قطع و وصل کامل جریان از آن استفاده می­شود و برای تنظیم دبی جریان مناسب نیست. نام دروازه ای برای این شیر در حقیقت از ظاهر و شکل دیسک شیر گرفته شده است که مانند یک دروازه جلوی جریان بالا و پایین رفته و مسیر جریان را باز و بسته می­کند.

زمانی که شیر دروازه ای کاملاً باز است دیسک آن هیچ گونه تماسی با جریان سیال نداشته و به طور کامل از جلوی جریان کنار می‌­رود. از همین رو در حالت باز بودن شیر دروازه ای افت فشار در مسیر جریان بسیار اندک و ناچیز می‌­باشد.

هنگام بسته بودن شیر لازم است تا دور دیسک به طور کامل و 360˚ توسط واشرهای مخصوص آب بندی گردد. افزایش دبی جریان در اثر باز شدن شیر روندی غیر خطی دارد و این بدان معنی است که با حرکت استم و بالا رفتن دیسک، سرعت جریان به­ طور یکنواخت تغییر نمی­کند. این شیر همچنین در حالت نیمه باز باعث لرزش و اغتشاش در مسیر جریان می‌­شود و از همین رو است که از شیر دروازه ای برای تنظیم جریان استفاده نمی‌­گردد.

هنگام بستن شیر بیشترین تغییر در دبی جریان در نزدیکی حالت کاملاً بسته رخ می­‌دهد و این اتفاق با سرعت زیاد سیال، باعث ساییدگی دیسک و نشیمنگاه و خرابی واشر شده و به مرور عملکرد شیر پایین آمده و نشتی در آن ایجاد می­‌شود.

شیر دروازه ای برای گستره­ی فراوانی از سیالات استفاده شده و در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، صنایع فرایندی و سیستم های انتقال آب و فاضلاب استفاده می­شود. تعمیرات شیرهای دروازه ای معمولاً کمی دشوار است و نیاز به پرداخت سطح دیسک و بدنه­‌ی شیر می‌­باشد از همین رو هنگام خراب شدن دیسک یا نشیمنگاه شیرهای دروازه ای ترجیحاً آن‌ها را تعویض می­‌کنند.

اجزای شیر را میتوانیددر مقاله شیر و اجزای سازنده آن مطالعه نمایید.

دیسک‌ (Disk)

شیرهای دروازه ای با طرح های مختلفی از دیسک موجود هستند. انواع  مختلف دیسک در شیرهای دروازه ای عبارتند از : گوه ای صلب، گوه ای منعطف، گوه ای دوتکه و دیسک موازی. دیسک های گوه ای معمولاً برای شیرهای دروازه ای با نشیمنگاه شیب به کار می‌­روند و دیسک های موازی برای شیرهای دروازه ای با نشیمنگاه موازی به کار می‌­روند.

صرف نظر از اینکه دیسک گوه ای یا موازی استفاده شود، دیسک و نشیمنگاه شیرهای دروازه ای همواره قابل تعویض هستند. مخصوصاً در مواقعی که سیال حاوی ذرات جامد یا جریان با سرعت بالا از شیر عبور می­‌کند دیسک و نشیمنگاه شیر دچار فرسایش سریع می­شوند و لازم است تا تعویض شوند.

عملگر (Actuator)

نوع عملگر (اکچویتور) این شیرها بستگی به ابعاد شیر و مقدار نیروی لازم جهت اعمال به شیر دارد. از آن جایی که تنظیم دبی در این شیرها مسأله‌­ی قابل توجه نیست معمولاً از اکچویتور الکتریکی برای شیر دروازه ای استفاده نمی‌­شود. در مواقعی که ابعاد شیر بزرگ باشد و نیاز به نیروی زیادی جهت باز و بسته کردن داشته باشد از عملگرهای هیدرولیک یا پنوماتیک استفاده می­شود و در حالت عادی بیشتر شیرهای دروازه ای اهرم دستی دارند.

ساختار شیر دروازه ای
ساختار شیر دروازه ای

مزایا و معایب شیر دروازه ای

مزایا :

  • ساختار متراکم و ساده
  • قیمت نسبتاً پایین
  • افت فشار کم در مسیر جریان
  • قابلیت استفاده برای انواع سیالات
  • تعمیر و نگه داری ساده

معایب :

  • برای تنظیم دبی جریان مناسب نیست.
  • دیسک و نشیمنگاه آن نسبتاً زود ساییده و خراب می‌­شود.

انواع شیر دروازه ای (Gate Valves Types)

شیر دروازه ای با گوۀ صلب (Solid Wedge Gate Valve)

شیر دروازه ای با گوۀ صلب به علت ساختار ساده و قدرتمند، متداول ترین نوع شیر دروازه ای می‌­باشد. این نوع شیر می­تواند در هر موقعیتی نصب شود و تقریباً برای همه­‌ی سیالات و جریان های آرام و مغشوش مناسب است. دیسک این شیرها از یک فلز صلب و به صورت یکپارچه ساخته می­‌شود.

شیر دروازه ای با گوه­‌ی صلب
شیر دروازه ای با گوه­‌ی صلب

شیر دروازه ای با گوۀ منعطف (Flexible Wedge Gate Valve)

شیر دروازه ای با گوۀ منعطف، دارای دیسکی یکپارچه با برشی دور محیط دیسک است و توانایی مناسبی در تغییر زاویه، بین نشیمنگاه ها دارد. برش دیسک این شیرها در اندازه، شکل و عمق می­‌تواند متفاوت باشد. یک برش سطحی و باریک انعطاف پذیری دیسک را کم کرده اما استحکام دیسک را حفظ می‌­کند. اما یک برش عریض و عمیق، مواد کمی را در مرکز دیسک باقی می­‌گذارد که همین امر سبب انعطاف پذیری بیشتر و استحکام کمتر دیسک می­‌شود.

شیرهای دروازه ای با گوۀ منعطف بیشتر برای عبور بخار در سیستم ها استفاده می­‌شوند. دلیل استفاده از شیرهای دروازه ای با گوۀ منعطف این است که در حالت بسته بودن شیر، دیسک با بدنه‌­ی شیر برخورد نکند. هنگام عبور بخار از شیر، اجزاء درون آن گرم شده و منبسط می­شوند. چنانچه در چنین شرایطی از شیر با گوه­ی صلب استفاده شود، پس از گرم شدن توسط بخار، دیسک و نشیمنگاه شیر منبسط شده و ممکن است به هم قفل شوند و عملکرد شیر مختل شود. بنابراین از شیر با دیسک منعطف استفاده می­کنند تا در زمان انبساط اجزاء شیر، چنین مشکلی پیش نیاید.

مشکل اصلی شیرهای دروازه ای با گوۀ منعطف این است که آب در گلویی شیر جمع می­‌شود که ممکن است باعث آسیب دیدن و خوردگی سریع تر بدنه و اجزای شیر شود.

شیر دروازه ای با گوه­ی منعطف
شیر دروازه ای با گوه­ی منعطف

شیر دروازه ای با گوۀ دوتکه (Split Wedge Gate Valve)

شیر دروازه ای با گوۀ دوتکه به طور خودکار با دو سطح نشیمنگاه هم‌تراز می­شود. اگر نیمی از دیسک کمی از تراز خارج شود، به دلیل ماده ای که بین دیسک و رینگ نشیمنگاه قرار دارد دیسک می­تواند خود را با سطح نشیمنگاه تراز کند. این شیرها برای گازها و مایعات، به خصوص مایعات خورنده در دماهای طبیعی مناسب هستند. آزادی حرکت دیسک حتی در مواقعی که شیر به صورت متوالی جریان­‌های گرم و سرد را عبور دهد از چسبیدن قطعات و بسته شدن شیر جلوگیری می­کند. همچنین این شیرها باید با استم در حالت عمودی در مسیر جریان نصب شوند.

شیر دروازه ای با گوه­‌ی دوتکه
شیر دروازه ای با گوه­‌ی دوتکه

شیر دروازه ای با دیسک موازی (Parallel Disc Gate Valve)

شیر دروازه ای با دیسک موازی از اتصال اجزاء شیر بر اثر انتقال حرارات جلوگیری می­کند و در هر دو حالت پرفشار و کم فشار قابل استفاده می‌­باشد. این شیرها دارای دو گوه­ی موازی هستند که در مقابل هم قرار می­‌گیرند و در بعضی حالات جدا از هم و در بعضی شیرها باهم حرکت می­کنند و آب بندی مناسبی در برابر نشیمنگاه شیر ایجاد می­کنند.

یکی از حالات شیر دروازه ای با دیسک موازی به گونه ای است که سمت پر فشار دیسک در جلوی جریان قرار می­گیرد و در مقابل نیروی استم به سمت کم فشار شیر وارد می­‌شود. این نوع از شیرها باید حتماً با جهت درست در مسیر جریان نصب شوند و سمت پرفشار دیسک در بالادست جریان سیال قرار گیرد.

شیر دروازه ای با دیسک موازی
شیر دروازه ای با دیسک موازی

جدول استانداردها

ANSI B16.34, API 600, API 6D , ANSI B16.5, ANSI B16.10,
API 602 , API 6A , BS 1414
استاندارد
40 mm up to 1800mm (0.5 ʺ  to 72 ʺ) قطر شیر mm
up to ASME 300# , DIN PN 40
Up to 7500 Psi
فشار کاری psi
-29˚C تا 260˚C دمای کاری C
Raised face – Ring type joint – ANSI B16.5 – ASME B16.47
series A or B – BS 4504 PN16, 25, 40, 64, etc –
BS10 table D, E, F, G, H, etc – Undrilled – Butt weld –
ANSI B16.25
اتصال
API 600 , MSS SP 25, ANSI B 16.10 ,  DIN 1.2266-1 ,
EN 10204 , FCI 70-2
استاندارد بازرسی
Carbon Steel: ASTM A216-WCB , ASTM A352-LCC ,
ASTM A217WC6 , ASTM A217-C5 , ASTM A351-CF8M
Stainless Steel:  DIN 1.4571, DIN 1.4401 , DIN 1.4404
Titanium Grade 2 or 3
بدنه شیر
ASTM  A216-WCB , ASTM  A352-LCC , ASTM  
A217-WC6 , ASTM  A217-C5 , ASTM  A351-CF8M
دیسک یا دروازه
ASTM A 182 Gr. F6a , ASTM A 182 Graph. F304 ,
ASTM A 182 Gr. F6a , ASTM  A 182 Gr. F316
استم
ASTM A182 Gr. F6a , ASTM A182 Gr. F304 ,
ASTM A 182 Gr. F6a
نشیمنگاه
ASTM A 105 + Stellite , ASTM A 182 Gr. F304 ,
ASTM A 182 Gr. F6a + Stellite
واشر نشیمنگاه
SS304 / Graphite ,  Spw SS304 / Graphite ,  
RJ SS304 , PTFE
آب بندی

جمع بندی

شیر دروازه ای یکی از شیرهای بسیار پرکاربرد و مهم در صنعت می­‌باشد. اگر هدف ما باز و بسته کردن کامل جریان در سیستم لوله کشی باشد، قطعا شیر دروازه ای بهترین انتخاب است و کمترین افت فشار را در جریان نسبت به شیرهای دیگر ایجاد می­کند.

از برندهای معروف تولید و فروش شیرهای دروازه ای می­توان به شرکت های SAMSON RINGO آمریکا، ARMATURY Group جمهوری چک، Schuf در آلمان و آمریکا، MUD KING آمریکا و ASAHI AV ژاپن اشاره کرد.

برای انتخاب از بین انواع مختلف شیر دروازه ای، باید به یکسری نکات مهم توجه کرد. مثلاً اگر یک جریان مایع با دمای طبیعی داشته باشیم بهترین انتخاب شیر دروازه ای با گوۀ صلب است که ساختار ساده تر و هزینه­‌ی پایین تری دارد؛ اما برای عبور جریان بخار شیر دروازه ای با گوۀ منعطف و برای عبور جریان سیال با تغییرات دمایی و دماهای بالا شیر دروازه ای با دیسک دوتکه توصیه می‌­گردد. در صورتی که  آب بندی جریان مسأله‌­ی مهمی برایمان باشد بهتر است از شیر دروازه ای با دیسک موازی استفاده کنیم تا از عبور و نشتی سیالات به­ طور کامل جلوگیری شود.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا