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 این شیر 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 Gate Valve 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. در بین شیرآلات 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 اجزای شیر های صنعتی 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.
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 یا شیر کشویی با گوۀ صلب به علت ساختار ساده و قدرتمند، متداول ترین نوع این شیر میباشد. این نوع شیر میتواند در هر موقعیتی نصب شود و تقریباً برای همهی سیالات و جریان های آرام و مخشوش مناسب است. دیسک این شیرها از یک فلز صلب و به صورت یکپارچه ساخته میشود.
شیر دروازه ای با گوۀ منعطف (Flexible Wedge Gate Valve)
Gate Valve 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 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 دیسک موازی (Parallel Disc Gate Valve)
Gate Valve 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 این مدل شیر 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.
جدول استاندارد ها
استاندارد | ANSI B16.34, API 600, API 6D , ANSI B16.5, ANSI B16.10, API 602 , API 6A , BS 1414 |
---|---|
قطر شیر mm | 40 mm up to 1800mm (0.5 ʺ to 72 ʺ) |
فشار کاری psi | up to ASME 300# , DIN PN 40 Up to 7500 Psi |
دمای کاری C | -29˚C تا 260˚C |
اتصال | 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 |
استاندارد بازرسی | API 600 , MSS SP 25, ANSI B 16.10 , DIN 1.2266-1 , EN 10204 , FCI 70-2 |
بدنه شیر | 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 |
دیسک یا دروازه | ASTM A216-WCB , ASTM A352-LCC , ASTM A217-WC6 , ASTM A217-C5 , ASTM A351-CF8M |
استم | ASTM A 182 Gr. F6a , ASTM A 182 Graph. F304 , ASTM A 182 Gr. F6a , ASTM A 182 Gr. F316 |
نشیمنگاه | ASTM A182 Gr. F6a , ASTM A182 Gr. F304 , ASTM A 182 Gr. F6a |
واشر نشیمنگاه | ASTM A 105 + Stellite , ASTM A 182 Gr. F304 , ASTM A 182 Gr. F6a + Stellite |
آب بندی | SS304 / Graphite , Spw SS304 / Graphite , RJ SS304 , PTFE |
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 پایپینگ باشد، قطعا این مدل شیر بهترین انتخاب است و کمترین افت فشار را در جریان نسبت به شیرهای دیگر ایجاد میکند.
از برند های معروف تولید و فروش شیر های 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 Gate Valve 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 Gate Valve 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.
سلام وقت بخیر آیا شیردروازه ای کمترین افت فشار را دارد؟با سپاس فراوان
سلام شیر دروازه ای در چه صنایعی بیشتر استفاده میشود و مورد توجه میباشد؟با شکر از مقاله های مفیدی ک در اختیارمون قرار میدید
بهترین برند تولید کننده شیرهای دروازه ای کدام برند است؟ لطفا معرفی بفرمائید.
نجفلو عزیز ممنون از همراهی شما. برای سوالی که شما پرسیدین لطفا با همکاران فروش اینرژی تماس بگیرید .
شیرهای دروازه ای معمولا از چه جنس هایی ساخته می شوند؟ و اینکه جنس شیر تا چه حد در قیمت نهایی آن اثرگذار است؟ منتظر پاسخ شما هستم. با تشکر
حیدری عزیز ممنون از همراهی شما. برای سوالی که شما پرسیدین لطفا با همکاران فروش اینرژی تماس بگیرید.
بسیار مفید بود؛ با تشکر از مطالبی که در وبسایت منتشر می کنید.
قاسمی عزیز ممنون از همراهی شما.
برای تنظیم دبی جریان هم می توان از شیرهای دروازه ای استفاده نمود یا فقط کاربرد قطع و وصل جریان را دارند؟
احمدی عزیز ممنون از همراهی شما. برای سوالی که شما پرسیدیت لطفا با همکاران فروش اینرژی تماس بگیرید .
چه نوع اکچویتورهایی با شیرهای دروازه ای قابل استفاده هستند؟
رضایی عزیز ممنون از همراهی شما. برای سوالی که شما پرسیدیت لطفا با همکاران فروش اینرژی تماس بگیرید .