قصد داریم در این مقاله به شرح انواع شیر پروانه ای بپردازیم. موارد استفاده از شیرهای پروانه ای بسیار فراوان است. از کاربرد های غالب انواع شیرهای پروانه ای می توان به استفاده آنها در تامین آب، تامین هوا و گاز، تصفیه فاضلاب، حفاظت در برابر آتش، سرویس های خلاء، صنایع شیمیایی و نفت، سیستم های جابجایی سوخت، تولید برق، سرویس های هوای فشرده و گاز، سیستم های بخار، فرآوری مواد غذایی، داروسازی و سیستم های دریایی اشاره کرد.
لازم به ذکر است که شیرهای پروانه ای برحسب جنس، نوع طراحی، نحوه اتصال و نوع عملگر دسته بندی های متفاوتی دارد. شیر پروانه ای را به چهار دسته می توان تقسیم کرد:
- براساس طراحی: هم مرکز و غیر هم مرکز.
- براساس نوع اتصال: ویفری، لاگ، فلنجی و لاگ ویفر.
- بر اساس جنس بدنه، دیسک و لاینر شیر پروانه ای: جنس بدنه و دیسک (چدن، فولاد، استیل، آلیاژ های نیکل و…) لاینر (EPDM ,PTFE ,METAL TOMEL,…).
- براساس نوع عملگر: اهرمی، گیربکسی، پنوماتیک، هیدرولیکی و الکتریکی.
اصول طراحی و کارکرد انواع شیر پروانه ای
شیرهای پروانه‌ای در دسته‌بندی شیرهای دروازه‌ای با گیت‌های گردان قرار می‌گیرند. گیت این شیرها یک دیسک پهن به شکل دایره‌ای، مربعی و یا مستطیلی است که حول محوری متصل به استم شیر و به مقدار زاویه ۹۰ درجه می‌چرخد.
استم درست در محور میانی دیسک شیر قرار گرفته، به شکلی که دو طرف دیسک به همراه محور میانی آن شکلی شبیه به دو بال پروانه را تداعی می‌کند. برای همین است که به این شیرها اصطلاحاً شیرهای پروانه ای گفته میشود.
با چرخش ۹۰ درجه‌ای گیت پروانه ای حول محور استم جابه‌جا شده و مسیر عبور سیال را کاملاً باز و یا کاملاً بسته می‌کند. در عین حال از این شیرها می‌توانید برای اهداف دیگری از جمله کنترل دبی انواع سیالات در فاز مایع و یا گازی و حتی سیالات دو فاز شده و یا خیلی ویسکوز استفاده کنید.
انواع شیر پروانه ای (بر حسب نوع عملگر):
در شیرهای پروانه ای با توجه به فضا و نوع کاربرد و نیز میزان گشتاور لازم (برای بازو بسته شدن شیرها) از انواع مختلف محرک ها یا عمل کننده ها استفاده می شوند که بر این اساس به انواع زیر دسته بندی می گردند:
انواع شیر پروانه ای با عملکرد دستی:
- شیر پروانه ای اهرمی
- شیر پروانه ای گیربکسی
انواع شیر پروانه ای با عملکرد خودکار:
- شیرپروانه ای پنوماتیک
- شیر پروانه ای هیدرولیک
- شیر پروانه ای برقی
انواع شیر پروانه ای اهرمی:
این مدل از انواع شیر پروانه ای هستند که به وسیله دستگیره بلندی شبیه به اهرم باز و بسته می شوند بنابراین برای سایزهای کوچک کارایی دارند. این شیرها بیشتر قابل استفاده برای عبور سیالات کم فشار می باشد. شما می‌توانید از این شیر در جریان سیالاتی که حجم بالایی دارند نیز استفاده کنید.
ساده‌ترین الگوی طراحی انواع شیر پروانه ای است که در طراحی آنها از یک استم بلند متصل به فرمان کنترل دستی استفاده شده است. این اهرم دستی می‌تواند طراحی فرمانی شکل و یا یک دستگیره با قابلیت چرخش ۹۰ درجه‌ای باشد. در برخی مدل‌ها اهرم کنترل دستی شیر دارای ضامن قفل مکانیکی هستند تا در صورت فشار سیال مانع از تغییر موقعیت گیت پروانه‌ای شوند.
انواع شیر پروانه ای گیربکسی:
این شیرها از انواع شیر پروانه ای هستند که مجهز به گیربکس هستند که عملکرد را ساده تر می کند ولی هزینه بالاتر می رود. در این نوع شیرها یک دستگیره چرخشی به محور شیر وصل می شود و گشتاور مورد نیاز برای بازو بسته شدن شیر را فراهم می کند.
این مدل‌ها همچنان از سری شیرها با عملگر دستی هستند، با این تفاوت که محور گیت پروانه ای از طریق واسط گیربکسی باز و بسته میشود. به این ترتیب با اعمال توانی کمتر می‌توانیم گیت‌های بزرگ پروانه‌ای را به راحتی جابجا کنیم. این الگوی طراحی، مناسب ساخت شیرهای بزرگ با گیت‌های سنگین پروانه‌ای تحت عملگر دستی هستند.
انواع شیر پروانه ای پنوماتیک:
این نوع از انواع شیر پروانه ای به کمک نیروی هوای فشرده یا گازهای بی اثر فشرده کار می کند که این شیوه باعث عملکرد سریع و همچنین ایجاد ایمنی در مقابل حریق و اتصال کوتاه الکتریکی می شود. از انواع شیر پروانه ای پنوماتیک معمولاً برای مواد مایع و دوغاب استفاده می شوند.
این شیرها به دلیل استفاده آسان و مکانیزم ساده در صنعت شیرآلات بسیار محبوب هستند. این شیرها برای کنترل مایعاتی که قابلیت اشتعال بالایی دارند مانند مواد پتروشیمیایی، نفت و گاز بسیار مناسب هستند.عملگر پنوماتیکی این شیرها یک مجموعه سیلندر با تحریک دو طرفه است. به شکلی که تحت تأثیر تحریک از هر طرف برای باز و یا بسته شدن شیر پروانه ای اقدام می‌کند.
ظرفیت سیلندر پنوماتیک این شیرها وابسته به ابعاد دهانه شیر و فشار سیال انتخاب میشود تا از حصول قدرت کافی برای باز و بسته شدن گیت پروانه‌ای اطمینان داشته باشیم.
انواع شیر پروانه ای هیدرولیک:
معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور زیاد برای باز و بسته کردن شیر وجود دارد، استفاده می شود بطور مثال موقعیت هایی که فشار و میزان چسبندگی بالا باشد. عملگرهای هیدرولیکی مخصوص طراحی شیرهای خیلی بزرگ و یا شیرها برای کنترل سیالات خیلی چگال کارایی دارند.
در هر دو مورد به قدرت گشتاور بسیار زیادی برای کنترل شیر و حرکت گیت پروانه ای نیاز داریم. در شیرهای خیلی بزرگ به علت سنگینی دیسک پروانه‌ای و در شیرها با کنترل سیالات خیلی چگال به علت غلبه بر قدرت سیال به گشتاور بالایی نیازمند هستیم که در هر دو مورد از عملگرهای هیدرولیکی استفاده می‌کنند.
انواع شیر پروانه ای برقی:
همانطور که از نام آنها مشخص است این شیرها بوسیله نیروی الکتریکی باز و بسته می شوند در این نوع شیرها محرک های الکتریکی نیرو را به شفت خروجی و سپس محور شیر انتقال می دهند و زمانیکه فشار به محور شیر وارد می شود، دهانه شیر باز یا بسته می شود. شیرهای برقی عملکرد بسیار سریعی دارند و هزینه بالاتری دارند.
شیرهای برقی دارای میزان گشتاور بالایی هستند و دارای قابلیت کنترل از راه دور از طریق تابلو کنترل و PLC هستند. کاربرد وسیعی در کنترل خطوط لوله در صنایع شیمیایی، متالورژی و نفت دارند. عملگر شیر پروانه ای برقی دارای موتور الکتریکی مستقل است که با توجه به نوع فرمان صادر شده قابلیت جابه‌جایی گیت پروانه‌ای شیر را دارد.
از آنجایی که تمامی انواع شیر پروانه ای برقی با قابلیت کنترل دبی طراحی می‌شوند و نیاز به تنظیم دقیق گیت پروانه‌ای برای کنترل بهینه دبی سیال دارند، در طراحی آنها از انواع سروو موتورها و یا استپ موتورها استفاده میشود. به همین دلیل معمولاً قیمت شیر پروانه ای برقی از دیگر انواع عملگرهای دستی و خودکار بالاتر است.
انواع طراحی بدنه و روش اتصال شیر پروانه ای
شیرهای پروانه‌ای طراحی با بدنه باریک دارند و دیسک پروانه‌ای شکل در محدوده‌ی باریک بدنه این شیرها حول محور میانی و با زاویه ۹۰ درجه می‌چرخد. به این ترتیب در بازترین حالت عملاً گیت شیر از محدوده بدنه شیر خارج شده و در فضای مابین پایپ قرار می‌گیرد. طراحی باریک از ویژگی‌های برجسته در مشخصات فنی شیر پروانه ای است که مناسب نصب در مکان‌های محدود و فضاهای باریک میان پایپ‌ها است. البته برای اتصال این بدنه باریک روش‌های متفاوتی طراحی شده است که به قرار زیر هستند:
- انواع شیر پروانه ای ویفری: شیرها با بدنه بدون فلنچ هستند که برای قرارگیری میان دو فلنچ خط لوله طراحی شده‌اند.
- انواع شیر پروانه ای فلنچ دار: بدنه این شیرها فلنچ مستقلی دارد که با فلنچ پایپ کوپل میشود. معمولاً از بدنه فلنچ دار برای طراحی شیر پروانه ای‌های بزرگ با سایز بیشتر از ۸ اینچ استفاده می‌کنند.
- انواع شیر پروانه ای لاگ: شیرهایی با اتصال لاگ شده هستند. اتصال لاگ جانمایی سوراخ‌هایی بر بدنه شیر است که برای عبور پیچ طراحی شده‌اند. به این ترتیب بدنه لاگ مابین پایپ‌ها قرار گرفته و هر سوراخ توسط یک پیچ و مهره مستقل بسته میشود. این شیرها مناسب طراحی سیستم‌های پرفشار در ابعاد صنعتی هستند.
اجزای شیر پروانه ای
شیرهای پروانه‌ای طراحی ساده‌ای دارند. اما به مانند هر شیر صنعتی دیگر از مونتاژ بخش‌های متعدد فنی تشکیل شده‌اند. اجزای شیر پروانه ای بدون در نظر گرفتن بخش عملگر به قرار زیر است:
- بدنه (Body)
- دیسک (گیت)
- نشیمنگاه (Seat)
- محرک (استم)
مشخصات فنی انواع شیر پروانه ای
اگر چه انواع شیر پروانه ای در سایزهای گوناگون و طراحی عملگرهای متفاوت دستی و خودکار برای کاربردهای متفاوت طراحی می‌شوند؛ اما در عمل مشخصه‌های فنی کم و بیش یکسانی دارند. مهمترین مؤلفه‌ها برای بررسی مشخصات فنی شیر پروانه ای به قرار زیر هستند:
- سایز بدنه شیر
- نوع اتصال شی
- جنس بدنه (Body)
- جنس دیسک و سازگاری آن با انواع سیالات
- نوع عملگر دستی یا اتوماتیک
- نوع عملگر دستی همراه با جانمایی ضامن مکانیکی یا بدون ضامن
- نوع تحریک عملگر اتوماتیک از قبیل سطح فشار سیال پنوماتیکی یا هیدرولیکی و البته نوع سیگنال الکتریکی در شیر پروانه ای برقی
- متریال طراحی نشیمنگاه و قابلیت آب‌بندی آن
- و…
جدول مشخصات فنی انواع شیر پروانه ای
| ردیف | ویژگی فنی | توضیحات |
|---|---|---|
| 1 | سایز بدنه | از ۲ اینچ تا ۴۸ اینچ یا حتی بیشتر |
| 2 | فشار کاری | از PN10، PN16، PN25 تا کلاس 150 و 300 |
| 3 | جنس بدنه | چدن داکتیل، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای خاص |
| 4 | جنس دیسک | چدن، استیل، فولاد ضد زنگ، نیکل آلومینیوم برنز، آلیاژهای ویژه |
| 5 | جنس نشیمنگاه | EPDM، NBR، PTFE، لاستیک طبیعی یا فلزی |
| 6 | دمای کاری | از ۲۰- تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد (بسته به جنس لاینر و دیسک) |
| 7 | نوع اتصال | ویفری، فلنجی، لاگ، لاگ-ویفر |
| 8 | نوع عملگر | اهرمی، گیربکسی، پنوماتیک، هیدرولیکی، الکتریکی |
| 9 | کاربردهای اصلی | آب، هوا، گاز، مواد شیمیایی، دوغاب، سیالات خورنده و … |
این جدول به درک بهتر مشخصات فنی انواع شیر پروانه ای کمک می‌کند و باعث میشود در انتخاب و خرید این نوع شیرها بهترین تصمیم را بگیرید.
قیمت و نحوه خرید انواع شیر پروانه ای
با مقایسه انواع شیر های پروانه ای نتیجه می گیریم که شیرهای خودکار عملکرد سریعتری نسبت به شیرهای دستی دارند ولی هزینه آنها بیشتر است. شیرهای پنوماتیک دارای ساختار ساده و میزان خرابی کم و عمر طولانی هستند. همچنین پنوماتیک ها به دلیل نداشتن مدارهای الکتریکی و خطرات احتمالی مانند جرقه، نسبت به شیر پروانه ای برقی ایمنی بالاتری دارند؛ درحالیکه شیرهای پروانه ای الکتریکی از قابلیت کنترل بالاتر و دقیق تری برخوردار است.
شیرهای گیربکس دار در ابعادهای بزرگتری نسبت به نوع اهرمی کاربرد دارد و همچنین نسبت به آنها دارای صرفه جویی بیشتر در کار و عملکرد آبکاری بهتر است. وجود انواع شیرهای پروانه ای زمینه کاربرد آن را وسعت بخشیده و با توجه به فضا، کاربرد و هزینه آن می توانیم نوع مناسب آنرا مورد استفاده قرار دهیم. همچنین انتخاب نوع و مدل آن به نوع سیال عبور کننده از آن بستگی دارد.
برای خرید و بررسی قیمت انواع شیر پروانه ای در تمامی سایزها و بهرمندی از تمامی عملگرها می توانید از خدمات تخصصی فروش آنلاین گروه اینرژی برای عرضه در سراسر کشور بهرمند شوید.
سوالات متداول
در انتخاب بین شیر پروانه‌ای ویفری و فلنجی، کدام گزینه مناسب‌تر است و تفاوت آنها در چیست؟
یکی از اصلی‌ترین سؤالات در زمان خرید شیر پروانه‌ای، تفاوت بین نوع ویفری و فلنجی است. شیرهای ویفری بدون فلنج بوده و در بین دو فلنج خط لوله نصب می‌شوند؛ در حالی‌که شیرهای فلنجی خود دارای فلنج بوده و با پیچ و مهره به لوله متصل می‌شوند. نوع فلنجی از استحکام بیشتری برخوردار است و برای فشارهای بالاتر و سایزهای بزرگ‌تر توصیه میشود، اما فضای بیشتری اشغال می‌کند و هزینه بالاتری نیز دارد.
آیا شیر پروانه‌ای قابلیت تنظیم دقیق دبی جریان را دارد یا صرفاً جهت قطع و وصل به‌کار می‌رود؟
در شرایط معمول، شیر پروانه‌ای برای عملکرد on/off (قطع و وصل) طراحی شده است. با این حال، در برخی موارد می‌توان از آن برای کنترل نسبی جریان استفاده نمود. با این وجود، برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق دبی جریان دارند، استفاده از شیرهای کنترلی با طراحی ویژه توصیه میشود، چرا که شیر پروانه‌ای در موقعیت‌های نیمه باز دقت کافی را فراهم نمی‌کند.
چه عواملی موجب سفت شدن یا گیر کردن عملکرد شیر پروانه‌ای اهرمی پس از مدتی میشود؟
یکی از مشکلات رایج در شیرهای پروانه‌ای دستی، سخت شدن عملکرد اهرم در گذر زمان است. این مشکل معمولاً به دلیل تجمع رسوبات، خوردگی در ناحیه استم یا فرسودگی لاینر داخلی به‌وجود می‌آید. همچنین در مواردی که شیر برای مدت طولانی در یک وضعیت باقی بماند، ممکن است دچار گیرپاژ شود. انجام عملیات نگهداری دوره‌ای و استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی می‌تواند از بروز این مشکل جلوگیری نماید.
در سیستم‌هایی با سیالات خورنده مانند اسیدها یا آب شور، کدام نوع متریال برای شیر پروانه‌ای مناسب است؟
برای کاربردهایی با سیالات خورنده، انتخاب صحیح متریال از اهمیت بالایی برخوردار است. در این موارد، استفاده از بدنه و دیسک با جنس استنلس‌استیل ۳۱۶ یا آلیاژ نیکل-آلومینیوم برنز به همراه لاینرهایی از جنس PTFE یا EPDM مقاوم در برابر مواد شیمیایی توصیه میشود. این ترکیب‌ها قابلیت تحمل شرایط خورنده را داشته و عمر مفید شیر را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.
در صورت قطع برق، شیر پروانه‌ای برقی در چه وضعیتی قرار می‌گیرد و آیا امکان کنترل دستی آن وجود دارد؟
یکی از دغدغه‌های مهم کاربران، عملکرد شیر پروانه‌ای برقی در زمان قطع برق است. در حالت عادی، این شیرها در موقعیت فعلی باقی می‌مانند مگر اینکه به مکانیزم fail-safe (باز یا بسته شدن خودکار در هنگام قطع برق) مجهز باشند. برخی مدل‌ها قابلیت عملکرد دستی دارند که از طریق یک کلید مکانیکی یا اهرم اضطراری می‌توان شیر را در مواقع ضروری کنترل نمود. بررسی وجود این قابلیت در هنگام خرید شیر بسیار مهم است.
سلام میزان گشتاور شیرهای برقی چگونه است؟با تشکر از سایت پر محتوای اینرژی
اگر قابلیت کنترل و دقت بالا مد نظرمان باشد، از کدام اکچویتور به همراه یک شیر پروانه ای استفاده کنیم؟