شیر دیافراگمی یک شیر با حرکت خطی است که برای قطع و وصل و تنظیم جریان از آن استفاده می شود. نام دیافراگمی برای این شیر به انعطاف پذیری دیسک آن اشاره دارد. دیسک این شیر روی نشیمنگاه واقع بر بالای بدنه‌ی شیر جای گرفته است.
میزان نشتی دیافراگم ولوها به علت ساختاری که دارند، تقریباً صفر است. به همین علت برای انتقال سیالات خورنده و سمی، سیالات حاوی ذرات جامد، سیالات رادیواکتیوی و کلیه‌ی سیالاتی که می‌توانند موجب آلودگی شوند استفاده می‌شوند. تجهیزات داخلی دیافراگم ولو در معرض سیال درون لوله قرار نمی‌گیرد و سیالات ویسکوز و چسبنده نمی‌توانند داخل بانت (Bonnet) شیر نفوذ کنند. سیالاتی که باعث انسداد، خوردگی و چسبیدن قطعات دیگر شیر ها می‌شوند، می‌توانند به راحتی و بدون هیچ مشکل و نشتی از دیافراگم ولو عبور کنند.
در دیافراگم ولوها استم (Stem) حرکت چرخشی ندارد و این شیرها دارای انواع استم پنهان و استم آشکار هستند. شیرهای استم آشکار و استم پنهان تقریباً مشابه هم هستند با این تفاوت که در شیرهای استم آشکار یک استم بلندتر از داخل اهرم شیر بالا می‌آید و آشکار میشود.
بسیاری از دیافراگم ولوها در سرویس های خلأ استفاده می‌شوند. به این منظور باید از شیرهای با بانت (Bonnet) سایز 4 اینچ و بزرگتر استفاده کرد. بانت دیافراگم ولوها در حالت استم پنهان توسط یک بوش آب بندی، و در حالت استم آشکار توسط یک بوش آب بندی به همراه یک O-ring پوشش داده میشود.
از آن جایی که دیافراگم ولوها معمولاً برای مواد خطرناک و سمی استفاده می‌شوند، زمان خراب شدن اتفاقی دیافراگم ولو باید توجه داشت که مواد خطرناک به داخل محیط نفوذ نکنند. اگر مواد عبوری از دیافراگم ولو خیلی خطرناک باشد باید شرایطی فراهم شود تا از طریق سیستم های کنترلی بتوان از راه دور شیر را تنظیم و باز و بسته کرد.
نحوه عملکرد دیافراگم ولو
دیسک ارتجاعی منعطف در دیافراگم ولو به یک عضو فشاری یا اصطلاحاً کمپرسور متصل شده است. کمپرسور با استم (Stem) شیر بالا و پایین می‌رود و دیافراگم نیز به صورت هم جهت با آن ها حرکت میکند. با پایین آمدن کمپرسور، دیافراگم به قسمت زیرین محفظه‌ی شیر فشرده شده و مسیر جریان سیال را مسدود میکند.
طراحی دیافراگم ولو به گونه‌ای است که هنگام باز شدن شیر به جای آنکه کمپرسور، دیافراگم را کاملاً از کف نشیمنگاه جدا کند، استم را به آرامی درون کمپرسور بالا برده و توسط استم که به قسمت مرکزی دیافراگم متصل است، دیافراگم را از جای خود بلند میکند تا جریان به تدریج برقرار شود و بتوان دبی سیال را تنظیم کرد.
دیافراگم ولو با یک چرخش 90˚ در اهرم آنها، از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته تغییر می‌کنند. عملگر (اکچویتور) شیر دیافراگمی بسته به اندازه و کاربرد می‌تواند از نوع دستی، الکتریکی، هیدرولیک و پنوماتیک باشد.
جنس دیافراگم
دیافراگم ها می‌توانند از مواد مختلفی تولید شوند و عمر یک دیافراگم وابسته به دما، فشار و فرکانس کاری شیر می‌باشد. برخی از دیافراگم ها که از مواد الاستومری (Elastomeric Materials) ساخته می‌شوند، می‌توانند مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی با دماهای بالا داشته باشند.
با این حال اگر این دیافراگم در دماهای بالا کار کنند، هنگامی که فشار جریان هم بالا رود ممکن است تخریب شوند. در نتیجه هنگامی که قرار است این شیرها در دماهای بالا استفاده شوند باید حتماً با شرکت سازنده‌ی شیر مشورت شود.
همه‌ی مواد الاستومری زیر دمای 65˚C (150˚F) عملکرد مناسبی دارند و برخی از آنها در دماهای بالاتر به خوبی عمل کرده و برخی دیگر ممکن است تخریب شوند. برای مثال ماده‌ی ویتون (Viton) مقاومت شیمیایی بالایی دارد و در دماهای بالا هم پایدار است. اما اگر به عنوان دیافراگم در شیر قرار بگیرد ممکن است در دماهای خیلی بالا مقاومت کششی آن کم شود و دچار گسیختگی شود. به همین علت باید از آن در دمای مناسب استفاده کرد تا به شرایط بحرانی نرسد.
مزایا و معایب دیافراگم ولو
مزایا
- قابلیت استفاده برای تمام سیالات سمی و دوغابی
- امکان نصب به صورت افقی و عمودی در خط لوله
- عدم احتیاج به آب بندی و میزان نشتی نزدیک به صفر
- تعمیرات راحت و امکان تعویض دیافراگم در صورت خرابی
- اغتشاشات و تلاطم کمتر در مسیر جریان
معایب
- عدم امکان استفاده در شرایط دما و فشار زیاد به علت احتمال خرابی دیافراگم
- ایجاد افت فشار در مسیر جریان برای شیر دیافراگمی از نوع زینی (Weir Type Diaphragm Valve)
انواع دیافراگم ولو (Diaphragm Valves Types)
دیافراگم ولو نوع زینی (Weir Type Diaphragm Valve)
دیافراگم ولوها اصولاً برای تنظیم جریان سیال استفاده می‌شوند. نوع زینی دیافراگم ولو (Weir Type Diaphragm Valve) برای تنظیم دبی مناسب‌تر است اما دارای یکسری محدودیت ها می‌باشد. این نوع از شیر برای جریان های ضعیف و کم فشار مناسب است و از یک کمپرسور دوجزئی استفاده میکند.
در این نوع از شیرها برای جلوگیری از کشیدگی و ایجاد فشار زیاد بر دیافراگم، در قسمت پایین نشیمنگاه شیر یک برآمدگی یا انحنای زینی شکل ایجاد شده تا هنگام بسته شدن شیر، دیافراگم به مقدار کمتری کشیده شود. در این نوع شیر، عمر دیافراگم بالاتر است اما باید توجه داشت که این کاهش ناگهانی سطح مقطع شیر باعث افت فشار بالا در جریانات پر فشار میشود. همچنین در صورت عبور سیالات دوغابی از این نوع شیر امکان لخته شدن سیال در مسیر شیر وجود خواهد داشت.
دیافراگم ولو صاف (Straight Type Diaphragm Valve)
در این نوع از شیر ها هیچگونه انحنا در نشیمنگاه شیر وجود ندارد و ساختار نشیمنگاه کاملاً صاف است. با توجه به این ساختار، هنگام بسته شدن شیر لازم است تا دیافراگم مقدار زیادی کشیده شده و فشار زیادی را متحمل شود. با این وجود در مواردی که دبی و فشار سیال بالا باشد لازم است تا از این نوع دیافراگم ولو استفاده شود تا مسیر جریان سیال کاملاً باز باشد. همچنین استفاده از شیر دیافراگمی صاف سبب میشود تا جریان های دوغابی رسوب نکنند. همچنین در مواردی که لازم است شیرآلات مورد شستشو قرار گرفته و درون آن تمیز شود، استفاده از دیافراگم ولو صاف توصیه می‌گردد.
جدول استاندارد ها
| BS EN 13397 , BS:5156 ,MSS-SP-88 | استاندارد |
|---|---|
| 10-300 mm | قطر شیر |
| EN 1092-1 PN10 Up to 14 bar | فشار کاری |
| BS EN 1092 از -20˚C تا +175˚C | دمای کاری |
| BS EN 1092 , EN 558,Series 7 (BS 5156) , ANSI 150 , JIS B 2212 , ASME/ANSI B16.1 Class 125 , EN 1092-1 PN10/16 |
اتصال |
| BS EN 12266-1 , BS:6755-1, BS EN 1092 | استاندارد بازرسی |
| ASTM A 126 CLASS B ASTM A536 Grade 65-45-12 EN10213 GP240GH+N (1.0619+N) ASTM A 351 CF8M ASTM A 351 CF3M EN1982 CuSn5Zn5Pb5-C (CC491K) ASTM B62 |
بدنه شیر |
| PTFE/EPDM D93/20 Natural Rubber D10 EPDM Rubber D20 PTFE/Butyl Rubber D93/30 |
دیافراگم |
| ASTM A 276 TYPE 410 | استم |
| ASTM A 216 CLASS B | کمپرسور |
| IEC 60534-4:2006 , JIS B2005-4:2008 | آب بندی |
جمع بندی
دیافراگم ولو از جمله شیر های پرکاربرد در صنایع غذایی، دارویی، نفت و پتروشیمی هستند. این شیرها به علت داشتن آب بندی خیلی قوی و عدم وجود هرگونه نشتی در آن ها، برای عبور سیالات سمی و خطرناک بسیار مناسب هستند.
ساختار و جنس دیافراگم این شیر ها بسیار متنوع است. برای انتخاب نوع مناسبی از دیافراگم ولوها متناسب با نوع سیال و دما و فشار کاری باید یکسری نکات را مد نظر قرار داد.
از جمله برندهای معروف در زمینه‌ی تولید و فروش دیافراگم ولوها می‌توان به شرکت GENEBRE Diaphragm Valve در اسپانیا، شرکت انگلیسی Saunders، شرکت آلمانی ASV، شرکت آمریکایی MESON و شرکت ژاپنی Azbil اشاره کرد.
برای انتخاب یک دیافراگم ولو مناسب باید توجه داشت که در صورت پرفشار یا دوغابی بودن جریان استفاده از دیافراگم ولوها نوع صاف بهتر است که دارای افت فشار کمتر هستند و از لخته شدن و رسوب جریان جلوگیری می‌کنند. چنانچه جریان کم فشار باشد و تنظیم دبی جریان مسأله‌ی مهمی باشد استفاده از دیافراگم ولو نوع زینی توصیه می‌گردد. همچنین جنس دیافراگم باید با توجه به شرایط دما و فشار و همچنین میزان دفعات باز و بسته کردن شیر، انتخاب گردد.
سلام و خداقوت در این نوع از شیرها برای جلوگیری از کشیدگی و ایجاد فشار زیاد بر دیافراگم باید چیکار کرد؟ممنونم از سایت اینرژی
سلام در صورتی ک فشار جریان در دیافراگم افزایش پیدا کند چه اتفاقی می افتد؟و برای انتخاب یک دیافراگم باید ب چه نکاتی توجه کرد؟با تشکر