شیرهای پروانه‌ای و شیرهای دروازه‌ای دو نوع شیر هستند که معمولاً در کاربردهای حفاظت از آب صنعتی و شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها تفاوت‌های آشکاری در ساختار، عملکرد و کاربرد دارند. این مقاله به تفصیل تفاوت‌های بین شیرهای پروانه‌ای و شیرهای دروازه‌ای را از جنبه‌های اصول، ترکیب، هزینه، دوام، تنظیم جریان، نصب و نگهداری مورد بحث قرار خواهد داد.
۱. اصل
اصل شیر پروانه ای
بزرگترین ویژگیِشیر پروانه‌ایساختار ساده و طراحی جمع و جور آن است. اصل کار آن این است که صفحه پروانه‌ای دایره‌ای به عنوان محور مرکزی برای کنترل جریان سیال، حول ساقه شیر می‌چرخد. صفحه شیر مانند یک ایست بازرسی است و تنها با رضایت صفحه پروانه‌ای می‌تواند عبور کند. وقتی صفحه پروانه‌ای موازی با جهت جریان سیال باشد، شیر کاملاً باز است. وقتی صفحه پروانه‌ای عمود بر جهت جریان سیال باشد، شیر کاملاً بسته است. زمان باز و بسته شدن شیر پروانه‌ای بسیار کوتاه است، زیرا برای تکمیل عملیات باز یا بسته شدن کامل، فقط به ۹۰ درجه چرخش نیاز دارد. به همین دلیل است که این شیر، شیر دوار و شیر ربع گرد است.
اصل شیر دروازه ای
صفحه شیرشیر دروازه‌ایبه صورت عمودی به سمت بدنه شیر بالا و پایین می‌رود. وقتی دریچه کاملاً بالا می‌رود، حفره داخلی بدنه شیر کاملاً باز می‌شود و سیال می‌تواند بدون مانع از آن عبور کند. وقتی دریچه کاملاً پایین می‌آید، سیال کاملاً مسدود می‌شود. طراحی شیر دروازه‌ای به گونه‌ای است که هنگام باز شدن کامل تقریباً هیچ مقاومتی در برابر جریان ندارد، بنابراین برای کاربردهایی که نیاز به باز شدن کامل یا بسته شدن کامل دارند، مناسب است. در اینجا باید تأکید کرد که شیر دروازه‌ای برای باز شدن کامل و بسته شدن کامل مناسب است! با این حال، شیر دروازه‌ای سرعت پاسخ آهسته‌ای دارد، یعنی زمان باز و بسته شدن طولانی‌تر است، زیرا چرخش چرخ دستی یا چرخ دنده حلزونی برای باز و بسته شدن کامل چندین بار طول می‌کشد.
۲. ترکیب‌بندی
ترکیب شیر پروانه ای
همانطور که در بالا ذکر شد، ساختار شیر پروانه‌ای نسبتاً ساده است و شامل اجزای اصلی مانند بدنه شیر، صفحه شیر، شفت شیر، نشیمنگاه شیر و درایو است. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
بدنه شیر:
بدنه شیر پروانه‌ای استوانه‌ای شکل است و درون آن یک کانال عمودی وجود دارد. بدنه شیر می‌تواند از مواد مختلفی مانند چدن، چدن داکتیل، فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی، برنز آلومینیومی و غیره ساخته شود. البته انتخاب جنس به محیط استفاده از شیر پروانه‌ای و ماهیت محیط بستگی دارد.
صفحه شیر:
صفحه شیر، همان قطعه باز و بسته شونده دیسکی شکل فوق الذکر است که از نظر شکل شبیه به دیسک است. جنس صفحه شیر معمولاً مشابه جنس بدنه شیر یا بالاتر از جنس بدنه شیر است، زیرا شیر پروانه‌ای برخلاف شیر پروانه‌ای مرکزی که بدنه شیر مستقیماً توسط یک نشیمنگاه شیر از محیط جدا می‌شود، در تماس مستقیم با سیال است. برخی از سیالات خاص نیاز به بهبود مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا دارند.
ساقه سوپاپ:
ساقه سوپاپ، صفحه سوپاپ و محرک را به هم متصل می‌کند و وظیفه انتقال گشتاور برای چرخاندن صفحه سوپاپ را بر عهده دارد. ساقه سوپاپ معمولاً از فولاد ضد زنگ ۴۲۰ یا سایر مواد با استحکام بالا ساخته می‌شود تا استحکام و دوام کافی آن تضمین شود.
نشیمنگاه سوپاپ:
نشیمنگاه شیر در حفره داخلی بدنه شیر قرار گرفته و با صفحه شیر تماس پیدا می‌کند تا یک آب‌بندی ایجاد کند و از عدم نشت سیال هنگام بسته بودن شیر اطمینان حاصل شود. دو نوع آب‌بندی وجود دارد: آب‌بندی نرم و آب‌بندی سخت. آب‌بندی نرم عملکرد آب‌بندی بهتری دارد. مواد رایج مورد استفاده شامل لاستیک، PTFE و غیره است که معمولاً در شیرهای پروانه‌ای مرکزی استفاده می‌شوند. آب‌بندی‌های سخت برای محیط‌های با دمای بالا و فشار بالا مناسب هستند. مواد رایج مورد استفاده شامل SS304+ گرافیت انعطاف‌پذیر و غیره است که در ...شیرهای پروانه‌ای سه‌گانه خارج از مرکز.
محرک:
از عملگر برای چرخاندن ساقه شیر استفاده می‌شود. انواع رایج آن دستی، برقی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی هستند. عملگرهای دستی معمولاً توسط دسته یا چرخ دنده کار می‌کنند، در حالی که عملگرهای برقی، پنوماتیکی و هیدرولیکی می‌توانند از راه دور کنترل شوند و به صورت خودکار عمل کنند.
ترکیب شیرهای دروازه‌ای
ساختار شیر دروازه‌ای نسبتاً پیچیده است. علاوه بر بدنه شیر، صفحه شیر، شفت شیر، نشیمنگاه و محرک شیر، پکینگ، پوشش شیر و غیره نیز وجود دارد (شکل زیر را ببینید).
بدنه شیر:
بدنه شیر دروازه‌ای معمولاً به شکل بشکه یا گوه است و دارای یک کانال مستقیم در داخل می‌باشد. جنس بدنه شیر عمدتاً از چدن، فولاد ریخته‌گری، فولاد ضد زنگ، برنج و غیره است. به طور مشابه، جنس مناسب باید با توجه به شرایط استفاده انتخاب شود.
پوشش دریچه:
پوشش شیر به بدنه شیر متصل شده است تا یک حفره شیر بسته تشکیل دهد. معمولاً یک محفظه آب‌بندی روی پوشش شیر برای نصب پکینگ و آب‌بندی ساقه شیر وجود دارد.
گیت + نشیمنگاه شیر:
گیت (Gate) قسمت باز و بسته شدن شیر دروازه‌ای است که معمولاً به شکل گوه می‌باشد. گیت می‌تواند یک گیت تکی یا یک ساختار دو گیتی باشد. شیر دروازه‌ای که ما معمولاً استفاده می‌کنیم، یک گیت تکی است. جنس گیت شیر دروازه‌ای الاستیک GGG50 است که با لاستیک پوشانده شده است و گیت شیر دروازه‌ای آب‌بندی سخت از جنس بدنه + برنج یا فولاد ضد زنگ است.
ساقه سوپاپ:
ساقه شیر، گیت و عملگر را به هم متصل می‌کند و از طریق انتقال رزوه، گیت را به بالا و پایین حرکت می‌دهد. جنس ساقه شیر عموماً از مواد با استحکام بالا مانند فولاد ضد زنگ یا فولاد کربنی است. با توجه به حرکت ساقه شیر، شیرهای دروازه‌ای را می‌توان به شیرهای دروازه‌ای ساقه بالارونده و شیرهای دروازه‌ای ساقه غیر بالارونده تقسیم کرد. رزوه ساقه شیر دروازه‌ای ساقه بالارونده در خارج از بدنه شیر قرار دارد و حالت باز و بسته آن به وضوح قابل مشاهده است. رزوه ساقه شیر دروازه‌ای ساقه غیر بالارونده در داخل بدنه شیر قرار دارد، ساختار آن نسبتاً جمع و جور است و فضای نصب آن کمتر از شیر دروازه‌ای ساقه بالارونده است.
بسته بندی:
پکینگ در محفظه آب‌بندی پوشش سوپاپ قرار دارد که برای آب‌بندی فاصله بین ساقه سوپاپ و پوشش سوپاپ برای جلوگیری از نشت سیال استفاده می‌شود. مواد پکینگ رایج شامل گرافیت، PTFE، آزبست و غیره است. پکینگ توسط گلند فشرده می‌شود تا عملکرد آب‌بندی تضمین شود.
محرک:
• چرخ دستی رایج‌ترین عملگر دستی است که با چرخاندن چرخ دستی، سیستم انتقال رزوه ساقه شیر را به حرکت در می‌آورد تا دریچه را به بالا و پایین حرکت دهد. برای شیرهای دروازه‌ای با قطر بزرگ یا فشار بالا، اغلب از عملگرهای برقی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی برای کاهش نیروی عملیاتی و افزایش سرعت باز و بسته شدن استفاده می‌شود. البته، این موضوع دیگری است. اگر علاقه‌مند هستید، لطفاً مقاله را بررسی کنید.چند دور برای بستن شیر پروانه‌ای لازم است؟چقدر طول می‌کشد؟
۳. هزینه
هزینه شیر پروانه‌ای
شیرهای پروانه‌ای معمولاً ارزان‌تر از شیرهای دروازه‌ای هستند. دلیل این امر این است که شیرهای پروانه‌ای طول ساختار کوتاهی دارند، به مواد کمتری نیاز دارند و فرآیند تولید نسبتاً ساده‌ای دارند. علاوه بر این، شیرهای پروانه‌ای سبک‌تر هستند که هزینه حمل و نقل و نصب را نیز کاهش می‌دهد. مزیت هزینه شیرهای پروانه‌ای به ویژه در خطوط لوله با قطر بزرگ مشهود است.
هزینه شیر دروازه‌ای
هزینه تولید شیرهای دروازه‌ای معمولاً بیشتر است، به خصوص برای کاربردهای با قطر بزرگ یا فشار بالا. ساختار شیرهای دروازه‌ای پیچیده است و دقت ماشینکاری صفحات دروازه‌ای و نشیمنگاه‌های شیر بالاست که به فرآیندها و زمان بیشتری در طول فرآیند تولید نیاز دارد. علاوه بر این، شیرهای دروازه‌ای سنگین‌تر هستند که هزینه حمل و نقل و نصب را افزایش می‌دهد.
همانطور که از شکل بالا مشخص است، برای همان DN100، شیر دروازه‌ای بسیار بزرگتر از شیر پروانه‌ای است.
۴. دوام
دوام شیر پروانه‌ای
دوام شیرهای پروانه‌ای به جنس نشیمنگاه و بدنه شیر بستگی دارد. به طور خاص، مواد آب‌بندی شیرهای پروانه‌ای با آب‌بندی نرم معمولاً از لاستیک، PTFE یا سایر مواد انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند که ممکن است در طول استفاده طولانی مدت ساییده یا کهنه شوند. البته، مواد آب‌بندی شیرهای پروانه‌ای با آب‌بندی سخت از مواد مصنوعی با کارایی بالا یا آب‌بندهای فلزی ساخته شده‌اند، بنابراین دوام آنها به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
به طور کلی، شیرهای پروانه‌ای در سیستم‌های کم‌فشار و فشار متوسط از دوام خوبی برخوردارند، اما عملکرد آب‌بندی آنها ممکن است در محیط‌های با فشار و دمای بالا کاهش یابد.
همچنین لازم به ذکر است که شیرهای پروانه‌ای می‌توانند با پیچیدن بدنه شیر با نشیمنگاه شیر، سیال را ایزوله کنند تا از خوردگی بدنه شیر جلوگیری شود. در عین حال، صفحه شیر را می‌توان به طور کامل با لاستیک محصور کرد و با فلوئور کاملاً آستر کرد که به طور قابل توجهی دوام آن را در برابر محیط‌های خورنده بهبود می‌بخشد.
دوام شیرهای دروازه‌ای
طراحی آب‌بند نشیمنگاه الاستیک شیرهای دروازه‌ای با همان مشکل شیرهای پروانه‌ای، یعنی سایش و فرسودگی در حین استفاده، مواجه است. با این حال، شیرهای دروازه‌ای با آب‌بندی سخت در محیط‌های با فشار و دمای بالا عملکرد خوبی دارند. از آنجا که سطح آب‌بندی فلز به فلز شیر دروازه‌ای از مقاومت بالایی در برابر سایش و خوردگی برخوردار است، عمر مفید آن معمولاً بیشتر است.
با این حال، دروازه شیر دروازه‌ای به راحتی توسط ناخالصی‌های موجود در محیط گیر می‌کند، که این امر ممکن است بر دوام آن نیز تأثیر بگذارد.
علاوه بر این، ظاهر و ساختار آن مشخص می‌کند که ساخت یک پوشش کامل برای آن دشوار است، بنابراین برای همان محیط خورنده، چه از جنس تمام فلز باشد و چه از پوشش کامل، قیمت آن بسیار بالاتر از شیر دروازه‌ای است.
۵. تنظیم جریان
تنظیم جریان شیر پروانه‌ای
شیر پروانه‌ای سه‌محوره می‌تواند جریان را در دهانه‌های مختلف تنظیم کند، اما منحنی مشخصه جریان آن نسبتاً غیرخطی است، به خصوص وقتی شیر نزدیک به باز شدن کامل است، جریان به شدت تغییر می‌کند. بنابراین، شیر پروانه‌ای فقط برای صحنه‌هایی با دقت تنظیم پایین مناسب است، در غیر این صورت، می‌توان یک شیر توپی انتخاب کرد.
تنظیم جریان شیر دروازه‌ای
شیر دروازه‌ای طوری طراحی شده است که برای عملیات باز شدن کامل یا بسته شدن کامل مناسب‌تر باشد، اما برای تنظیم جریان مناسب نیست. در حالت نیمه باز، دروازه باعث تلاطم و لرزش سیال می‌شود که به راحتی می‌تواند به نشیمنگاه و دروازه شیر آسیب برساند.
۶. نصب
نصب شیر پروانه ای
نصب شیر پروانه‌ای نسبتاً ساده است. وزن آن سبک است، بنابراین در حین نصب به پشتیبانی زیادی نیاز ندارد. ساختار جمع و جوری دارد، بنابراین به ویژه برای مواقعی که فضای محدودی وجود دارد مناسب است.
شیر پروانه‌ای را می‌توان در هر جهتی (افقی یا عمودی) روی لوله‌ها نصب کرد و هیچ الزام سختگیرانه‌ای برای جهت جریان در لوله وجود ندارد. لازم به ذکر است که در کاربردهای فشار بالا یا قطر بزرگ، صفحه پروانه‌ای باید در حین نصب در حالت کاملاً باز باشد تا از آسیب به آب‌بندی جلوگیری شود.
نصب شیرهای دروازه‌ای
نصب شیرهای دروازه‌ای پیچیده‌تر است، به خصوص شیرهای دروازه‌ای با قطر بزرگ و آب‌بندی سخت. به دلیل وزن زیاد شیرهای دروازه‌ای، در حین نصب به پشتیبانی و اقدامات تثبیت اضافی نیاز است تا از پایداری شیر و ایمنی نصاب اطمینان حاصل شود.
شیرهای دروازه‌ای معمولاً روی لوله‌های افقی نصب می‌شوند و برای اطمینان از نصب صحیح، جهت جریان سیال باید در نظر گرفته شود. علاوه بر این، کورس باز و بسته شدن شیرهای دروازه‌ای طولانی است، به خصوص برای شیرهای دروازه‌ای با ساقه بالارونده، و باید فضای کافی برای کار با هندویل (چرخ دستی) در نظر گرفته شود.
۷. نگهداری و تعمیر
نگهداری شیرهای پروانه ای
شیرهای پروانه‌ای قطعات کمتری دارند و جداسازی و مونتاژ آنها آسان است، بنابراین نگهداری آنها آسان‌تر است. در نگهداری روزانه، عمدتاً فرسودگی و ساییدگی صفحه شیر و نشیمنگاه شیر بررسی می‌شود. اگر حلقه آب‌بندی به شدت ساییده شود، باید به موقع تعویض شود. بنابراین، توصیه می‌کنیم مشتریان شیرهای پروانه‌ای قابل تعویض با پشت نرم خریداری کنند. اگر صافی سطح و پرداخت صفحه شیر برای دستیابی به یک اثر آب‌بندی خوب دشوار است، آن نیز باید تعویض شود.
علاوه بر این، روانکاری ساقه شیر نیز وجود دارد. روانکاری خوب به انعطاف پذیری و دوام عملکرد شیر پروانه ای کمک می کند.
نگهداری شیرهای دروازه‌ای
شیرهای دروازه‌ای قطعات زیادی دارند و جداسازی و مونتاژ آنها دشوار است، به خصوص در سیستم‌های خط لوله بزرگ، که حجم کار تعمیر و نگهداری زیاد است. در حین تعمیر و نگهداری، باید توجه ویژه‌ای به این نکته شود که آیا شیر دروازه‌ای به راحتی بالا و پایین می‌رود و آیا اشیاء خارجی در شیار بدنه شیر وجود دارد یا خیر.
اگر سطح تماس نشیمنگاه سوپاپ و گیت خراشیده یا ساییده شده باشد، نیاز به پولیش یا تعویض دارد. البته روغن کاری ساق سوپاپ نیز ضروری است.
باید به نگهداری پکینگ نسبت به شیر پروانه‌ای توجه بیشتری شود. پکینگ شیر دروازه‌ای برای آب‌بندی فاصله بین ساقه شیر و بدنه شیر استفاده می‌شود تا از نشت سیال به بیرون جلوگیری شود. فرسودگی و ساییدگی پکینگ از مشکلات رایج شیرهای دروازه‌ای است. در حین نگهداری، لازم است که به طور منظم میزان سفتی پکینگ بررسی شود و در صورت لزوم تنظیم یا تعویض شود.
۸. نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، شیرهای پروانه‌ای و شیرهای دروازه‌ای از نظر عملکرد، هزینه، دوام، تنظیم جریان و نصب، مزایا و معایب خاص خود را دارند:
۱. اصل: شیرهای پروانه‌ای سرعت باز و بسته شدن سریعی دارند و برای مواقع باز و بسته شدن سریع مناسب هستند؛ شیرهای دروازه‌ای زمان باز و بسته شدن طولانی دارند.
۲. ترکیب: شیرهای پروانه‌ای ساختار ساده‌ای دارند و شیرهای دروازه‌ای ترکیب پیچیده‌ای دارند.
۳. هزینه: شیرهای پروانه‌ای هزینه کمتری دارند، به خصوص برای کاربردهای با قطر بزرگ؛ شیرهای دروازه‌ای هزینه بالاتری دارند، به خصوص برای فشارهای بالا یا نیازهای مواد خاص.
۴. دوام: شیرهای پروانه‌ای در سیستم‌های کم‌فشار و فشار متوسط دوام بهتری دارند؛ شیرهای دروازه‌ای در محیط‌های پرفشار و با دمای بالا عملکرد خوبی دارند، اما باز و بسته شدن مکرر ممکن است بر طول عمر آنها تأثیر بگذارد.
۵. تنظیم جریان: شیرهای پروانه‌ای برای کنترل جریان‌های نامنظم مناسب هستند؛ شیرهای دروازه‌ای برای عملیات کاملاً باز یا کاملاً بسته مناسب‌ترند.
۶. نصب: شیرهای پروانه‌ای به راحتی نصب می‌شوند و هم برای خطوط لوله افقی و هم عمودی قابل استفاده هستند؛ شیرهای دروازه‌ای نصب پیچیده‌ای دارند و برای نصب خطوط لوله افقی مناسب هستند.
۷. نگهداری: نگهداری از شیرهای پروانه‌ای بر روی سایش و فرسودگی صفحه شیر و نشیمنگاه شیر و روغن‌کاری ساقه شیر تمرکز دارد. علاوه بر این موارد، شیر دروازه‌ای نیز نیاز به نگهداری پکینگ دارد.
در کاربردهای عملی، انتخاب شیرهای پروانه‌ای یا شیرهای دروازه‌ای باید به طور جامع و با توجه به شرایط و الزامات کاری خاص در نظر گرفته شود تا بهترین عملکرد و صرفه اقتصادی تضمین شود.