در زمینه شیرآلات صنعتی، شیرهای پروانه‌ای به طور گسترده در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، تصفیه آب، فرآوری شیمیایی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. در میان انواع مختلف شیرهای پروانه‌ای، دو نوع پیشتاز هستند: شیر پروانه‌ای دو محوره و شیر پروانه‌ای سه محوره. در این مقایسه جامع، نگاهی عمیق به طراحی، مزایا، معایب و کاربردهای این دو شیر خواهیم داشت.
شیر پروانه ای دو افست
همانطور که از نامش پیداست، شیرهای پروانه‌ای دو آفست دارای دو آفست هستند: آفست اول، خروج از مرکز شفت است، یعنی آفست محور شفت از خط مرکزی خط لوله، و آفست دوم، خروج از مرکز آب‌بند است، یعنی هندسه آب‌بند دیسکی شیر. این طرح مزایا و معایب قابل توجهی دارد.
مزایای شیر پروانه‌ای دو محوره غیر هم‌مرکز
۱. کاهش سایش
هدف از طراحی خروج از مرکز شفت، کاهش اصطکاک بین صفحه شیر و نشیمنگاه شیر در طول فرآیند باز و بسته شدن است که در نتیجه باعث کاهش سایش و کاهش خطر نشتی می‌شود. همچنین می‌تواند عمر شیر پروانه‌ای را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد.
2. آب‌بندی پیشرفته
دومین خروج از مرکز باعث می‌شود سطح آب‌بندی فقط در مرحله نهایی بسته شدن با نشیمنگاه شیر تماس پیدا کند، که نه تنها آب‌بندی محکمی را تضمین می‌کند، بلکه به طور مؤثر جریان سیال را نیز کنترل می‌کند.
۳. کاهش گشتاور
طراحی دو افست ضریب اصطکاک را کاهش می‌دهد که نیروی مورد نیاز برای باز و بسته کردن شیر پروانه‌ای را کم می‌کند.
4. آب‌بندی دو طرفه
شیرهای پروانه‌ای دو محوره می‌توانند آب‌بندی دو طرفه را فراهم کنند، جریان دو طرفه را ممکن سازند و نصب و استفاده از آنها راحت‌تر است.
معایب شیرهای پروانه‌ای دو محوره:
۱. هزینه بالاتر
طراحی و مواد پیشرفته شیرهای پروانه‌ای دو محوره غیر هم مرکز عموماً منجر به هزینه‌های تولید بالاتری در مقایسه با شیرهای پروانه‌ای خط مرکزی می‌شوند.
۲. افت فشار آب بیشتر
به دلیل ضخیم‌تر بودن صفحه شیر دوطرفه خارج از مرکز، بیرون‌زدگی نشیمنگاه شیر و مجاری باریک‌تر، افت فشار آب از طریق شیر پروانه‌ای ممکن است افزایش یابد.
۳. محدوده دمایی محدود
شیرهای پروانه‌ای دو محوره ممکن است هنگام کار با محیط‌های با دمای بسیار پایین یا دمای بالا محدود شوند زیرا مواد مورد استفاده ممکن است در برابر دماهای شدید مقاومت نکنند.
شیر پروانه ای سه گانه افست
شیر پروانه‌ای با سه آفست، توسعه‌ی بیشتری از طراحی شیر پروانه‌ای با سه آفست را نشان می‌دهد. بر اساس دو محور خارج از مرکز، سومین محور خارج از مرکز، آفست محور نسبت به مرکز بدنه‌ی شیر است. این طراحی نوآورانه، مزیتی منحصر به فرد نسبت به شیر پروانه‌ای سنتی با خط مرکزی است.
مزایای شیرهای پروانه‌ای سه‌گانه غیر هم‌مرکز
۱. نشتی صفر
شکل منحصر به فرد عنصر آب‌بندی شیر پروانه‌ای سه‌گانه خارج از مرکز، اصطکاک و سایش را از بین می‌برد و در نتیجه آب‌بندی محکمی در طول عمر شیر ایجاد می‌کند.
۲. مقاومت در برابر دما و فشار بالا
هم شیر پروانه‌ای سه‌گانه تمام فلزی و هم شیر پروانه‌ای سه‌گانه چندلایه می‌توانند سیالات با دما و فشار بالا را کنترل کنند.
3. طراحی ضد حریق
تمام مواد شیر پروانه‌ای سه‌گانه خارج از مرکز می‌توانند استانداردهای سختگیرانه ضد حریق را برآورده کنند، که آن را در کاربردهای ضد حریق برجسته می‌کند.
۴. گشتاور و اصطکاک کم
شیر پروانه‌ای سه‌گانه خارج از مرکز می‌تواند گشتاور عملیاتی و اصطکاک را بیشتر کاهش دهد و در نتیجه به عملکرد روان، کاهش گشتاور و افزایش عمر مفید دست یابد.
۵. طیف گسترده‌ای از کاربردها
شیر پروانه‌ای سه‌گانه گریز از مرکز برای کاربردهای متنوعی از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، تولید برق و پالایش مناسب است.
معایب شیرهای پروانه‌ای سه‌گانه غیر هم‌مرکز
۱. هزینه بالاتر
شیر پروانه‌ای سه‌گانه غیرمتمرکز به دلیل طراحی و ساختار پیشرفته، هزینه تولید اولیه بالاتری دارد.
۲. افت هد کمی بیشتر
آفست اضافی در طراحی شیر سه‌گانه خارج از مرکز ممکن است منجر به افت فشار کمی بیشتر نسبت به شیر دوگانه خارج از مرکز شود.
شیر پروانه‌ای دو محوره در مقابل شیر پروانه‌ای سه محوره
۱. نشیمنگاه سوپاپ
نشیمنگاه شیر پروانه‌ای دو محوره معمولاً در شیاری روی صفحه شیر تعبیه شده و از لاستیکی مانند EPDM ساخته شده است، بنابراین می‌تواند به یک آب‌بندی هوابندی شده دست یابد، اما برای کاربردهای با دمای بسیار بالا مناسب نیست. نشیمنگاه شیر پروانه‌ای سه محوره تمام فلزی یا چند لایه است، بنابراین برای سیالات با دمای بالا یا خورنده مناسب‌تر است.
۲. هزینه
چه از نظر هزینه طراحی و چه از نظر پیچیدگی فرآیند تولید، شیرهای پروانه‌ای سه‌گانه گریز از مرکز گران‌تر از شیرهای پروانه‌ای دوگانه گریز از مرکز هستند. با این حال، تعداد دفعات تعمیر و نگهداری شیرهای سه‌گانه گریز از مرکز کمتر از شیرهای دوگانه گریز از مرکز است.
۳. گشتاور
هدف اصلی طراحی شیر پروانه‌ای سه‌گانه گریز از مرکز، کاهش بیشتر سایش و اصطکاک است. بنابراین، گشتاور شیر پروانه‌ای سه‌گانه گریز از مرکز کمتر از شیر پروانه‌ای دوگانه گریز از مرکز است.