نشیمنگاه شیر پروانهای یک جزء آببندی کلیدی در داخل شیر پروانهای است. وظیفه اصلی آن تماس با صفحه پروانهای (دیسک شیر) و تشکیل یک سطح آببندی هنگام بسته بودن شیر برای جلوگیری از نشت سیال است. به طور خاص،نشیمنگاه شیر پروانهایمیتواند بر روی دیواره داخلی بدنه شیر نصب شود یا طوری طراحی شود که با صفحه پروانهای یکپارچه شود و با تکیه بر جنس و ساختار خود، به یک اثر آببندی خوب دست یابد.
1. معرفی طبقه بندی نشیمنگاه شیر پروانه ای
۱. ۱ طبقهبندی بر اساس جنس
الف. نشیمنگاه نرم و ارتجاعی سوپاپ
معمولاً به موادی مانند لاستیک، سیلیکون، پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) اشاره دارد.
مزایا: عملکرد آببندی خوب، پاسخ سریع، مناسب برای دمای پایین، فشار پایین و محیطهای کم خورنده (به جز PTFE).
معایب: مقاومت سایشی ضعیف، عمر مفید محدود به دلیل فرسودگی مواد.
ب. نشیمنگاه فلزی شیر
ساخته شده از فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی یا سایر مواد فلزی.
مزایا: مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر فشار بالا، مقاومت در برابر سایش قوی، مناسب برای شرایط کاری سخت.
معایب: الزامات بالا برای آببندی فلز به فلز، دقت دقیق پردازش و الزامات نصب.
ج. نشیمنگاه سوپاپ کامپوزیتی
مزایای فلز و مواد نرم را با هم ترکیب میکند و معمولاً ساختار فلزی را با مواد الاستیک مانند گرافیت میپوشاند.
این نه تنها میتواند عملکرد آببندی خوب را تضمین کند، بلکه مقاومت در برابر سایش و عمر مفید را نیز بهبود میبخشد.
۱.۲ طبقهبندی بر اساس فرم ساختاری
الف. صندلی عقب سفت
نشیمنگاه و پشت شیر به صورت یکپارچه و با ساختاری ساده ساخته شدهاند و سطح آببندی آن محکم با بدنه شیر جفت میشود.
نقطه ضعف ایننشیمنگاه سوپاپ پشتی سختاین است که به محض اینکه نشیمنگاه شیر فرسوده یا کهنه شود، کل شیر پروانهای برای تعویض باید از هم جدا شود.
ب. صندلی نرم قابل جدا شدن
نشیمنگاه نرم سوپاپطراحی دم چلچلهای دارد و میتوان آن را جدا و جداگانه تعویض کرد.
مزیت این است که نگهداری و افزایش طول عمر شیر پروانهای به طور کلی آسان است.
۱.۳ طبق طراحی ویژه
الف. شیر پروانهای دو طرفه غیر هممرکز
صفحه پروانهای هنگام بسته بودن در امتداد دو محور خارج از مرکز حرکت میکند تا اصطکاک تماسی با نشیمنگاه شیر کاهش یابد.
مزایای آن کاهش سایش، افزایش طول عمر نشیمنگاه سوپاپ و بهبود عملکرد آببندی است.
ب. شیر پروانهای سهگانه غیر هممرکز
طراحی بیشتر بر اساس خروج از مرکز دوگانه، صفحه پروانهای و نشیمنگاه فلزی شیر را قادر میسازد تا به تماس دقیق فلز با فلز دست یابند.
این میتواند به اثر نشتی صفر واقعی دست یابد و برای شرایط کاری با تقاضای بالا (مانند محیطهای با دمای بالا و فشار بالا) مناسب است.
انواع مختلف مواد تشکیل دهنده نشیمنگاه شیر، خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی دارند و برای شرایط کاری مختلف مناسب هستند. در این مقاله، ما عمدتاً انواع اصلی، عملکرد و کاربردهای نشیمنگاههای الاستیک شیر را مطالعه و مقایسه میکنیم.
نشیمنگاههای الاستیک شیر که معمولاً در بازار استفاده میشوند عبارتند از NBR، EPDM، VITON (FKM)، لاستیک طبیعی (NR)، سیلیکون (Silicone Rubber)، پلی اورتان (PU)، لاستیک نیتریل هیدروژنه (HNBR)، HYPALON (CSM)، PTFE:
۲. مقایسه خواص مواد نشیمنگاه سوپاپ
| مواد | NBR (لاستیک نیتریل) | EPDM (لاستیک اتیلن پروپیلن دین مونومر) | وایتون (لاستیک FKM/فلوروکربن) | NR (لاستیک طبیعی) | لاستیک سیلیکونی | پییو (پلیاورتان) | HNBR (لاستیک نیتریل هیدروژنه) | هایپالون (لاستیک پلی اتیلن CSM/کلروسولفونه شده) | PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن، تفلون) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مقاومت در برابر روغن | عالی | ضعیف | عالی (در برابر سوختها و مواد شیمیایی مقاوم است) | ضعیف | ضعیف | متوسط | عالی (در برابر روغن، سوخت و روانکنندهها مقاوم است) | متوسط | عالی (بهترین مقاومت شیمیایی) |
| مقاومت شیمیایی | متوسط، در برابر اسیدها و بازهای ملایم مقاوم است | عالی (در برابر اسیدها، بازها و اکسیدکنندهها مقاوم است) | عالی (مقاوم در برابر اسیدها، بازها، حلالهای آلی) | متوسط | عالی (مقاوم در برابر اکسیدکنندهها، غیرسمی) | متوسط | خوب (در برابر اسیدها و بازهای ملایم مقاوم است) | عالی (در برابر اسیدها، بازها و اکسیدکنندهها مقاوم است) | عالی (در برابر تمام مواد شیمیایی مقاوم است) |
| محدوده دما (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (به طور خلاصه تا 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | ۶۰- تا ۲۳۰ | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| مقاومت در برابر سایش | خوب | متوسط | خوب | عالی (مقاومت سایشی عالی) | متوسط | عالی (بهترین مقاومت در برابر سایش) | عالی | خوب | ضعیف (به راحتی ساییده میشود) |
| مقاومت در برابر آب | متوسط | عالی (مناسب برای آب گرم و بخار) | متوسط | خوب | عالی (مناسب برای غذا) | متوسط | خوب | عالی | عالی (ضد آب) |
| مقاومت در برابر آب و هوا (UV/Ozone) | فقیر (به راحتی پیر میشود) | عالی (مقاومت بالا در برابر آب و هوا) | خوب | متوسط | عالی (مقاومت شدید در برابر آب و هوا) | متوسط | عالی (مقاومت بالا در برابر آب و هوا) | فوق العاده (مقاومت عالی در برابر آب و هوا) | عالی (مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و پیری) |
| انعطافپذیری | خوب | عالی | متوسط | عالی | عالی | خوب | عالی | خوب | سخت (اصطکاک کم) |
| کاربردهای اصلی | سوخت، روغن روانکاری، سیستمهای روغن هیدرولیک، آببندهای صنعتی | سیستمهای آبرسانی و زهکشی، خطوط لوله مواد شیمیایی، سیستمهای بخار، تجهیزات فضای باز | کاربردهای شیمیایی با دمای بالا، سیستمهای سوخت، هوافضا، پتروشیمی | معدن، تجهیزات مقاوم در برابر سایش، پوششهای مکانیکی | مواد غذایی، دارویی، آببندی قطعات الکترونیکی، کاربردهای دمای بالا و پایین | آب بندی مکانیکی، تجهیزات مقاوم در برابر سایش، معدن، سیستم های هیدرولیک | پتروشیمی، صنعت خودرو، آببندهای روغن با دمای بالا | صنایع شیمیایی، محیطهای خورنده، تجهیزات فضای باز، آببندی مقاوم در برابر ازن | مواد شیمیایی خورنده قوی، داروها، آب بندی مواد غذایی، آب بندی در دمای بالا |
۳. شرایط کاری مناسب برای مواد نشیمنگاه سوپاپ
| مواد | مقاومت در برابر سوخت/روغن | مقاومت در برابر اسید/باز | مقاومت در برابر دمای بالا | مقاومت در برابر دمای پایین | مقاومت در برابر آب | مقاومت در برابر سایش | مقاومت در برابر آب و هوا (فضای باز، ازن) | درجه مواد غذایی |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NBR | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| ای پی دی ام | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| ویتون | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| سیلیکون | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| اچ ان بی آر | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| هایپالون | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
۴. توصیههای انتخاب مواد
· برای کاربردهای سوخت، روغن یا روغن هیدرولیک→ NBR، HNBR، VITON
· برای مقاومت در برابر اسید/باز و مواد شیمیایی→ EPDM، HYPALON، VITON، PTFE
· برای مقاومت در برابر دمای بالا (>150 درجه سانتیگراد)→ VITON، Silicone، HYPALON، PTFE
· برای کاربردهای دمای پایین (<-40°C)→ NR، سیلیکون، PTFE
· برای مقاومت بالا در برابر سایش و فرسایش (معدن، ماشین آلات)→ NR، PU، HNBR
· برای آب آشامیدنی و کاربردهای غذایی→ EPDM، سیلیکون، PTFE
· برای مقاومت در برابر فضای باز و ازن→ EPDM، HYPALON، سیلیکون، PTFE
۵. نتیجهگیری
· NBR (لاستیک نیتریل): بهترین گزینه برای کاربردهای روغنی مانند سوخت، روغن هیدرولیک، اما نامناسب برای دماهای بالا و اسیدها/بازها.
· EPDM (لاستیک اتیلن پروپیلن): ایدهآل برای تصفیه آب، مواد شیمیایی و سیستمهای بخار؛ بسیار مقاوم در برابر آب و هوا اما نه مقاوم در برابر روغن.
· وایتون (لاستیک فلوروکربن): عالی برای دماهای بالا، اسیدها/بازهای قوی و کاربردهای سوخت.
· NR (لاستیک طبیعی): مقاومت سایشی برتر، مورد استفاده در معدن و ماشین آلات اما در برابر مواد شیمیایی مقاوم نیست.
· لاستیک سیلیکون: عالی برای دماهای بالا/پایین، کاربردهای ایمن برای مواد غذایی، اما فاقد مقاومت در برابر سایش.
· PU (پلی اورتان): بهترین گزینه برای مقاومت در برابر سایش شدید، مورد استفاده در آببندهای هیدرولیک و کاربردهای معدنی.
· HNBR (لاستیک نیتریل هیدروژنه): در کاربردهای دما بالا و سایش، بهتر از NBR است و در صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد.
· هایپالون (لاستیک پلی اتیلن CSM/کلروسولفونه): بهترین گزینه برای مقاومت در برابر اسید/باز و قرار گرفتن در معرض آب و هوا، ایدهآل برای آببندی شیمیایی و مقاوم در برابر ازن.
· PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن): مقاومترین ماده از نظر شیمیایی، ایدهآل برای دماهای بالا، محیطهای خورنده و فرآوری مواد غذایی.