شیر پروانه ای تفلونی

شیر پروانه ای تفلونی (PTFE Butterfly Valve)

شیر پروانه ای تفلونی مناسب قطع و وصل مسیر جریان سیالات اسیدی، دارای خوردگی زیاد و سیالات شیمیایی میباشد که استفاده از شیر های پروانه ای با دیسک یا سیت فلزی یا استیل برای آنخا مناسب نمیباشد.

تجهیز صنعت تامین کننده انواع شیر آلات پروانه ای با متریال های تفلون، PTFE و EPDM میباشد. این شیر های در انواع سایز های مختلف و با انواع اتصالات فلنجی، ویفری و لاگ تایپ با انواع اکچویتور های دستی و اتوماتیک میباشد. برای خرید شیر پروانه ای تفلونی و مشاوره فنی با ما در تماس باشید.

شیر پروانه ای تفلونی و عملکرد آن

شیرپروانه ای یا باتر فلای ولو به دلیل وزن سبک، قیمت مناسب و همچنین تعمیرات و نگهداری آسان و کم هزینه، یکی از پر طرفدارترین نوع شیرآلات در صنایع بوده. انتخاب بسیار مناسبی برای مهندسین ابزار دقیق و پایپینگ محسوب میشود. شیر پروانه ای تفلونی یکی از انواع شیرهای پروانه ای یا باترفلای ولو محسوب میگردد. سیت یا جنس آب بند آن از جنس پلیمر تفلون PTFE میباشد. البته در بعضی سرویس های خاص علاوه بر جنس لاینر یا آستری (Linear) شیر پروانه ای، جنس دیسک (Disk) شیر را هم از تفلون طراحی و انتخاب میکنند.

به این دلیل که تفلون دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر شرایط و محیط های اسیدی و سیالات شیمیایی دارد. تحمل دمایی آن تا بیش از 260 درجه سانتی گراد می باشد. همچنین پایین ترین ضریب سائیدگی را در بین تمامی پلیمر ها دارد. باعث شده که کاربرد شیر پروانه ای تفلونی در بیشتر صنایع فرآیندی که محیط های اسیدی دارند.  مقدار PH در سیالات آنها بالا میباشد مانند صنایع شیمیایی مانند کارخانه های تولید مواد شیمیایی و پتروشیمی، کارخانه های تولید رنگ، چسب، کودهای شیمیایی و صنایع غذایی و دارویی روز به روز در حال افزایش و رو به گسترش است.

تفلون همچنین در صنایع هوا فضا و صنایعی که نیاز به کار در دماهای بسیار پایین میباشد. مانند آب بندی مخازن نیتروژن مایع در دمای 196- درجه و هیدروژن مایع 253- نیز کاربرد های فراوانی خواهد داشت.

نحوه کارکرد شیر پروانه ای تفلونی 

شیر پروانه ای یا Butterfly Valve یک شیر ربع گرد با چرخش دیسک حدودآ 90 درجه میباشد. دیسک این شیر حول یک محور عمودی که شافت شیر میباشد یک حرکت دورانی داشته و با جرخش 90 درجه ای شیر کاملآ باز یا کاملا کلوز خواهد شد و مسیر جریان سیال را قطع یا وصل میکند. به همین جهت شیر پروانه ای را در دسته بندی شیرآلات قطع و وصل یا on/off طبقه بندی میکنیم.

هرچند که شیر پروانه ای برای سرویس هایی که علاوه بر قطع و وصل سیال نیاز به تنظیم یا کنترل سیالات نیز باشد (Throttling) با استفاده از عملگرهایی که جلوتر به معرفی هر یک از آنها میپردازیم هم مورد استفاده قرار میگیرند.

در ادامه این مقاله به توضیح عملکرد و اجزای تشکیل دهنده یک شیر پروانه ای تفلونی و مشخصات فنی آنها و معرفی کاربرد های این نوع شیر در صنایع میپردازیم:

تفلون (پلی تترا فلورو اتیلن) چیست؟ 

قبل از بررسی شیر پروانه ای تفلونی و ویژگی های آن به معرفی پلیمر تفلون و چگونگی کشف آن و کاربرد های آن در زندگی روزمره اشاره خواهیم کرد:

این پلیمر در سال 1938 به صورت تصادفی کشف و سه سال بعد با نام تجاری تفلون (پلی تترا فلورو اتیلن) ثبت گردید. نام تجاری پلیمر تفلون PTFE میباشد. تفلون کمترین ضریب اصطکاک را در بین کل مواد شیمیایی داشته و به همین دلیل در ساخت ظروف نچسب و نیز نوارهای آب‌ بندی به کار می‌رود.

تفلون یک پلیمر از دسته پلاستیک های گرمانرم با ویژگی های بسیار بالا میباشد که باعث شده است از آن به عنوان لاینر یا آب بند شیر پروانه ای تفلونی در بسیاری از صنایع مانند صنایع پتروشیمی، نفت و گاز و … استفاده کنیم.

از دیگر ویژگی های تفلون میتوان به این نکات اشاره کرد که تفلون مقاومت بسیار بالایی در برابر اشعه ی UV داشته و به مرور زمان خاصیت خود را از دست نمی دهد. همچنین تفلون به رطوبت هوا حساسیتی نداشته و دارای مقاومت الکتریکی بالایی میباشد. در دماهای پایین دارای خواص ضربه پذیری خوبی است و مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد.

اجزای شیر پروانه ای تفلونی

باترفلای ولو تفلونی دارای بدنه (Body)، دیسک (Disk)،آستری یا آب بند (Linear) و نشیمنگاه (Seat) و یک محور عمودی (Shaft) که دیسک شیر حول آن محور آزادانه میچرخد (Stem)، و یک عملگر (Actuator) میباشد. آب بند یا linear در شیر پروانه ای تفلونی از جنس تفلون (PTFE) میباشد که دارای مقاومت بالایی نسبت به محیط های اسیدی داشته و نقطه ذوب بسیار بالایی دارد.

در ادامه به معرفی انواع اجزای داخلی یک باترفلای ولو تفلونی میپردازیم:

بدنه شیر پروانه ای تفلونی

بدنه شیر پروانه ای تفلونی، به دلیل اینکه با سیال فرآیندی در تماس نمیباشد از متریال های استیل، انواع چدن یا آلیاژ های فولاد کربنی یا کربن استیل  A216) WCB) تولید می شوند.

استم شیر پروانه ای تفلونی

استم شیرپروانه ای تفلونی وظیفه انتقال نیرو توسط عملگر به دیسک شیر چروانه ای را بر عهده داشته و از قسمت های در تماس با سیال فرآیندی محسوب میگردد.

دیسک شیر پروانه ای تفلونی

نوع سیال فرآیندی از نظر میزان خورنده بودن آن در انتخاب متریال دیسک شیر پروانه ای تفلونی تعیین کننده خواهد بود. برای سیالات اسیدی که PH پایینی دارند و آنچنان خورنده نیستند، معمولآ باشد از شیر پروانه ای با دیسک استیل و سیت تفلونی استفاده میشود و در مورد سیالات اسیدی با مقدار  PH بالا و خورندگی زیاد، از شیرپروانه ای با دیسک و سیت تفلونی استفاده می شود.

دیسک در شیر پروانه ای همواره متناسب با شرایط فرآیندی و نوع سیال انتخاب میشود. دیسک و لاینر در شیر پروانه ای بیشترین تماس با سیال را دارند به همین جهت متریال دیسک باید به گونه ای باشد که اگر سیال خواص خوردگی یا ساییدگی دارد موجب آسیب دیدن دیسک نشده. به همین خاطر برای دیسک شیر پروانه ای معمولآ متریال های SS316 و آلیاژ های کروم-نیکل مانند مونل یا حتی اینکونل استفاده میشود.

لاینر شیر پروانه ای تفلونی

سیت (لاینر) شیر پروانه ای تفلونی وظیفه آب بندی بین دیسک و بدنه را به عهده دارد. این قطعه از جنس PTFE تفلون است که در مقابل سایش و خوردگی مقاومت بسیار بالایی داشته و در مقدار نشتی سیال و کلاس نشتی شیر، نقش مهمی دارد. معمولآ شیرپروانه ای با دیسک استیل و آستری تفلون بیشترین آب بندی و بالاترین کلاس نشتی را خواهد داشت.

انتخاب دیسک مناسب و لاینر یا آستری در شیر پروانه ای از مهمترین پارامترها و فاکتورها در خریداری یک شیر پروانه ای محسوب میشوند. چرا که انتخاب دیسک و لاینر نامناسب علاوه بر مشکلات نشتی، باعث خوردگی و آسیب دیدگی در شیر می شود و آسیب ها و خسارات جبران ناپذیری را در شیر باعث میگردد.

برای سیالات اسیدی و خورنده تا دمای 130 درجه سانتی گراد از سیت تفلون (PTFE) و برای سیالات اسیدی دمای بالاتر از 130 درجه سانتی گراد از سیت فلز به فلز استفاده می شود. برای سرویس آب تا دمای 90 درجه سانتی گراد از سیت NBR و برای آب تا دمای 120 درجه از سیت سیت EPDM استفاده می شود. 

انواع شیر پروانه ای تفلونی از نظر اکچویتور

شیرپروانه ای را میتوان در انواع مختلفی از نظر نوع عملگر یا نیرویی که باعث حرکت دیسک و باز و کلوز شدن شیر میشود بررسی کرد.

عملگر دستی اهرمی (Wrench)

این نوع از عملگرها توسط یک اهرم کنترل میشوند و معمولا تا سایز 8 اینچ تولید میشوند. چراکه برای سایز های بالاتر از 8 اینچ استفاده از نیروی دست برای چرخاندن شیر کافی نبوده و عملآ غیر ممکن خواهد بود.

مکانیزم عملکرد در این نوع از عملگرها به این صورت میباشد که با فشار دادن اهرم و چرخاندن آن، میتوان زاویه دیسک شیر را طبق زاویه دلخواه تغییر داد و مسیر جریان سیال را کنترل کرد. این نوع از عملگرها در بازار به عنوان عملگرهای اهرمی یا کلاچ دار نیز معروف هستند.

عملگر گیربسکی (Gear-Box)

شیرپروانه ای با اکچویتور گیربکسی برای سایز های بالاتر از 8 اینچ مورد استفاده قرار میگیرد. مکانیزم عملکرد در آن به گونه ای میباشد که در آن شفت شیر پروانه ای که دیسک حول آن میچرخد، توسط یک سری چرخدنده به یک فلکه کوپل شده است.

هنگامیکه اپراتور فلکه را میچرخاند، نیروی این چرخش توسط چرخ دنده ها (گیربکس) به شافت شیر پروانه ای انتقال یافته و باعث چرخش دیسک خواهد شد. از آنجا که استفاده از گیبرکس باعث افزایش گشتاور نیرو میشود، استفاده از شیر پروانه ای گیربکسی در جایی که نیروی اهرم قادر به اوپن و کلوز کردن شیر نباشد مورد استفاده قرار میگیرد.

شکل فوق انواع شیر پروانه ای تفلونی با عملگرهای اهرمی و گیربکسی را نمایش میدهد.

عملگر پنوماتیکی (Pneumatic)

شیر پروانه ای با عملگر پنوماتیکی یکی از پرمصرف ترین و پرکاربرد ترین انواع عملگرها در شیرآلات میباشد. این نوع عملگر دارای سرعت اکشن بسیار بالایی است و شیر به سرعت پوزیشن اوپن یا کلوز خواهد گرفت. همچنین در جاهایی که محدودیتی بابت تامین هوای ابزار دقیق وجود نداشته باشد، این نوع اکچویتور بهترین انتخاب خواهد بود.

مکانیزم عملکرد در این نوع از عملگرها استفاده از نیروی هوای ابزار دقیق برای اوپن و کلوز کردن شیر میباشد. عملگرهای پنوماتیکی در شیر پروانه ای از نوع عملگرهای پنوماتیکی چرخشی (rack and pinion) میباشند. این نوع عملگرها دارای یک سری چرخدنده و شفت هستند که نیروی هوا در  یک مخزن کوچک باعث حرکت چرخ دنده ها خواهد شد. این حرکت به شفتی که به عملگر کوپل شده است منتقل میشود. این شافت نیز با چرخش باعث حرکت و تغییر زاویه دیسک در شیر خواهد شد.

شکل فوق دو شیر پروانه ای با بدنه چدنی و استیل و لاینر تفلونی را نمایش میدهد که با عملگر پنوماتیکی کوپل هستند.

عملگر برقی (Motorized)

در جاهایی که امکان تآمین هوای ابزار دقیق ابزار دقیقی وجود ندارد. یا محیط های خطرناکی داریم که در آنها باید استانداردهای ضدانفجار رعایت شود، استفاده از عملگرهای برقی یا موتوری motorized actuator توصیه میشود. این نوع از عملگر ها با استفاده از یک موتور الکتریکی به دیسک در شیر کوپل می شوند. نیروی لازم جهت چرخش دیسک را تامین میکند. با دریافت برق 24 ولت dc یا 240 ولت در موتور الکتریکی، شافت شیر پروانه ای که با آن کوپل می شود دوران پیدا کرده و دیسک شیر حول محور آن شافت میچرخد و مسیر حرکت سیال را اوپن یا کلوز خواهد کرد.

باید خاطرنشان کرد که استفاده از عملگر برقی زمان بیشتری برای اوپن و کلوز شدن شیر نسبت به عملگر پنوماتیکی احتیاج خواهد داشت. و در جایی که زمان اوپن و کلوز شدن شیر از اهمیت بالایی برخوردار باشد و شیر باید سریع اکشن بگیرد، فقط استفاده از عملگرهای پنوماتیکی توصیه میگردد.

انواع شیر پروانه ای از نظر اتصال بدنه

شیرپروانه ای در انواع اتصالات مختلفی از نظر کانکشن یا نوع اتصال در صنایع وجود داشته است. هریک با توجه به شرایط و کلاس فشاری خط لوله، جنس لوله و ضخامت آن، شرایط نصب و راه اندازی شیر پروانه ای و … باید انتخاب شوند.

در ادامه به معرفی انواع اتصالات در شیر پروانه ای خواهیم پرداخت.

شیرپروانه ای ویفری (Wafer type)

شیر پروانه ای با اتصال بین فلنجی یا ویفری یکی از مدل های شیر پروانه ای میباشد. که بین دو فلنج در خط لوله نصب و مهار میشود و در سایز های کمتر از 12 اینچ تولید میگردد.

شیرپروانه ای ویفری با 4 نقطه اتصال داخل خط نصب میگردد. به همین جهت برای فشارهای بالا نوع ویفری مورد استفاده قرار نمیگیرد.

شیر پروانه ای فلنجی (Flanged type)

این نوع شیر پروانه ای دارای دو فلنج برای نصب میباشد که با بیشترین نقاط اتصال روی خط نصب و قرار میگیرد. به همین جهت دارای بهترین مهار و مقاومت در برابر لرزش و ارتعاشات خط لوله میباشد.

شیرپروانه ای فلنجی معمولا در سایز های بالای 8 اینچ تولید می شوند و معمولا به دلیل سایز های بزرگ با عملگرهای گیربکسی تولید میشوند.

شیرپروانه ای لاگ تایپ (Lug type)

نوع دیگری از اتصالات در شیر پروانه ای لاگ دار یا لاگ تایپ میباشد. دارای 4 تا 20 گیره برای اتصال بین دو فلنج در خط لوله میباشد. نوع لاگ دار شیر پروانه ای به دلیل دارا بودن نقاط اتصال بیشتر نسبت به نوع ویفری در فشار های بالاتر مورد استفاده قرار میگیرد.

انواع متریال بدنه در شیر پروانه ای تفلونی

شیرآلات صنعتی با توجه به شرایط فرآیند و نوع سیال در متریال ها و سایز های گوناگونی ساخت و تولید میشوند. که شیر پروانه ای نیز از این قاعده مستثنی نیست.

شیر پروانه ای در انواع بدنه چدنی، انواع آلیاژی ها فولادی و استنلس استیل و حتی انواع مواد پلیمری و شیمیایی ساخت و تولید میشوند.

باترفلای ولو  تفلونی با انواع بدنه چدنی شامل چدن داکتیل (Ductile iron) و چدن خاکستری (Grey iron) برای سیالاتی که دما و فشار بالایی نداشته است. همچنین خورندگی ندارند بسیار مناسب میباشد. شیر پروانه ای چدنی بیشتر در صنایع آب و فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد.

 شیر پروانه ای استیل که با آلیاژهای استیل 316 یا 316L، تولید میشود در صنایع دارویی و غذایی بسیار پرمصرف و پراستفاده میباشد. انتخاب بدنه استیل در این نوع شیر پروانه ای به دلیل حساسیت های بهداشتی و میکروبی میباشد. که انواع آلیاژهای استیل بهترین متریال سازگار با این چنین شرایطی خواهد بود.

تجهیز صنعت تامین کننده و وارد کننده تجهیزات ابزار دقیق و انواع شیرآلات صنعتی و پایپینگ در ایران می باشد. برای استعلام قیمت و مشاوره فنی با کارشناسان (واحد) فروش ما تماس بگیرید.