شیر کشویی (شیر دروازه ای)

شیر کشویی یا دروازه ای (Gate Valve) یکی از انواع شیرآلات صنعتی و پایپینگ میباشد که برای قطع و وصل مسیر جریان سیال از آنها استفاده میشود.

دیسک شیر کشویی طوری میباشد که باید همواره یا کاملآ باز بوده و سیال از شیر عبور کند یا کاملآ بسته باشد. به عبارتی دیگر دیسک شیر کشویی در حالت نیمه باز (بسته) آسیب دیده و به عملکرد شیر آسیب خواهد رسید. به همین جهت شیر کشویی مناسب سرویس های تنظیمی و کنترلی که شیر در حالت های نیمه باز قرار میگیرد نمیباشد و در صنایع مختلف از آن فقط برای قطع و وصل کامل مسیر استفاده میکنند.

 

شیر کشویی نیز مانند سایر شیرآلات پایپینگ دارای انواع متنوعی با توجه به نوع اتصال، جنس بدنه، نوع عملگر (اکچویتور) و نوع دیسک یا آب بندی میباشد. در این صفحه توضیحاتی در مورد عملکرد و ساختار داخلی شیر کشویی و انواع آن از نظر جنس بدنه و اکچویتور ارائه میکنیم.

عملکرد شیر کشویی

شیر کشویی یا شیر دروازه ای دارای حرکت خطی استم و دیسک (Sliding Stem) میباشد و حرکت عملگر دستی آن بصورت فلکه ای (Multi-Turn) میباشد. به عبارتی دیگر با چرخاندن فلکه شیر کشویی که عمومآ این فلکه بصورت فلکه گیربکسی میباشد، استم یا شافت اصلی شیر حرکت کرده و دیسک شیر با یک حرکت عمودی بالا یا پایین خواهد رفت.

شیر کشویی یا شیر دروازه ای معمولا در سایز های بزرگ تر از 12 اینچ به صورت فلکه ای با گیربکس تولید میشود. می توان برای اتوماتیک کردن شیر کشویی یک اکچویتور پنوماتیکی یا برقی روی آن نصب کرد.

شکل زیر شماتیک ساده ای از عملکرد یک شیر کشویی فلکه ای را نمایش میدهد.

اجزاء داخلی شیر کشویی

مطابق شکل زیر این شیر از قسمت های اصلی بدنه، بانت، دیسک (مجرابند)، نشیمنگاه (سیت)، محور اصلی (استم) و یک عملگر دستی (فلکه) تشکیل شده است.

در ادامه به معرفی مهمترین قسمت های یک شیرکشویی میپردازیم:

تریم  (Valve Trim):

همانطور که میدانید به قسمت هایی از شیر که در تماس مستقیم با سیال فرآیندی میباشند تریم شیر میگوییم. به عبارتی دیگر به دیسک، استم و سیت رینگ های یک شیر کشویی که قابلیت جداسازی دارند. و همچنین قسمت هایی از شیر که باعث آب بندی می شوند را، تریم می گویند که تمامی موارد بالا به نوع شیر بستگی دارد.

در انتخاب نوع تریم شیرآلات موارد مختلفی مانند دما و فشار سیال فرآیندی، نوع سیال و میزان خورندگی آن و سایر پارامترهای فرآیندی باید در نظر گرفته شود. مطابق استاندارد ها متریال تریم همیشه باید یک درجه بالاتر از متریال بادی شیر در نظر گرفته شود.

برای مثال اگر شیر دروازه ای با بدنه کربن استیل WCB میباشد، جنس تریم آن باید حداقل استنلس استیل 316 انتخاب شود. این امر به این جهت میباشد که قسمت داخلی شیر به دلیل باز و بست شدن های مکرر در قسمت سیت و پلاگ و همچنین تماس دائمی سیال، همیشه در معرض خوردگی و سایش میباشد. به همین جهت متریال قسمت تریم در همه شیرآلات پایپینگی حداقل یک درجه از متریال بدنه مستحکم تر و بهتر باید باشد.

بانت (Bonnet):

قسمت های متحرک شیر کشویی شامل استم، سیت و پلاگ، درون قسمت بانت یا کلاهم شیر قرار دارند. بانت معمولا در شیر های دروازه ای بزرگ تر از 4 اینچ بصورت پیچ و مهره و برای سایز های کمتر از “4 بانت بصورت یکپارچه به بدنه شیر تولید خواهد شد.

شفت یا استم (Stem):

استم شیر های دروازه ای در واقع نوعی میله یا شفت ارتباطی میباشد که اکچویتور (برقی یا پنوماتیکی) یا فلکه را به دیسک شیر متصل میکند و حرکت استم باعث بالا و پایین شدن مجرابند یا باز و بست شدن شیر خواهد شد.

دیسک (Disk):

شیر کشویی با دیسک هایی از جنس تفلون یا لاستیک، استیل یا فولاد  و همچنین متریال های خاص مانند مونل و اینکونل تولید می شوند که انتخاب آنها به نوع سیال، شرایط فرآیندی و موارد بسیاری بستگی دارد.

انواع شیر کشویی

همانطور که بالاتر نیز اشاره کردیم شیر کشویی دارای انواع مختلفی از نظر نوع اتصال و متریال بدنه و نوع دیسک یا مجرابند میباشد.

• شیر کشویی استیل
• شیر کشویی فولادی
• شیر کشویی چدنی
• شیر کشویی فلنج دار
• شیر فلکه کشویی دنده ای
• شیر کشویی با عملگر پنوماتیک
• شیر کشویی با عملگر برقی

 

اما باید اشاره کنیم که مهمترین نوع طبقه بندی شیر دروازه ای در صنایع بر اساس نوع دیسک یا آب بند میباشد. به همین دلیل در اینجا به توضیحاتی در خصوص معرفی انواع شیر کشویی بر اساس نوع دیسک میپردازیم.

گیت ولو یا شیر کشویی در سه نوع اصلی شیر کشویی گوه ای، شیر چاقویی و شیر کشویی موازی تولید شده و در صنایع استفاده میشود که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم:

شیر کشویی گوه ای (Wedge type Gate valve)

شیر کشویی گوه ای دارای مجرابندی به شکل گوه ای (مثلثی) میباشد. هدف از شیب دار کردن این شیرها، تامین آب بندی بیشتر در مقابل فشارهای بالای سیال می باشد. شیرهای دروازه ای گوه ای از دو نشیمنگاه شیبدار و یک گیت شیبدار نا هماهنگ استفاده می کنند که امکان بسته شدن محکم و آب بندی بهتر را فراهم می کنند.

دیواره ی دیسک در این نوع شیر به صورت عمود نبوده و دارای یک زاویه 3 تا 5 درجه می باشد. که در این نوع ولو، هنگام بسته شدن تماس میان دیسک و نشیمنگاه را خواهیم داشت که باعث کاهش هر چه بیشتر سایش و فرسایش دیسک و نشیمنگاه در اثر تماس مستقیم خواهد شد.

شیر کشویی گوه ای دارای 3 نوع مختلف زیر از نظر نوع گوه میباشند:

• شیر کشویی گوۀ صلب (Solid Wedge Gate Valve)
• شیر کشویی گوۀ منعطف(Flexible Wedge Gate Valve)
• شیر کشویی گوه دوتکه (Split Wedge Gate Valve)

شیر کشویی دیسک موازی (Parallel Disc Gate Valve)

این شیرها دارای دو گوه موازی هستند که در مقابل هم قرار می‌گیرند . شیر کشویی با دیسک موازی از اتصال اجزاء شیر بر اثر انتقال حرارات جلوگیری میکند و در هر دو حالت پرفشار و کم فشار قابل استفاده می‌باشد.

یکی از حالات این مدل شیر با دیسک موازی به گونه ای است که سمت پر فشار دیسک در جلوی جریان قرار میگیرد. و در مقابل نیروی استم به سمت کم فشار شیر وارد میشود. این نوع از شیرها باید حتماً با جهت درست در مسیر جریان نصب شوند و سمت پرفشار دیسک در بالادست جریان سیال قرار گیرد.

شیر کشویی خط انتقال (Conduit Gate Valve)

این گونه شیر ها از زیر مجموعه ی شیر های کشویی موازی می باشند. دیسک آنها از یک صفحه ی فلزی تشکیل شده که بر روی آنها حفره یا مجرای دایره ای شکلی تعبیه شده و طابق سایز خط لوله میباشد.

بیشترین کاربرد شیر های دروازه ای Conduit در خطوط انتقال است. ارتفاع این گونه شیر ها بیشتر از انواع دیگر شیر های کشویی است که به دلیل شکل خاص دیسک در این نوع شیر ها می باشد.

شیر چاقویی (Knife Gate Valve)

عملکرد شیر گیوتینی یا شیر چاقویی دقیقآ مشابه یه گیوتین میباشد که یک دیسک فلزی بصورت کاملآ همود بر سیال بر آن وارد میشود. شیر کشویی چاقویی یا شیر کشویی گیوتینی افت فشار بسیار کمی دارد. از شیر چاقویی برای سیالاتی که دارای ذرات معلق و الیافی زیادی دارند مانند فاضلاب، همچنین سیالاتی که ویسکوزیته بالایی دارند. همچون شرکت های تولید کاغذ و مقوا نیز استفاده می شود.
از شیر گیوتینی با عملگر پنوماتیک و عملگر هیدرولیک نیز با توجه به حذف اپراتور و عملکرد سریع می توان برای مکانیزه کردن خط استفاده کرد.

شیر کشویی استیل

بدنه شیر کشویی کمتر از سایز 2 اینچ مطابق استاندارد API 602 معمولاً از متریال استیل فورج شده (آهنگری Forge) تولید میشوند. برای شیر کشویی استیل رایج ترین آلیاژهای مواد بدنه برای سرویس های دما بالا متریال ASTM A105 و برای سرویس های با درجه حرارت پایین متریال ASTM A350 مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین برای سرویس های دارای گاز ترش یا سیالات خورنده از متریال های ASTM A182 F304 / F316 استفاده میشود.

شیر کشویی فولادی

متریال بدنه برای شیرهای دروازه ای با سایز های بزرگتر از از 2 اینچ مطابق استاندارد API600 و API603 از جنس فولاد ریخته گری (Cast) ساخته شده است. برای سرویس های با شرایط نرمال متریال کربن استیل ریخته گری (ASTM A216 WCB) و برای سرویس با درجه حرارت بالا متریال ASTM A351 و برای سرویس های با درجه حرارت پایین، متریال های استیل 304 و 316 یا (ASTM A351 CF8) تولید میشوند.

استانداردهای طراحی شیر کشویی (Gate Valve)

استاندارد های گوناگونی برای طراحی شیر دروازه ای یا کشویی مطابق نوع صنعت مورد استفاده شیر وجود دارد. این استانداردها همه موارد مربوط به یک شیر شامل نوع آب بندی، متریال های مجاز بدنه و قسمت تریم ولو، اتصالات، سایزها و ابعاد بدنه، تست های مورد نیاز برای شیر و همچنین شرایط حمل و نگهداری و تعمیرات مربوط به این شیرها را بطور کامل توضیح میدهد.

استاندارد API یکی از مهمترین و معتبر ترین استاندارد های دنیا میباشد که متعلق به استاندارد نفت امریکا میباشد. شیر های دروازه ای برای سایز های کوچکتر از “4 مطابق استاندارد API602 و برای سایز های بزرگتر مطابق استاندارد API600 و API603 طراحی و تولید میشوند.

شیرهای کشویی برای خطوط انتقال یا Pipe Line مطابق استاندارد API6D طراحی و تولید میشود. این استاندارد تعیین کننده الزامات بحث طراحی، ساخت و تولید و انواع تست های روی انواع شیر ها از قبیل شیر توپی، شیر کشویی، شیر یکطرفه و شیر سماوری برای استفاده در خطوط انتقال در صنایع نفت و گاز می باشد.

کاربردهای شیر کشویی

شیر دروازه‌ای با قابلیت قطع و وصل کامل جریان سیال در بسیاری از صنایع مورد استفاده میباشد. به طور کلی از شیر های دروازه ای (شیر کشویی) در هر کاربردی که نیاز به قطع و وصل کامل مسیر جریان باشد استفاده می‌شود.

برخی از کاربردهای شیر دروازه‌ای عبارتند از:

سیستم‌های آب و فاضلاب: شیر کشویی در شبکه‌های آبیاری، شبکه‌های آب و فاضلاب شهری و سیستم‌های آب‌رسانی کاربرد بسیاری دارند. آنها می‌توانند جریان آب را به صورت کامل قطع کرده و در صورت نیاز، تعمیر و نگهداری در شبکه‌ها را آسانتر کنند.

صنایع پالایشگاهی و نفتی: در صنایع نفت و گاز و پالایشگاهی، شیرهای دروازه‌ای برای قطع و وصل مسیر جریان سوخت، مواد شیمیایی و گازها استفاده شده و امکان قطع کامل جریان در خطوط لوله‌کشی را فراهم می‌کنند.

صنایع نیروگاهی: در نیروگاه ها، شیر کشویی برای کنترل جریان آب، بخار و سوخت‌ استفاده می‌شوند.

صنایع دارویی و غذایی: در صنایع غذایی، شیرهای دروازه‌ای برای کنترل جریان مواد خام، محلول‌ها و مواد اولیه در فرآیندهای تولید و بسته‌بندی استفاده می‌شوند.

خرید شیر کشویی

موارد متعددی در طراحی، انتخاب و خرید یک شیر کشویی مناسب باید در نظر گرفت که در ادامه به معرفی برخی از آنها اشاره خواهیم کرد:

1 – نصب شیر: نوع نصب شیر و محل نصب شیر به جهت ارتعاشات و نوسانات خط لوله و همچنین انقباض و انبساط خز به جهت تغییرات دمایی باید مدنظر قرار گیرد.

2 – عملکرد شیر: عملکرد شیر که نرمال باز (N.O) یا نرمال بسته (N.C) باشد از دیگر ملاحظاتی است که باید در نظر گرفته شود.

3 – حجم و ظرفیت شير: حجم شير و ظرفیت عبوری آن Cv بايد متناسب با لوله‌اي باشد كه اندازه  آن با توجه به ظرفيت و افت فشار انتخاب میشود.

4 – دما و فشار سیال: دما و فشار سیال از مواردی هستند که حتمآ در خرید یک شیر کشویی باید در نظر گرفته شوند. چراکه این پارامترها تاثیر مستقیمی روی متریال شیر در قسمت های بدنه و تریم شیر خواهند داشت.

5 – متریال شیر: بعضي از سيالهاي شيميايي اثر خورندگي و زنگ زدگي و رسوبات بجا مي‌گذارند. به همين منظور آستري از ابونيت يا پلاستيك يا سراميك و يا شيشه بكار مي‌برند. مواردي كه بيشتر در ساختمان شير بكار مي‌رود. آلياژهاي چدن – برنز – نیکل –  فولاد – مس – آلومینیوم  –  تيتانيوم – استنلس استیل

6 – نوع عملگر: نوع عملکرد شیر که دستی فلکه ای باشد که روی آن از اکچویتور های پنوماتیکی یا الکتریکی استفاده شود از دیگر مواردی است که باید در خرید شیر در نظر گرفت. در مواردی که امکان حضور یا دسترسی اپراتور به شیر وجود نخواهد داشت از اکچویتور های اتوماتیک استفاده میشود.

مزایای شیر کشویی

1- از مهمترین مزیت های شیر های کشویی یا گیت ولو ها عدم ایجاد افت فشار در خط لوله میباشد. همانطور که در شکل بالا نیز واضح است، شیر کشویی در حالت کاملآ باز هیچ افت فشاری در خط لوله ایجاد نمیکند.

2- شیر کشویی مناسب نصب روی خطوط انتقال (Pipe Line) میباشد. این شیر قابلیت عملیات پیگ رانی دارد.

3- باز و بسته شدن شیر کشویی به دلیل مکانیزم مجرابند و استم چرخشی آن (فلکه ای)، به آرامی صورت میگیرد که این موضوع باعث کاهش تلاطم یا ضربه قوچی سیال بعد از خروج از شیر، نسبت به سایر شیر های قطع و وصل مانند پلاگ ولو یا شیر پروانه ای میباشد.

فروش انواع شیر کشویی (گیت ولو)

خرید و فروش، قیمت ،نمایندگی انواع  شیر های کشویی فلنج دار – شیرفلکه کشویی –  gate valves – شیر فلکه فاراب – شیرهای کشویی میراب –  شیر فلکه  فولادی – شیر کشویی استیل – شیر کشویی چدنی  – شیرفلکه کشویی  – شیر فلکه کیتز –  شیر کشویی استیل – شیرفلکه  کشویی سایز بالا – شیر فلکه  کشویی زبانه لاستیکی – گیت ولو