یکی از مهمترین انواع شیرآلات صنعتی در پایپینگ که به منظور ممانعت از برگشت جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند، شیرهای یکطرفه (Check valves) است. اجزای اساسی اين شيرها شامل بدنه، قطعه‌ی مسدودکننده، درپوش و نشيمنگاه مي‌باشند. اين شيرها با عملکرد خودکار توسط نیروی جریان برگشتی موجب کنترل سیال می‌گردند. به عبارت ديگر، در اين شيرها، عامل حرکتی جلو برندهی سيال باعث باز شدن قطعه‌ی مسدود کننده شده و بوسيله جريان سيال برگشتی، مسدود می‌شود. لازم به يادآوری است كه سرعت عکس‌العمل دراین شیرها به سرعت برگشت سیال بستگی دارد و از عوامل تعيين كننده در انتخاب نوع شيرهای یکطرفه می‌باشد.
مشخصات عمومی شیرهای یکطرفه:
- نوع وظیفه‌ی عملکرد هیدرولیکی: قطع جریان برگشتی
- نوع حرکت قطعه‌ی مسدودکننده: حرکت چرخشی عموما 0 تا 90 درجه و در نوع فنری رفت و برگشتی
- نوع اتصال به خط لوله: فلنجی، ویفری، رزوهای، جوشی
- نوع مشخصات سرویس: سرویس عادی و ویژه
- نوع محرک: خودکار
- نوع مجرای عبور سیال: کامل یا کوچکتر از ورودی
ویژگی‌های طراحی شیرهای یکطرفه :
- مسیر جریان مستقیم
- وجود قطعه‌ی مسدودکننده در مسیر جریان در حالت کاملا باز
- دارای نوع آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- دارای طرح آب‌بندی از یک طرف
شیر یکطرفه وزنه‌ای (Tilting Disc with Counterweight)
این شیرها براساس تغییرات سرعت که منجر به اختلاف فشار در طرفین قطعه‌ی مسدود کننده می‌باشد، باز و بسته می‌شوند. زمان واکنش این مدل از شیرهای یکطرفه به برگشت سیال قابل تنظیم می‌باشد. ضمناً با جا بجا نمودن وزنه‌های تعبیه شده بر روی اهرم این شیر نیز می‌توان سرعت بسته شدن پروانه را تنظیم نمود. طراحی این شیر با دو محور خارج از مرکز است که عدم سایش لاستیک آب‌بندی را موجب می‌شود.
مزایا :
- قابلیت استفاده در بازه وسیع نوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- اشغال فضای نسبتاً کم در جانمایی خطوط لوله
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- قابلیت تنظیم سرعت باز و بسته شدن شیر
- سادگی در نصب و بهره‌برداری و تعمیرات
- قابلیت عملکرد باز و بسته شدن در حداقل اختلاف فشار دو طرف دیسک
- قابلیت نصب در کلیه خطوط عمودی و افقی با تغییر موقعیت اهرم و وزنه
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- در صورت وقوع خرابی در مجموعه‌ی اقلام داخلی، امکان رهاسازی برخی از این اقلام اعم از پیچ، مهره و خار به پاییند است جریان وجود خواهد داشت. بنابراین در صورت وجود تجهیزات گران قیمت در پایین دست، باید این موضوع مد نظر بهره‌برداران قرار گیرد.
شیر یکطرفه ترمزدار وزنه‌ای (Tilting Disc with Counterweight and Hydraulic Damper) :
با نصب سیستم ترمز بر روی شیرهای یکطرفه وزنه‌ای، کورس انتهایی بسته شدن دیسک با سرعت مشخص، تحت کنترل قرار می‌گیرد و از بروز پدیده ضربه جلوگیری می‌شود. زمان واکنش این مدل از شیرهای یکطرفه به برگشت سیال، قابل تنظیم می‌باشد. با جا بجا نمودن وزنه‌های تعبیه شده بر روی اهرم و تنظیم اوریفیس کنترل سرعت که بر روی جک تعبیه شده، می‌توان سرعت بسته شدن پروانه را در این شیر تنظیم نمود. طراحی محل قرارگیری محور در این شیرها به گونه‌ای است که امکان نصب سیستم وزنه و ترمز را در یک و یا دو طرف شیر میسر می‌سازد.
مزایا :
- قابلیت استفاده در بازهوسیع نوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- اشغال فضای نسبتاً کم در جانمایی خطوط لوله
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- قابلیت تنظیم مضاعف سرعت باز و بسته شدن شیر
- قابلیت عملکرد باز و بسته شدن در حداقل اختلاف فشار دو طرف دیسک
- قابلیت نصب در کلیه خطوط عمودی و افقی با تغییر موقعیت اهرم و وزنه
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- تعمیر و نگهداری نسبتاً مشکل
شیر یکطرفه لولایی (Swing check valve):
اين شيرها معمولا دارای يک قطعه‌ی مسدودکننده صفحه‌ای هستند كه به لولايی خارج از صفحه نشمينگاه متصل است و با حركت شبه آونگی خود مسير عبور سيال را باز يا مسدود ميكند. این مدل شیرهای یکطرفه میتوانند با یک قطعه‌ی مکانیکی کمکی نیز طراحی و ساخته شوند. یک وزنه، فنر و یا حتی یک سیلندر هیدرولیک می‌تواند به بازوی این شیر وصل شده و بر روی سرعت مانور قطعه‌ی مسدودکننده تاثیرگذار باشد. با افزايش كورس حرکت ديسک در اين شيرها، زمان واكنش آن ها به برگشت سیال كمی بيشتر از سایر مدل‌های شيرهای یکطرفه خواهد بود. يكی از راه‌های كاهش كورس ديسک در اين نوع شيرها، جابه جايی محل لولا به سمت داخل صفحه ديسک در زمان طراحی این شیر می‌باشد. اين كار سبب كوتاه‌تر شدن كورس ديسک و كاهش زمان بسته شدن شير می‌شود. طرح دیگر این شیر یکطرفه از نوع بدون فلنج و بدنه باریک بوده که موسوم به شیر یکطرفه لولایی ویفری می‌باشد. این شیر غالباً در سیستم‌های تاسیسات به دلیل اشغال فضای محدود استفاده می‌شود. افت فشار این شیرها در حالت کاملا باز نسبت به سایر شیرهای یکطرفه کمتر بوده و حداقل می‌باشد.
مزایا :
- حركت آونگی قطعه‌ی مسدودکننده اين شيرها دارای حساسيت كمی نسبت به ذرات معلق موجود در سيال می‌باشد
- افت فشار و اغتشاش سيال در اين نوع شيرها نسبت به سایر شیرهای یکطرفه بسيار كم است
- قابلیت استفاده در بازهی وسیع نوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به غیر فلز
- قابلیت عملکرد باز و بسته شدن در حداقل اختلاف فشار دو طرف قطعه‌ی مسدودکننده
- این مدل شیرها به دلیل تعداد قطعات کم آنها نسبت به سایر مدل های شیرهای یکطرفه و امکان دسترسی به دیسک و قطعات داخلی شیر، از طریق درپوش، تعمیرات و نگهداری آسانتری دارند
- وزن کم و ابعاد وجه تا وجه کوچک در نوع بدون فلنج
محدودیتها:
- شیرهای یکطرفه‌ی لولایی برای خطوطی که جریان‌های ضربانی دارند توصیه نمی‌شود. در این حالت، شیر دائماً در کورس باز و بسته شدن و ضربه زدن قرار دارد و در مدت زمان کوتاهی متعلقات شیر دچار مشکل خواهند شد
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- امکان نصب در خطوط عمودی با شرط جریان از سمت پایین به بالا
- وزن زیاد و ابعاد وجه تا وجه بالا در نوع فلنجی
شیر یکطرفه سوپاپی فنردار (Non-slam Check valve)
اين شيرها برای جريان‌های افقی و يا عمودی با جهت جريان رو به بالا مناسب هستند. در اين شيرها هنگامی كه جريان وارد شير می‌شود، قطعه مسدودکننده با فشار جريان، تغییر مکان خطی داده و مسير عبور سيال را باز ميكند. از سوی ديگر، هنگامی كه جريان از جهت مقابل وارد شير شود، عضو مسدودکننده بر اثر نيروی جريان برگشتی روی نشیمنگاه آب‌بندی نشسته و مسير عبور جريان را مسدود می‌كند. افت فشار این شیرها در حالت کاملا باز نسبت به شیرهای لولایی بیشتر است.
مزایا :
- مسير طی شده توسط عضو مسدودکننده برای وضعيت‌های باز و بسته شده کوتاه می‌باشد؛ لذا اين خاصيت، زمان پاسخ و سرعت عملكرد شير را برای بستن در حالت مطلوب قرار می‌دهد
- این شیر با توجه به طراحی داخلی و پایین بودن کورس حرکتی آن برای جریان‌های ضربانی مناسب می‌باشد
- قابلیت استفاده در بازهی وسیع نوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- قابلیت نصب در خطوط افقی و عمودی
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- استفاده از این شیرها در خطوطی که دارای سرعت پایینی هستند مناسب نمی‌باشد
- به دلیل انتخاب مواد قطعات داخلی، از قیمت نسبتاً بالایی برخوردار است
- تعمیر و نگهداری مشکل
شیر یکطرفه سوپاپی مکش (Foot valve) :
عملکرد و طراحی اين نوع شيرهای یکطرفه، همانند شیر یکطرفه سوپاپی فنردار می‌باشد. در این شیر نیروی مکش باعث حرکت قطعه‌ی مسدودکننده شده و شیر باز می‌شود. وجه تمایز دیگر این شیر در این است که در قسمت ورودی بدنه یک توری استوانه ای شکل نصب شده است. موقعیت نصب این شیر، قبل از پمپ (سمت مکش) و داخل مخزن یا استخر بوده که باعث عدم ورود اجسام خارجی به پمپ می‌شود، همچنین در موقع خاموش شدن پمپ، شیر یکطرفه بسته می‌شود و از تخلیه آب سمت مکش پمپ به داخل مخزن جلوگیری می‌کند.
مزایا :
- مسير طی شده توسط عضو مسدودکننده برای وضعيت های باز و بسته شده کوتاه می‌باشد؛ لذا اين خاصيت زمان پاسخ و سرعت عملكرد شير را برای بستن، در حالت مطلوب قرار مي‌دهد
- این شیر با توجه به طراحی داخلی و پایین بودن کورس حرکتی آن به کمک نیروی ناشی از جرم سیال، سریع بسته می‌شود
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- قابلیت نصب در خطوط افقی و عمودی
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- استفاده از این شیرها در خطوطی که دارای سرعت پایینی هستند مناسب نمی‌باشد
- به دلیل انتخاب مواد قطعات داخلی، از قیمت نسبتاً بالایی برخوردار است
- تعمیر و نگهداری مشکل
شیر یکطرفه نازل‌دار (Nozzle Check valve) :
این شیرها با توجه به طراحی هیدرولیکی خاص و شکل هندسه‌ی بدنه آن، برای سرویس‌دهی در جریان‌های نوسانی که موجب باز و بسته شدن شیر به طور مکرر می‌شوند، بسیار مناسب می‌باشند. همچنین با توجه به شکل قطعه‌ی مسدودکننده و جریان سیال پیرامون آن، سطح صدای تولیدی آن ناچیز می‌باشد. لازم به ذکر است این نوع شیر، اغلب در سرویس‌های ویژه و شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین با توجه به محدودیت‌های چیدمان خطوط لوله، امکان تولید نوع بدنه باریک آن که فضای کمتری نسبت به انواع دیگر آن اشغال می‌نماید وجود دارد.
مزایا :
- قابلیت استفاده در فرآیندهای فشار بالا
- قابلیت استفاده در فرآیندهایی که سرعت سیال بسیار بالا است
- مسير طی شده توسط عضو مسدودکننده برای وضعيت‌های باز و بسته شده کوتاه می‌باشد؛ لذا اين خاصيت زمان پاسخ و سرعت عملكرد شير را برای بستن در حالت مطلوب قرار می‌دهد.
- این شیر با توجه به طراحی داخلی و پایین بودن کورس حرکتی آن برای جریان های غیرهمگن مناسب می باشد.
- قابلیت استفاده در بازهی وسیعی از انوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- قابلیت آب‌بندی بسیار مناسب در طرح آب‌بندی فلز به فلز و فلز به غیر فلز
- قابلیت نصب در خطوط افقی و عمودی
- دارای سطح صدای پایین هنگام باز و بسته شدن شیر
- دارای افت فشار نسبتا کم
محدودیتها:
- باقیماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- استفاده از این شیرها در خطوطی که دارای سرعت پایینی هستند مناسب نمی‌باشد
- به دلیل انتخاب مواد قطعات داخلی، ازقیمت نسبتاً بالایی برخوردار است
- تعمیر و نگهداری مشکل
انواع شیرهای یکطرفه معرفی شده در این مقاله توسط شرکت میراب در سایزها و قطرهای متفاوت جهت استفاده در پروژه‌های رایج و یا پروژه‌های خاص تولید و توسط مهندسان گروه صنعتی میراب به بهره‌برداری می‌رسند.
جهت اطلاع از خدمات ویژه فنی و مهندسی میراب به گزینه خدمات پشتیبانی در وب سایت مراجعه نمایید.
واحد فنی و مهندسی شرکت میراب