پس از شیرهای کشویی، شيرهای پروانهای يكي از متداول ترين و پركاربردترين شيرهاي صنعتي است که به طور عمومی در سرویسهای قطع و وصل استفاده میشود. این شیرها کاربرد زیادی در صنایع و فرآیندهای مختلف، به ویژه در خطوط انتقال، شبکه توزیع، ایستگاههای پمپاژ و تصفیه خانهها دارند.
از مزیای کلیدی شیرهای پروانهای نسبت به سایر شیرآلات صنعتی، ساختار ساده و طراحی با ابعاد و وزن کمتر و هزینه تعمیر و نگهذاری پایینتر و سرعت سریعتر در راهاندازی است.
اجزاء اصلی تشکیل دهنده شیر پروانهای شامل بدنه، دیسک، شفت، سیت آببندی بدنه و دیسک، آببندهای شفتها و عملگر میباشد.
مشخصات عمومی :
- نوع حرکت قطعهی مسدودکننده : حرکت چرخشی 0 تا 90 درجه
- نوع اتصال به خط لوله : فلنجی ، بدون فلنج (ویفری و لاگ) ، جوشی
- نوع مشخصات سرویس : سرویس عادی و ویژه
- نوع محرک : دستی (اهرم/ گیربکس)، پنوماتیک، برقی و هیدرولیک
- نوع مجرای عبور سیال : کامل
در این مقاله در مورد انواع طراحی قسمت داخلی و نوع آببندی و همچنین انواع سیت رینگ این شیرها و نیز طرح اتصال دیسک به شفت توضیح مختصری داده شده است.
انواع طراحی آببندی شیرهای پروانهای :
-
با محور هم مرکز:
در این طرح محل آببندی دیسک و محور شفت در یک راستا قرار دارند. شیرهای پروانهای بدون فلنج ( ویفری) از این نوع میباشند. این نوع طراحی Centric نامیده میشود.
کاربرد این طرح در شیرهای بدنه باریک ویفری با سیت آبندی لاستیکی میباشد. بدنه این شیر اغلب دارای طراحی بدون فلنج و فلنجدار بدنه باریک است. به طور معمول، سطح آببندی بدنه به صورت یک لاینر الاستومری، تولید و روی بدنه اصلی مونتاژ میگردد؛ لذا بدنهی اصلی شیر در تماس مستقیم با سیال و در معرض شرایط مخرب سرویس نمیباشد. افت این نوع از شیرها با توجه به فرم دیسک و طراحی بدنهی آن بسیار پایینتر از دیگر انواع شیرهای پروانهای بوده و همچنین اتصال شفت به دیسک در این شیر، از نوع اتصال پین مخروطی و یا اتصال با محور چند وجهی میباشد.
مزایا :
- قابلیت استفاده برای عبور آب خام ، آشامیدنی ، پساب و انواع سیالات پایهی اسیدی ، بازی و دارای گرانروی متوسط
- قیمت ارزان نسبت به سایر انواع شیرهای قطع و وصل
- قابلیت کنترل محدود جریان عبوری
- سرعت نسبتا بالای باز و بسته شیر خصوصا در زمان تجهیز به عملگر غیر دستی
- وزن پایین
- اشغال فضای کم در جانمایی خطوط لوله
- افت فشار نسبتا پایین
- سادگی در نصب و بهرهبرداری و تعمیرات
- قابلیت نصب در کلیه خطوط عمودی و افقی
- امکان نصب عملگرهای پنوماتیک و برقی
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- محدودیت استفاده در فشار بالا ( حداکثر 16 bar)
- محدودیت تولید در ابعاد بزرگ ( حداکثر 1000 mm )
- سرعت سیال ، دقت کنترل و میزان گشودگی دیسک موجب محدودیتهای جدی در عملکرد کنترلی این شیر میگردد
-
با یک محور خارج از مرکز:
در این طرح محل آببندی دیسک و محور شفت با هم منطبق نبوده و فاصله دارند. این نوع طراحی Eccentric نامیده میشود.
کاربرد این نوع طرح در کلیه شیرهای پروانهای در طیف وسیعی از سایز و فشارهای بالا میباشد.
-
با دو محور خارج از مرکز:
در این طرح علاوه بر اینکه محل آببندی دیسک و محور شفت با هم منطبق نیستند، خط مرکز شفت از مرکز خط لوله ( دهانه ورودی شیر) فاصله دارند. این نوع طراحی Double Eccentric نامیده میشود.
با توجه به این دو خروج از مرکز این طرح آببندی مناسبتری نسبت به طرح Eccentric دارد ، در این طرح لاستیک آببندی سریعتر از رینگ بدنه جدا شده و عمر لاستیک آببندی افزایش میابد.
کاربرد این نوع طرح در کلیه شیرهای پروانهای در طیف وسیعی از سایز و فشارهای بالا بوده و با توجه به محاسن این طرح نسبت به محور یک بار خارج از مرکز نسل جدید این نوع از شیرها میباشد. بدنه این شیراغلب دارای طراحی فلنجدار با بدنهی باریک ، معمولی و عریض و همچنین با اتصال جوشی میباشد.
مزایا :
- قابلیت استفاده در بازهی وسیع نوع سیالات و شرایط فرآیندی متفاوت
- اشغال فضای نسبتا کم در جانمایی خطوط لوله
- قابلیت آببندی بسیار مناسب خصوصا در طرح آببندی فلز به غیر فلز
- افت فشار کم
- سرعت بالای باز و بسته شیر خصوصا با تجهیز به عملگر غیر دستی
- سادگی در نصب و بهره برداری و تعمیرات
- قابلیت نصب در کلیه خطوط عمودی و افقی
- امکان نصب عملگرهای پنوماتیک، برقی و هیدرولیک
- امکان تعمیر اجزاء داخلی شیر بدون جداسازی شیر از خط لوله ( در اقطار بزرگتر از 600 میلیمتر)
محدودیتها:
- باقی ماندن دیسک حتی در حالت باز کامل در مسیر جریان سیال
- در صورت وقوع خرابی در مجموعه ی اقلام داخلی، امکان رهاسازی برخی از این اقلام اعم از پیچ ، مهره و خار به پایین دست جریان را در بر خواهد داشت. بنابراین در صورت وجود تجهیزات گران قیمت در پایین دست، باید این موضوع مد نظر قرار گیرد.
- سرعت سیال، دقت کنترل و میزان گشودگی دیسک موجب محدودیتهای جدی در عملکرد کنترلی این شیر میگردد.
مزایای طرح دو محور خارج از مرکز دیسک نسبت به یک محور خارج از مرکز:
ایجاد عدم تقارن دوگانه موجب تغییر فرم مسیر حرکت پروانه از شکل دایره به بیضی میگردد که در نهایت این امر باعث جدایش سریعتر لاستیک از روی نشیمنگاه بدنه شده و منجر به کاهش گشتاور مورد نیاز برای عملکرد شیر خواهد شد.
-
با سه محور خارج از مرکز:
در این طراحی علاوه بر دو خروج از مرکز بیان شده، نقطه کانونی زوایای رینگ با محور خط لوله نیز منطبق نمیباشد.
این نوع طراحی Triple Eccentric نامیده میشود. در این طرح رینگ پروانه با روش خاصی تولید میشود و آببندی از نوع فلز به فلز بوده که برای دماهای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد و فشارهای بالاتر از 50bar مورد استفاده قرار میگیرد.
در شکل زیر نمای شماتیک طرحهای فوق نشان داده شده است.
انواع رینگ بدنه و طرح های اتصال شفت به دیسک در شیرهای پروانهای فلنجدار :
رینگ با پوشش لاینینگ دار
در این روش محل رینگ پس از ماشینکاری با لاستیک سخت از جنس ابونیت پوشش داده میشود.
رینگ جوشکاری شده
در این روش رینگ با روش جوشکاری روی بدنه ایجاد میشود.
رینگ پرچی
در این روش رینگ تولید شده در داخل بدنه با روش پرچی مونتاژ میشود.
مزیت تولید رینگ به روش جوشکاری نسبت به روش پرچی مقاومت بالا و عدم جداشدن رینگ از بدنه در شرایط بهره برداری میباشد. تولید روتین شرکت میراب از این نوع میباشد.
انواع طرحهای اتصال شفت به دیسک:
طرح اتصال با خار: در این طرح پروانه و شفت با یک خار تخت به هم متصل میشوند، برای جلوگیری از بیرون زدن خار از یک خار نگهدار استفاده میگردد که بوسیله پیچ سر شش گوش به شفت متصل میگردد، تولید روتین شرکت میراب از این نوع اتصال میباشد.
طرح اتصال پینی: در این طرح جهت جلوگیری از تماس سیال با شفت، انتهای پروانه به حالت بسته تولید میگردد، برای اتصال شفت و پروانه دو عدد پین زاویه دار این دو قطعه را به هم متصل مینماید، جهت جلوگیری از بیرون زدن پینها نیز از کورکن استفاده میشود.
طرح اتصال پلی گون: این طرح نیز مانند طرح پینی انتهای پروانه بسته است و سیال با شفت در تماس نمیباشد، شفت و پروانه با طراحی به صورت پلی گون و با تلرانس مخصوص بدون نیاز به قطعه دیگری به هم متصل میشوند و به علت افزایش سطح تماس بین شفت و پروانه نسبت به دو روش دیگر با حداقل لقی و به آسانی مونتاژ میشود.
حالت های مختلف نصب گیربكس بر روی شیر و خط لوله :
شیرهای پروانهای تا سایز DN1000از دو طرف آببندی میباشند. از سایز DN1000به بالا آببندی دو طرف براساس درخواست مشتری صورت میگیرد. با توجه به این كه شیرهای پروانهای میراب را میتوان در هشت حالت نصب نمود، لطفاً درموقع سفارش نحوه نصب گیربكس بر روی شیر را مطابق اشكال زیر مشخص نمایید.
تذکر1:
<=Aناحیه پرفشار(سمت توصیه شده به منظورآببندی بهتر، مخصوصاً برای سایزهای DN1000به بالا و فشار بالاتراز16bar )
<=B ناحیه كم فشار
تذکر2:
برای شیرهای بزرگتر از سایز DN1000در صورت الزام نصب شیر به صورتی که جهت جریان سیال از سمت مقابل بازویی پروانه ( منطقه B ) باشد ، به شرکت میراب اطلاع داده شود تا تنظیمات لاستیک آببندی بر این اساس انجام گردد.
تذکر3:
برای شیرهای پروانهای فلنج دار از سایز DN1000 به بالا جهت سهولت در باز و بسته شدن شیر و خروج کامل هوا از لوله ، توصیه به استفاده از سیستم By-Pass میشود.
