در این مقاله قصد داریم تا در مورد شیر سوزنی یا نیدل ولو (Needle Valve) صحبت کنیم. در یک سیستم لوله کشی صنعتی یا پایپینگ, راه های زیادی برای ایزوله کردن جریان وجود دارد و انواع گوناگونی از شیرها بدین منظور وجود دارند. ولی کاربرد و اهداف شیرهای سوزنی (Needle Valve) بسیار متفاوت هستند. این شیرها, گاهی اوقات, به شیر های پلانجری ارجاع داده می شوند و این امر به کارشناسان پایپینگ کمک می کند تا بهتر بتوانند فشار و جریان سیال را کنترل و تنظیم کنند.
آنچه در این مقاله میخوانید :
برای مشاهده پست انواع شیرهای صنعتی (ولو) در پایپینگ اینجا کلیک کنید
نحوه کار شیر سوزنی یا نیدل ولو
شیرهای نیدل ولو, شیرهایی با حرکت خطی هستند که در سیستم هایی مورد استفاده قرار می گیرند که در آنها به فشار شکنی حجم های کوچکی از سیال نیاز داریم. شیر پستونکی یک شیر دستی است که در جاهایی که کاهش جریان پیوسته برای تعدیل و تنظیم مورد نیاز است, استفاده می شود. این نوع شیر از لحاظ ظاهری بسیار شبیه به شیرهای توپی هستند, و عمده تفاوت آنها وجود یک دیسک سوزن مانند تیز, است. شیر سوزنی دارای یک سیستم ایزوله کننده با دقت بسیار بالا است که توسط یک حرکت در پره ی شفت ایجاد می شود, و گیربکس را قادر می سازد تا پیستون را طی یک حرکت لغزشی به منظور باز یا بسته شدن, حرکت دهد.
شیرهای سوزنی طراحی شده اند تا کنترل جریان بسیار صحیحی را در سیستم های پایپینگ با قطر کوچک, ارائه بدهند. آنها نامشان را از یک دیسک تیز شده و نشیمن تنظیم شونده, وام گرفته اند. ویژگی منحصر به فرد شیر های پستونکی, ساختار یک پلانجر کوچک به شکل سوزن است.
جریان سیال در طول شیر به اندازه نود درجه می چرخد و از داخل یک اوریفیس عبور می کند. به دلیل حضور یک دیسک سوزنی, یک بخش معینی از دیسک از داخل نشیمن بازشونده, عبور می کند, قبل از اینکه دیسک با نشیمن برخورد کند, که باید با بخش مخروطی طراحی شده به عنوان دیسک, مچ باشد. این ترتیب بندی باعث می شود که یک افزایش یا کاهش تدریجی در سایز و اندازه ی بازشدگی, به وجود بیاید.
در شکل زیر یک نیدل ولو (Needle Valve) را مشاهده میکنید.
ساختار شیر سوزنی (Needle valve)
شیرهای پستونکی دارای بدنه ای فرج شده و ماشینکاری شده هستند. این بدنه می تواند از جنس کربن استیل فرج شده یا فولاد ضد زنگ باشد, و این امر بستگی به نوع خدمات و کاربرد مورد نیاز دارد. نشیمن می تواند -همانند شیر توپی-, نرم, فلزی, یا کامپوزیتی باشد. به طور نرمال, شیرهای پستونکی در سایزهای بسیار کوچک مورد استفاده قرار می گیرند. تمام ابعاد و جنبه های شیر سوزنی همانند شیر توپی است به جز سایز و دیسک سوزن مانندش.
نمادهای شیر سوزنی (Needle Valve)
همانند انواع اتصالات در پایپینگ, شیرهای پستونکی هم سیستم نمادگذاری خاص خود را دارند. نمادهای رایج شیر نیدل ولو در عکس زیر نمایش داده شده اند.
اجزای یک شیر سوزنی یا نیدل ولو
شیرهای پستونکی از سه بخش اصلی تشکیل شده اند: بدنه شیر و نشیمن, اهرم و نوک اهرم, بسته بندی و کلاهک.
در شکل زیر این اجزا را میبینید.
به ترتیب شماره گذاری بالا، اجزای نیدل ولو به این ترتیب میباشند:
- دسته شیر
- مهره
- بنت نیدل ولو
- بدنه شیر
- نشیمن
- واشر
- پکینگ
- اهرم
- پیچ دسته
استانداردهای شیر های سوزنی
استانداردهای طراحی مورد استفاده برای شیرهای پسونکی به ترتیب زیر هستند:
- ASME B16.34
- BS 7174 P4
- MIL – V- 24586
- PIP PNDMV09N
کاربردهای شیر سوزنی یا نیدل ولو:
- تمام ابزارآلات مشابه میدانی با یک نیدل ولو متناسب شده اند تا جریان ورودی را در جایی که موج ناگهانی سیال تحت فشار می تواند به ابزارآلات صدمه وارد کند, کنترل کنند.
- شیرهای سوزنی (needle valve) می توانند در موقعیت هایی مورد استفاده قرار بگیرند که در آن موقعیت, جریان باید به تدریج متوقف شود, یا در شرایطی که تنظیمات دقیق جریان مورد نیاز است یا در حالتی که یک نرخ جریان کوچک مطلوب ماست, مثل نقاط نمونه در پایپینگ.
- شیرهای سوزنی یا نیدل می توانند به عنوان شیرهای روشن/خاموش و شیرهای فشار شکن مورد استفاده قرار بگیرند.
- در تمام حالات صنعتی برای کنترل و اندازه گیری عملکردهای سیالاتی مثل بخار, هوا, گاز, روغن, آب یا دیگر مایعات غیر ویسکوز, مورد استفاده هستند.
- در جاهایی که اندازه گیری جریان به صورت دقیق مورد نیاز است, نقش شیر سوزنی یا نیدل ولو نمایان می شود. در مقایسه با شیر دیافراگمی, یک شیر نیدل می تواند اختلاف فشار بیشتری را مدیریت کند.
- شیر های نیدل به طور عمده در تولید برق, سرمایش, کنترل ابزار دقیق, و صنایع توزیع و تقسیم مایع و گاز, مورد استفاده قرار می گیرند.
در حالتی که مواد ویسکوز و دوغاب مانند داریم, از استفاده از شیر سوزنی پرهیز می کنیم, چرا که اوریفیس آن کوچک است و می تواند به سادگی توسط مواد جامد مسدود شود.
نقش شیر سوزنی
نقش های اصلی یک شیر نیدل ولو به ترتیب زیر هستند:
- کنترل جریان
- شروع پمپاژ
- تنظیم فشار
- مسیر فرعی توربین
- دشارژ شدن جریان
- تنظیم هوا
مزایای شیرهای سوزنی (Needle Valve)
مزیت های اصلی ای که یک شیر سوزنی (Needle Valve) دارد, به شرح زیر هستند:
- با کمک این شیر می توانیم جریان را در یک نرخ بسیار پایین با دقت بسیار بالا, کنترل کنیم.
- شیرهای سوزنی سایز کوچکی دارند, بنابراین در طول نصب مسئله ای پیش نخواهد آمد.
- حتی در حالتی که حجم کمی از سیال در این نوع شیر وجود دارد, فشار شکن هستند.
- نرخ های جریان می توانند با دقت بسیار بالایی تنظیم شوند.
- کار کردن با آنها ساده و آسان است.
معایب شیرهای سوزنی یا نیدل ولو
این شیرها معایب کمی دارند:
- اتلاف فشار بالایی در شیرهای پستونکی وجود دارد و این امر به دلیل محدودیت بالای جریان سیال است.
- آنها فقط می توانند برای نرخ های جریان پایین در سیستم های پایپینگ مورد استفاده قرار بگیرند.
- اگر در سیال ذرات جامد وجود داشته باشد, ممکن است به نشیمن و سوزن آسیب وارد شود.
- بدون بررسی کردن مکان اهرم, نمی توانیم بگوییم که آیا شیر باز است یا بسته.
- بازشدگی یا بسته شدگی فوری, در این نوع شیرها امکان پذیر نیست.
انواع شیرهای سوزنی
وابسته به نوع عملکرد, سه نوع شیر سوزنی در بازار موجود است:
- شیر سوزنی با عملکرد دستی
- شیرسوزنی موتوری شده: برای کارکردن نیاز به محرک الکترونیکی یا پنوماتیکی دارند.
- شیر سوزنی زاویه ای: خروجی به جای اینکه خطی باشد, نود درجه می چرخد.
انتخاب شیر سوزنی
پارامترهایی که بر روی انتخاب درست یک شیر نیدل ولو اثر می گذارند به شرح زیر هستند:
- جنس شیر: به کاربرد آن بستگی دارد.
- میزان دما و فشار
- سایز شیر, پورت یا همان دریچه و سایز اوریفیس
قاعده ی کارکردن شیرهای نیدل
شیرهای نیدل ولو می توانند یا به صورت دستی کار کنند یا به صورت اتوماتیک. شیرهای سوزنی دستی از یک چرخ دستی برای باز یا بسته کردن دیسکشان استفاده می کنند. وقتی که اهرم یا همان دسته در جهت عقربه های ساعت می چرخد, پلانجر آن بالا کشیده می شود تا شیر را باز کند و به سیال اجازه ی ورود بدهد. وقتی اهرم در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد, پلانجر به نشیمن نزدیک می شود تا نرخ جریان را کاهش دهد و در نهایت از جریان سیال جلوگیری کند.
شیرهای پستونکی اتوماتیک شده به موتور هیدرولیکی یا یک محرک هوا متصل اند تا به باز و بسته شدن شیر به صورت اتوماتیک کمک کنند. موتور یا محرک به تنظیم مکان پلانجر کمک خواهد کرد و این مهم را بر اساس زمان یا داده های خارجی ارائه شده در سیستم, که در حین چک کردن سیستم جمع آوری شده اند, برآورده می کند.
هم شیرهای نیدل دستی و هم اتوماتیک, هردو, کنترل دقیقی از نرخ جریان سیال را فراهم می کنند. چرخ دستی به طور صحیحی پیچ می خورد و این بدین معناست که آن چندین چرخ می خورد تا مکان و موقعیت پلانجر از نشیمن را تنظیم کند. در نتیجه, شیر سوزنی می تواند در تنظیم نرخ جریان در سیستم کمک موثری را ارائه بدهد.
تفاوت شیر های سوزنی و توپی (Needle Valve vs Ball Valve)
همانطور که پیش از این گفتیم, شیرهای پستونکی و توپی شباهت های زیادی دارند, با این حال, در سه زمینه ی عمده باهم تفاوت دارند:
۱- شیرهای needle valve برای باز یا بسته شدن از یک سوزن استفاده می کنند در حالی که شیرهای کروی این عملیات را با استفاده از یک کره (توپ) انجام می دهند.
۲- شیر های نیدل ولو حرکت خطی دارند ولی شیرهای توپی به اندازه ی ربع دایره می چرخند.
۳- شیرهای سوزنی جریان را با دقت بیشتری کنترل می کنند, در حالی که شیرهای توپی کنترل ضعیفی بر روی جریان دارند.
