در این مقاله قصد داریم تا در مورد اجزای شیرهای صنعتی (Valve Trim) با شما صحبت کنیم. با مطالعه این مقاله میتوانید اجزای مختلف شیرهای صنعتی را بشناسید و از یکدیگر تشخیص بدهید. در مقالات قبل در مورد انواع شیرهای صنعتی در پایپینگ از قبیل، شیر گلوب (Globe Valve)، شیر یک طرفه، شیر سوزنی، شیرهای دروازه ای (Gate Valve)، شیرهای پروانه ای (Butterfly valve)، شیرهای پلاگ (plug valve) و شیرهای توپی (ball valve) مقالاتی را برای شما عزیزان آماده کرده بودیم. این شیرها در صنعت بسیار پر کاربرد هستند.
فهرست مطالب
اجزای شیرهای صنعتی (Valve Trim)
یک شیر صنعتی در واقع یک محصول مونتاژ شده است. بخش های خارجی شیر و ساختار داخلی آن مثل بدنه, کلاهک, دیسک / گوه, نشیمن, دسته, کلاهک آب بندی/ پیچ / گسکت/ فلکه, همگی به طور مستقل ساخته شده اند و در کارخانه تولید شیر صنعتی مونتاژ شده اند.
در تصویر زیر, شما می توانید اجزای اصلی یک شیر صنعتی یا Valve را ببینید.
برای مثال, شما می توانید نمای برش خورده ای از یک شیر کشویی را ببینید. اجزای اصلی شیر در زیر لیست شده اند:
- بدنه (Body)
- کلاهک یا درپوش (Bonnet)
- دسته (Stem)
- دیسک / گوه (Disk/Wedge)
- نشیمن, پکینگ ها (Seat, Packings)
- یوغ و قلاب (York)
- پیچ (Bolt)
- غلاف ها (Sleeves)
- محرک ها (Actuator)
- نشیمن عقبی (Backseat)
بدنه یا پوسته شیر (Body)
بدنه در واقع نگهدارنده فشار اصلی وارد شونده از طرف همه بخش هاست. بدنه, فراهم کننده مسیر جریان سیال است. بدنه می تواند ریخته گری یا فورج شده باشد. بعضی اوقات بدنه شیر ترکیبی از ریخته گری و فورج است. فلزات متعدد, آلیاژها و مواد غیر فلزی برای ساخته بدنه شیر, مورد استفاده قرار می گیرند. بدنه شیر با عنوان پوسته هم شناخته می شود.
انتهای شیرها طوری طراحی شده اند تا شیر را به لوله یا یک تجهیز دیگر متصل کنند. اتصالات انتهایی شیرها می توانند یک اتصال لب به لب, سوکتی, یا از نوع فلنجی باشد و گاهی اوقات هم آن به سادگی بین دو فلنج ساندویچ می شود که آن را با عنوان “ویفر” می شناسیم.
بدنه شیر دارای مسیرهای متفاوتی است که سیال از طریق آنها عبور می کند. طراحی این مسیرها به نوع نقش و عملکرد شیر بستگی دارد.
• اولین نوع بدنه, بدنه با قطر داخلی کاهش یافته است که در این نوع از بدنه, قطر مسیر شیر کوچک تر از قطر اتصال است. این مدل در حقیقت رایج ترین مدل است چون هزینه را کاهش خواهد داد.
• نوع دوم, قطر داخلی کامل است, که در این مدل قطر مسیر داخلی شیر مشابه با لوله اتصال است. زمانی از این نوع شیر استفاده می کنیم که نیاز به تمیز کردن لوله داشته باشیم.
• نوع سوم, بدنه جریان متقاطع یا منشعب است. این نوع از بدنه به طور عمده در شیرها کره ای و شیرهای یک طرفه استفاده می شوند.
شما می توانید هر سه نوع بدنه ذکر شده در بالا را در تصاویر زیر مشاهده کنید.
با توجه به عکس های بالا شما می توانید به راحتی تفاوت بین شیر قطر داخلی کامل, و شیر با قطر داخلی کاهش یافته را بفهمید.
کلاهک یا کاور شیر (Bonnet)
کاور شیر صنعتی را عمدتا با نام کلاهک می شناسیم. همانند بدنه شیرها, کلاهک ها هم در طرح های مختلفی موجود هستند. بعضی از کلاهک ها به سادگی نقش کاور شیر را هم بازی می کنند. برای مثال, شیر یک طرفه لولایی که در تصویر زیر نشان داده شده است, از این نوع است.
در حالی که نوع دیگر شیرها, اجزا و لوازم داخلی شیر مثل دسته, دیسک و محرک را ساپورت می کنند ولی در شیرهایی مثل شیر کره ای, شیر کشویی و شیرهای دیافراگمی, کلاهک شامل مسیر باز شونده برای عبور دسته می شود. معمولا یک کاسه نمد نیز بخشی از کلاهک به حساب می آید.
بعضی از شیرها طوری طراحی شده اند که کلاهک ندارند و در عوض کلاهک و بدنه ترکیب شده و یک بخش ترکیبی را شکل داده اند. مثلا در شیرهای بدنه منشعب مثل شیرتوپی, کلاهکی وجود ندارد چون بدنه به دو بخش تقسیم شده است.
راه های زیادی برای اتصال یک کلاهک به بدنه وجود دارد, مثل پیچ و مهره کردن, دنده زنی کردن, و جوش دادن. اتصال کلاهک یکی از منابع اولیه نشت است. جنس کلاهک مشابه با جنس بدنه است و به شکل ریخته گری یا فورج ساخته می شود.
ساختار داخلی یا همان تریم (Valve Trim) شیر چیست؟
بخش های داخلی شیر که قابلیت تعویض و جایگزینی دارند و در تماس با سیال هستند, ساختار داخلی یا همان تریم نامیده می شوند. دیسک, نشیمن شیر, و دسته جزو تریم های رایج برای تمام انواع شیرها, هستند.
اجزای داخلی شیرها می توانند با اجزای داخلی انواع شیرهای دیگر تعویض شوند. تریم های خاص و ویژه شیرها شامل نشیمن عقبی, آب بند کن ها, جداکننده ها, بوش ها, پین های حایل, و فنرهای داخلی, می شوند. در تصویر زیر شما می توانید تریم های یک شیر کشویی را ببینید. در حقیقت حرکت دیسک و کنترل جریان سیال, به دلیل حضور بخش های داخلی شیر, امکان پذیر است.
دیسک (Disk/Wedge)
اولین بخش از اجزای شیرها, دیسک است. دیسک جزئی است که به ایجاد خفگی یا توقف جریان سیال, اجازه می دهد. در واقع نوع دیسک بیان کننده نام شیر است مثل کشویی, توپی, پلاگ, و سوزنی.
دیسک در شیرها می تواند از طریق ریخته گری یا فورج ساخته شود. دیسک گاهی اوقات نیازمند سخت پوشی است تا از طریق آن مقاومت در برابر سایش را بهبود ببخشیم. لازم است تا سطح دیسک را به نرمی ماشینکاری کنیم تا اصطکاک با نشیمن را کاهش دهیم. دیسک در شیرها یک بخش مهارکننده فشار است. این بدین معناست که دیسک فشار را نگه می دارد. وقتی که شیر باز می شود, دیسک نقش مهارکنندگی فشار را ایفا نمی کند.
نشیمن (Seat, Packings)
نشیمن در حقیقت سطح و مکان نشستن را برای دیسک فراهم می کند. یک شیر می تواند دارای چندین نشیمن باشد. در مواردی که شیر کره ای و شیر یک طرفه لولایی داریم, فقط یک نشیمن موجود است. شیر کشویی و شیر توپی دارای دو نشیمن هستند؛ یکی در سمت جریان بالادست و دیگری در سمت جریان پایین دست.
میزان نشت شیر به طور مستقیم متناسب با عملکرد نشیمن بین دیسک شیر و نشیمن ها است. نشیمن ها به طور عمومی یا فورج شده اند یا ریخته گری شده اند و یا به شیر جوش داده شده اند. در نشیمن ها حتما عملیات حراتی یا سخت پوشی را داریم.
نشیمن عقبی (Backseat)
نشیمن عقبی متشکل از یک شانه بر روی دسته و یک سطح مماس بر زیر کلاهک است. وقتی که دسته در موقعیت کاملا باز قرار دارد, آن در نقش یک آب بند عمل می کند. آن از نشت سیال به داخل محفظه و محیط بیرون جلوگیری می کند.
دسته (Valve Stem)
دسته به محرک و دیسک متصل است. آن حرکت می کند و در موقعیت دیسک شیر قرار می گیرد. دسته شیر حرکت می کند و حرکات مورد نیاز برای دیسک, پلاگ, یا توپی را به منظور بازشدگی, بسته شدگی یا هر موقعیت دیگری را فراهم می کند.
در شیرهای کشویی و کره ای, حرکت خطی دیسک باعث باز یا بسته شدگی شیر می شود, در حالی که در شیرهای پلاگ, توپی و پروانه ای, حرکت چرخشی دیسک باز یا بسته شدگی را ایجاد می کند. دسته ها عموما از جنس فولاد ضد زنگ فورج شده هستند و توسط اتصالات رزوه ای یا جوش, به دیسک متصل شده اند.
پیچ کلاهک و پیچ قلابدار آب بند کننده
پیچ کلاهک در واقع نگهدارنده کلاهک و بدنه است تا یک یک آب بند سفت فشرده کننده بین آنها را ایجاد کند. پیچ قلابدار آب بند کننده دارای دو نقش است. اول, آن فلنج آب بند کننده و کلاهک را بهم متصل می می کند و دوم, وقتی که شما پیچ را سفت می کنید, آن بوش آب بند کننده را هل می هد تا آب بند را در کاسه نمد نگه دارد.
یوغ یا قلاب شیر (York)
در شیرها, یوغ یا همان قلاب به بدنه شیر یا کلاهک متصل می شود. در بسیاری از شیرها یوغ و کلاهک به عنوان یک بخش متصل بهم, طراحی شده اند. یوغ باید به اندازه کافی مقاوم و پردوام باشد تا در برابر نیروها و گشتاورهای ایجاد شده توسط محرک, استحکام داشته باشد.
چارت اجزای داخلی شیرهای صنعتی
ساختار داخلی شیر مثل دیسک ها, نشیمن ها, دسته, و غیره با یکدیگر هم گروه شده اند و یک عدد را به خود اختصاص داده اند که آن را .Trim No یا عدد ترکیبی, می نامیم.
• API 600 & 602 لیستی از مواد تریم را ارائه می دهد که می توان از آنها در شیرها استفاده کرد.
• رایج ترین گریدهای تریم بدین شرح هستند: ASTM A410(13Cr), ASTM A316, آلیاژ ۲۰ (۱۹Cr – ۲۹Ni), و مونل (آلیاژ CuNi).
در تصویر زیر شما می توانید چارت ساده شده ای از تریم ها را مشاهده کنید. این چارت به شما کمک خواهد کرد تا به سادگی شیر مورد نظر خود را انتخاب کنید.
