شیرهای دروازه‏ای، کروی و یک طرفه

بدنه این نوع از شیرها به شکل کاندویت بوده و عملکردهای یک شیر دروازه‏ای استاندارد با نشیمنگاه های موازی را دارا هستند. منظور از through conduit، هدایت عبور مداوم جریان سیال بدون تجمع ذرات و آلودگی‏ها در داخل حفره‏های بدنه است. دروازه، از دو نیمه (که به آنها «دروازه» و «سگمنت (segment)» می‏گویند) و صفحات کشویی زاویه‏دار تشکیل شده است که توسط چند فنر و یا توسط یک سیستم اهرمی (برای اندازه‏های بزرگ‏تر) در کنار یکدیگر نگه داشته شده‏اند.

این نوع از شیر، در دو مدل سیستم single expanding یا سیستم double expanding در دسترس است. در مدل اول، دو نیمه دروازه در حالتی که شیر بسته است، توسط یک عملکر داخلی متوقف کننده روی یکی از نیمه‏ها به سیت ها فشرده می‎شوند. در مدل دوم، این عمل در حالتی که شیر باز است نیز اتفاق می‏افتد.

وقتی که شیر از حالت باز به بسته، یا بسته به باز در حال تغییر وضعیت دادن است، فنرها یا سیستم اهرمی با فشردن دو نیمه دروازه به یکدیگر، از تماس دروازه با سیت ها جلوگیری می‏کنند. به طور معمول این شیرها با درپوش پیچ و مهره شده ساخته می‏شوند. شرکت پترو سدید از توانمندی کافی برای تهیه این شیرها با جنس بدنه بسیار متنوع شامل فولاد کربنی، فولاد کربنی با دمای پایین، استنلس استیل آستنیتی، استنلس استیل دوپلکس و سوپر دوپلکس و آلیاژ نیکل برخوردار است.

صفحات seating (سیت ها، دروازه، و صفحات کشویی دو نیمه دروازه) از جنس پوشش کاربید تنگستن که به طور ویژه برای کاربری‏های با فشار بالا مناسب است تولید می‏شوند.

شیرهای یک طرفه لولایی بهترین گزینه برای نصب روی خطوط لوله افقی به شمار می‏روند. در صورت نیاز می‏توان این نوع از شیرها را برای استفاده در موارد خاص نیز مورد ارزیابی قرار داد. در شیرهای با اندازه کوچک، امکان نصب عمودی نیز وجود دارد (فقط در حالتی که جهت جریان به سمت بالا باشد)، اما در شرایطی که وزن دیسک‏ها سنگین‏تر است احتمال بروز مشکلات وجود خواهد داشت. در این موارد از دامپرها یا وزنه‏های تعادلی استفاده می‏شود

پوشش

جنس پوشش این شیرها از استنلس استیل یا فولاد کرینی است. علاوه بر آن از انواع زیادی از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی نیز می‏توان برای ساخت پوشش شیر استفاده کرد. سطوح اتصالی درزبندی شده به صورت RF یا ring joint هستند تا با ریتینگ شیر مطابقت داشته باشند.

بدنه

جنس بدنه از استنلس استیل یا فولاد کربنی است. علاوه بر آن از انواع زیادی از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (CRA) نیز می‏توان برای ساخت بدنه شیر استفاده کرد. برای داشتن ضریب اطمینان بالا، بدنه شیر با دقت زیادی طراحی می‏شود تا بتواند افت فشار را به حداقل کاهش دهد و شرایط تعمیر و نگهداری را نیز آسان کند. در این شیر، اندازه‏های اصلی، ضخامت دیواره‏ها، face to face و فلنج‏ها با استانداردهای مرتبط BS, API و ASME سازگاری دارند. فلنج مورد استفاده برای اتصال بدنه به درپوش شیر از نوع مدور است. سطح درزبندی کننده که به پوشش شیر متصل می‏شود در کلاس 150 و 300 رتبه‏‎بندی شده و ring joint نیز برای گریدهای بیشتر مورد استفاده قرار می‏گیرد. بدنه شیر رزوه شده است تا بتوان seat را تعویض کرد. یک متوقف کننده برای دیسک نیز در این سیستم وجود دارد که از دامنه حرکتی زیاد برخوردار بود و وجود آن ضروری است. در محل قرارگیری پین مربوط به لولایی، از دو اتصال boss رزوه شده استفاده می‏شود؛ این اتصالات در اصل برای ایجاد اتصال رزوه‏ای بخش تخلیه شیر طراحی شده‏اند.

پیچ و مهره پوشش

stud و مهره‏های درپوش از جنس فولاد آلیاژی و مطابق با استاندارد ASTM ساخته می‏شوند.

پین مربوط به لولایی

پین مربوط به لولایی بخشی از تریم شیر صنعتی بوده و به صورت استنلس استیل فورج شده است و از میله ساده ماشین‏کاری می‏شود. پین مربوط به لولایی با استفاده از دو پلاگ NPT رزوه شده در داخل بدنه محکم شده است. برای عملیات تعمیر و نگهداری شیرها می‏توان پین مربوط به لولایی را جدا کرد.

رینگ نشیمنگاه (seat ring)

حلقه نشیمنگاه جوش داده شده بر طبق استانداردهای تعریف شده تولید می‏شوند. این حلقه‏ها بخشی از تریم شیر هستند. در حالت رزوه‏دار، برای نصب راحت‏تر و امکان جداسازی و باز کردن آسان، قطر خارجی رزوه شده و قطر داخلی شیار‏دار است. به منظور ایجاد درزبندی کاملا محکم و سفت، سطح نشیمنگاه ماشین کاری شده و صاف است و با دقت خاصی طراحی می‏شود.

دیسک

دیسک بخشی از تریم شیر بوده و از فولاد ریخته گری یا فورج تهیه می شود. یک برجستگی رزوه شده بر روی رویه پشتی قرار دارد که برای اتصال به بازوی لولا با استفاده از یک مهره و میخ پرچی استفاده می‏شود. سطح نشیمنگاه ماشین کاری شده و صاف می باشد.

لولا

لولا به روش فورج و ریخته گری از فولاد ساخته می شود.

طراحی سیت در شیرهای یک طرفه سوپاپی مشابه طراحی شیر کروی است. دیسک معمولا به شکل یک پیستون یا توپ است.

شیرهای یک طرفه سوپاپی به طور خاص برای کاربری‏های با فشار بالا که در آنها سرعت جریان زیاد است مورد استفاده قرار می‏گیرند. در این شیرها دیسک به طور دقیق هدایت شده و کاملا در داخل dashpot (استوانه) جای می‏گیرد. شیر یک طرفه سوپاپی برای نصب در سیستم‏های لوله افقی، یا عمودی با جریان به سمت بالا مناسب است.

جریان سیال در شیرهای یک طرفه توپی باید همیشه از پایین سیت وارد شود. وقتی سیال وارد شیر می‏شود، پیستون یا توپی با هدایت سیت و توسط فشار جریانی که به سمت بالا حرکت می‏کند بالا می‏رود. با متوقف شدن جریان یا معکوس شدن آن، پیستون یا توپی با نیروی جاذبه و نیروی جریان برگشتی سیال روی سیت فشرده می‏شود.

شیرهای یک طرفه دو صفحه‏ای، شیرهای همه کاره یک طرفه‎ هستند که در مقایسه با شیرهای یک طرفه سوپاپی یا شیرهای یک طرفه لولایی بسیار قوی‏تر، سبک‏تر و کوچکترند. طراحی این نوع از شیر صنعتی حاصل تلاش‎های فراوان برای حل مشکلات مربوط به شیرهای یک طرفه لولایی و سوپاپی است. شیر یک طرفه دو صفحه‏ای از دو صفحه فنردار تشکیل شده که به یک پین لولای مرکزی متصل شده‏اند. زمانی که جریان سیال کاهش پیدا می‏کند، صفحه‏ها با عملکرد فنر پیچشی و بدون نیاز به جریان بازگشتی جریان را مسدود می‏کنند. طراحی این شیر صنعتی از دو مزیت اساسی عملیات تدریجی و بدون واکنش سریع، و بدون ضربه چکشی آب برخوردار است. تمامی ویژگی‏های این شیر در کنار یکدیگر آن را به یکی از کارآمدترین طراحی‏های صنعتی تبدیل کرده است. به این شیر، شیر یک طرفه بدون صدا نیز می‏گویند. طراحی شیر با الزامات استانداردهای API 594 و API 6D سازگاری دارد؛ به استثنای ابعاد بخش face to face برای شیرهای چدنی که مطابق با ANSI 125 از اندازه‏های 65 میلیمتر (5/2 اینچ) تا 300 میلیمتر (12 اینچ) می باشد. فرآیند بازرسی و آزمایش شیر مطابق با استاندارد API 598 صورت می‏گیرد. شیرهای یک طرفه دو صفحه‏ای در انواع ویفری، ویفری فلنج شده، و مدل extended با انتهای فلنجی در دسترس هستند که اندازه‏های face to face برای انتهای فلنج شده این شیرها، با شیرهای یک طرفه لولایی برابر است.

این نوع از شیرها برای ایجاد یک درزبندی محکم و نیز امکان سوار کردن و جدا کردن آسان طراحی و ساخته شده‏اند. با زیاد شدن فشار خط لوله ، نیروی نشیمنگاه نیز برای اطمینان از عملکرد صحیح در کاربری‏های با فشار و دمای زیاد افزایش پیدا می‏کند. بدنه شیر دروازه‏ای پرفشار، به صورت یک تکه و با خطوط نرم و صاف داخلی طراحی شده است تا بتواند امکان جریان سیال را به کارآمدترین شکل ممکن فراهم سازد. بدنه این شیر ریخته‏گری یکپارچه با خطوطی منظم در داخل آن جهت هدایت جریان تشکیل شده تا باعث افزایش عملکرد شیر شود. بدنه شیر دارای یک سیستم هدایت ریخته گری شده جهت کنترل حرکت گوه (wedge) در داخل شیر می باشد. این نوع شیر دروازه ای با چهار حفره در گردنه شیر و در ناحیه نگهدارنده سگمنت ساخته می‏شود. این حفره‏ها به جداسازی راحت و درست قطعات کمک می‏کنند. سطح تماس گسکت درزبندی فشاری دارای یک روکش از جنس استنلس استیل 18-8 است که استحکام آن را تضمین کرده و امکان خوردگی بدنه حلقه‏های نشیمنگاه را از بین می‏برد.

این شیرها با درزبندی بسیار محکمی که دارند با هدف از بین بردن نشتی شیر طراحی شده‏اند. این شیرها دارای درزبندهایی هستند که به درپوش و stem جوش داده شده‏اند. در این شیرها، به جای پکینگهای رایج، از کارتریج های زیری یا به اصطلاح bellow استفاده شده که میزان نشتی شیر را به صفر می‏رساند. ضخامتد دیواره‏ها و طراحی‏های کلی این شیرها به ترتیب بر اساس این استانداردها تعیین می‏شود: استاندارد API 602 برای شیرهای دروازه‏ای فورج، استاندارد ASME B 16.34/BS 5352 برای شیرهای کروی فورج، و استاندارد API600 برای شیرهای ریخته‏گری. این شیرها تحت آزمایشات بسیار متنوع و با شرایط حداکثر فشار قرار می‏گیرند. وجود Stem backseat وstem پکینگ مربوط به امکان درزبندی کامل شیر را در زمانی که یکbellow آسیب دیده است، فراهم می‏کند. علاوه بر این، روکش از جنس stellite6 بر روی نشیمن گاه و گوه/دیسک، از گرفتگی و به اصلاح گیرپاژ جلوگیری می‏نماید.

یک شیر دروازه‏ای تیغه ای قطعه‏ایست که از یک تیغه برای مسدود کردن مسیر مایعات سنگین استفاده می‏کند. این شیرها به گونه‏ای طراحی شده‏اند که بتوانند در شرایط محیطی بسیار سخت که فرسایشی، خورنده و ساینده هستند دوام بیاورند.

شیرهای دروازه‏ای تیغه ای در ابتدا برای استفاده در صنایع کاغذ و پالپ طراحی شدند؛ چرا که پالپ‏های رشته‏ای ممکن است بین گوه و seat یک شیر دروازه‏ای معمولی گیر کنند و مانع مسدود کردن جریان سیال شوند. شیرهای دروازه‏ای تیغه ای به طور ویژه با یک تیغه تیز طراحی شدند که بتوانند مواد خمیری و تفاله ها را برش دهند و جریان را کاملا ببندند.

شیرهای دروازه‏ای تیغه ای به دلیل دارا بودن چنین ویژگی‏های بسیار کارآمدی، برای استفاده در کاربری‏هایی که با مایعات ویسکوز و مواد دوغابی سر و کار دارند و یا سایر سیستم‏هایی که با چنین مشکلات مشابهی رو به رو هستند بسیار مفید و باارزش به شمار می‏آیند.

امروزه شیرهای دروازه‏ای تیغه ای در بسیاری از واحدهای فرآیند مورد استفاده قرار می‏گیرند و ابعاد بزرگی دارند که امکان کنترل کردن جریان‏های قوی و غلیظ سیالاتی مانند روغن سبک، روغن سنگین، وارنیش، مواد دوغابی، فاضلاب و پالپ کاغذ را ساده‏تر می‏کند. باید به خاطر داشت که این شیرها محدودیت‏هایی برای فشار کم دارند و به گونه‏ای طراحی شده‏اند که تیغه را به محض اینکه از میان سیال عبور کرد، در داخل درز الاستومتر محکم کنند تا جریان به طور کامل مسدود شود. مایعات غلیظ به راحتی از روی این درزبندی صاف بدون هیچ تداخلی می‏لغزد؛ اما وقتی یک توده جامد یا پودری از میان دروازه تیغه ای عبور می‏کند، مواد حجیم و خشک داخل درزهای قرار گرفته در انتهای دروازه جمع می‏شوند. در این حالت، درزبندی‏ها درست کار نخواهند کرد. اگر چنین اتفاقی بیفتد، باید درزبندی‏ها را تعویض کرد.

تفاوت اصلی بین شیرهای دروازه‏ای تیغه ای و شیرهای دروازه‏ای آن است که شیرهای دروازه‏ای بر اساس استاندارد ANSI ساخته می‏شوند، اما شیرهای دروازه‏ای تیغه ای با استاندارد TAPPI مطابقت دارند. علاوه بر این، شیر دروازه‏ای فلنج شده است، از نظر ابعاد بزرگتر است، کلاس های فشار ANSI را دارد و باید الزامات استانداردهای API در رابطه با مقاومت در برابر نشتی را برآورده سازد. شیرهای دروازه‏ای دو طرفه هستند و به طور گسترده برای مایعات کاربرد دارند. همچنین این شیرها فقط از seatهای فلزی تشکیل می‏شوند. تفاوت دیگر بین شیر دروازه‏ای تیغه ای و شیر دروازه‏ای ANSI، در ناحیه گلند است؛ یک شیر دروازه‏ای دارای یک ست پکینگ با حلقه V شکل است که شفت متصل به دروازه را درزبندی می‏کند. شیرهای دروازه‏ای گیوتینی یک ناحیه گلند دارند که دور دروازه را درزبندی می‏کند.